[发明专利]聚合物基复合材料的选择性烧结

说明书

本发明公开了用作用于制造三维物体的构建材料的粉末混合物，所述制造三维物体是通过在各自层中与所述三维物体的横截面对应的位置处使所述构建材料以逐层方式固结实现的，所述固结特别是通过暴露于辐射实现，其中所述粉末混合物包含第一粉末和第二粉末，其中所述第一粉末包含第一热塑性聚合物材料的粉末粒子和增强材料，其中所述增强材料至少部分地嵌入在所述第一粉末的粉末粒子中和/或粘附于所述第一粉末的粉末粒子的表面，其中所述第二粉末包含第二热塑性聚合物材料的粉末粒子，所述第二热塑性聚合物材料与所述第一热塑性聚合物材料相同或不同，其中所述第二粉末的粉末粒子不包含增强材料或者仅以相对于在所述第一粉末的粉末粒子中或其上的增强材料的比例计至多50重量％的比例包含增强材料。

技术领域

本发明涉及粉末混合物，该粉末混合物用作用于制造三维物体的构建材料，所述制造三维物体是通过在各自层中与所述三维物体的横截面对应的位置处使所述构建材料以逐层方式固结实现的，所述固结特别是通过暴露于辐射实现的。另外，本发明的目的是提供制备根据本发明的粉末混合物的方法，由根据本发明的粉末混合物制造的三维物体，特别是通过借助于电磁辐射进行的选择性烧结实现的，以及根据本发明的粉末混合物用于制造所述三维物体的用途。

背景技术

如例如从DE 44 10 046已知的，制造三维物体的方法可通过借助于电磁辐射源进行的电磁辐射通过选择性烧结以逐层方式实施。在这种方法中，根据“增材制造”的原理，通过施加粉末层和将这些层彼此结合在一起而以逐层方式制造三维物体，所述结合是通过在所述物体的横截面对应的位置处所述粉末的选择性固结实现的。

图1显示了激光烧结装置的实例，所述激光烧结装置可用于实施以逐层方式制造三维物体的方法。如可从图1中看出的，所述装置包含容器1。后者在顶部开口并在底部由支撑件4限定边界，用于承载待形成的物体3。工作平面6由所述容器的上边缘2(或其侧壁)限定。所述物体位于支撑件4的上侧，并由多个层形成，所述多个层平行于支撑件4的上侧延伸并由粉状构建材料制成，所述粉状构建材料可通过电磁辐射被固结。所述支撑件在此可通过高度调节装置在垂直方向上，即平行于容器1的侧壁的方向上移动。这可用于调节支撑件4相对于工作平面6的位置。

在容器1或工作平面6上方提供施加装置10，用于将待被固结的粉末材料11施加到支撑件表面5上或最后固结的层上。另外，在工作平面6上方布置激光器形式的辐照装置7，其发出定向光束8。这个光束被偏转装置9(例如旋转镜)偏转为在工作平面6方向上的偏转束8'。控制单元40能够实现对支撑件4、施加装置10和偏转装置9实施控制。将元件1至6、10和11布置在机器框架100内部。

当制造三维物体3时，将粉末材料11以逐层方式施加到支撑件4上或之前固结的层上，并在所述物体对应的每个粉末层的位置处通过激光束8'进行固结。在层的每次选择性固结后，将所述支撑件降低随后待施加的粉末层的厚度。

与上述系统相比，还有同样可以使用的许多改进型的用于通过使用电磁辐射进行选择性烧结而制造三维物体的方法和装置。例如，替代激光器和/或光束，还可以使用其它系统来选择性输送电磁辐射，例如掩模曝光系统、具有线曝光器的VCSEL曝光系统(例如P9)，具有吸收剂墨水和表面加热装置的HP曝光系统或类似系统。

作为所述构建材料经常考虑包含热塑性聚合物材料的具有粉末粒子的粉末。所制造的物体的机械性能可能受到在原材料中适当选择聚合物的影响。例如，在DE 10 2008024 281 A1和DE 10 2008 024 288 A1中描述了在最终物体中导致优选机械材料性能的聚合物，为了选择合适聚合物的目的，所述文献的内容被认为包括在本发明的实施方案中。同样，还描述了可通过使用填料进一步改进所述机械性能。例如，可以将碳纤维、玻璃纤维、Kevlar纤维、碳纳米管或具有低纵横比的填料(玻璃珠、铝砂等)或诸如氧化钛的矿物填料掺入到含有聚合物或共聚物的粉末中。