[發明專利]結構改性聚合物的選擇性燒結

有效

• 申請號: 200910159552.6
• 申請日: 2009-05-19
• 公開（公告）號: CN101623929A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發明（設計）人: A·普菲策爾;F·米勒;M·羅伊特勒
• 申請（專利權）人: EOS有限公司電鍍光纖系統
• 主分類號: B29C67/04
• 分類號: B29C67/04;C08L77/00;C08L71/08;C08L71/12;C08L81/06;C08L23/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王 健

本發明的領域

本發明涉及利用電磁輻射由選擇性燒結方法從粉末制造三維物體的方法， 其中該粉末包括聚合物或共聚物。此外，本發明涉及由該方法制造的三維物體， 利用該方法制造三維物體的裝置，和預選擇的聚合物粉末在該方法中的用途。

例如從DE?44?10?046中獲知，利用電磁輻射由選擇性燒結法制造三維物體 的方法可以利用電磁輻射源來以層狀方式進行。在此類方法中，三維物體是通 過施涂粉末的層并在與物體的截面對應的位置上由粉末的選擇性固化使這些層 彼此粘結而以層狀方式制造的。

背景技術的描述

圖1示例性地顯示了激光燒結設備，利用它來進行以層狀方式制造三維物 體的方法。從圖1中可以清楚地看出，設備包括容器1。這一容器在頂部敞開并 在底部被用于支持所要形成的物體3的支撐件4限制。由容器的上邊緣2(或由 容器的側壁)確定了工作平面6。物體位于支撐件4的頂側并從多個層的電磁輻 射可固化的粉末形式的構造材料形成，其中這些層平行于支撐件4的頂側。因 此，支撐件在垂直方向上即平行于容器1的側壁經由高度調節設備來活動。隨 即，支撐件4的位置能夠相對于工作平面6進行調節。

在容器1之上或說得更準確些在工作平面6之上，提供施涂設備10來將所 要固化的粉末材料11施涂到支撐件表面5上或先前固化的層上。還有，發射出 定向光束8的呈現激光器7形式的輻射設備被排列在工作平面6上。該光束8 通過偏轉設備9如旋轉鏡被引導作為偏轉光束8’射向該工作平面6。控制單元 40允許控制該支撐件4，施涂設備10和偏轉設備9。部件1-6，10和11位于機 框100之內。

在三維物體3的制造中，粉末材料11以層狀方式施涂于支撐件4或先前固 化的層上并在各粉末層的與物體對應的位置上利用激光束8’固化。在涂層的每 次選擇性固化后，該支撐件被隨后施涂的粉末層的厚度所降低。

與如上所述的系統相比，利用電磁輻射由選擇性燒結法制造三維物體的方 法和設備的許多改進都已存在，它們也能夠使用。例如，替代使用激光和/或光 束，能夠使用選擇性輸出電磁輻射的其它系統，如掩模曝光系統等等。

然而，在通過聚合物粉末的電磁輻射進行選擇性燒結的先前方法中，沒有 給予所制造物體的機械性能足夠注意。

本發明的目的

因此，本發明的目的是提供由聚合物粉末的電磁輻射進行選擇性燒結來制 造三維物體的一種方法的改進，這導致所制造的物體有改進的機械性能。

本發明的概述

在以下各項中概括的本發明的各種方面、有利特征和優選實施方案-各自 單獨或相結合-用于實現本發明的目的：

(1)利用電磁輻射由選擇性燒結方法從粉末制造三維物體的方法，其中該 粉末包括具有至少一種的下列結構特性的聚合物或共聚物：

(i)在聚合物或共聚物的骨架鏈中的至少一種支化基團，前提條件是當使 用聚芳醚酮(PAEK)時，支化基團是在聚合物或共聚物的骨架鏈中的芳族結構單 元；

(ii)聚合物或共聚物的骨架鏈的至少一種端基的改性；

(iii)在聚合物或共聚物的骨架鏈中的至少一種龐大基團(bulky?group)， 前提條件是當使用聚芳醚酮(PAEK)時，該龐大基團不選自亞苯基，亞聯苯基， 亞萘基以及CH₂-或異亞丙基-連接的芳族烴；

(iv)非線性地連接骨架鏈的至少一種芳族基團。

(2)根據(1)項的方法，其中需要從可固化的粉末材料形成的物體的相繼各 層隨后在與物體的橫截面對應的位置上固化。

(3)根據(1)或(2)項的方法，在該方法中電磁輻射由激光提供。

(4)根據前面各項中的任可一項的方法，它包括在燒結步驟之后的預確定 和/或控制的冷卻步驟。

(5)根據(4)項的方法，它包括以0.01-10℃/分鐘、優選0.1-5℃/分鐘和 更優選1-5℃/分鐘的冷卻速率，將在物體的完工之后的物體從比在粉末中所含 的聚合物或共聚物的T_m低1-50℃、優選1-30℃和更優選1-10℃的溫度冷卻至 在粉末所含的聚合物或共聚物的T_G的一個步驟，其中T_m是包含在粉末中的聚合 物或共聚物的熔點和T_G是該聚合物或共聚物的玻璃化轉變溫度。