[發明專利]用于3D打印凝膠的方法及設備

在審

• 申請號: 201880078774.2
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN111448047A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 佩爾·邁爾斯·納爾遜;杰弗里·N·巴爾道
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: B29C64/124
• 分類號: B29C64/124;B33Y10/00;B29C64/364
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 王潛;郭國清

本發明描述了適用于從溶液(470)進行凝膠的3D打印的方法和設備(400)，溶液包含分散于溶劑中的可聚合材料。此類方法和設備(100)包括特征結構(493)，其用于在3D打印過程中控制溶劑在凝膠周圍的氣相區域中的相對飽和度。

技術領域

本公開涉及適用于3D打印凝膠的方法和設備。此類方法和設備包括特征結構，其用于控制凝膠的溶劑的相對飽和度并降低其蒸發速率。

發明內容

簡而言之，在一個方面，本公開提供了從溶液形成三維物體的方法，所述溶液包含分散于溶劑中的可聚合材料。這些方法包括通過將所述溶劑在所述氣相區域中的相對飽和度增加到至少60％(例如至少75％)來控制所述氣相區域。在一些實施方案中，溶劑包括水。

在一些實施方案中，增加所述溶劑在所述氣相區域中的相對飽和度包括以下中的一者或多者：(a)增加所述溶劑在所述氣相區域中的蒸氣壓；(b)降低所述氣相區域的溫度；以及(c)增加所述氣相區域的壓力。

在另一方面，本公開提供了一種從溶液形成三維物體的方法，所述溶液包含分散于溶劑中的可聚合材料，其中所述溶劑在所述氣相區域中的相對飽和度為至少60％。

在另一方面，本公開提供了一種倒置立體光刻設備，其包括基座、光源、光控制器、適于容納包含溶劑的溶液的罐、位于所述罐的上方的構建平臺、位于所述構建平臺和所述罐之間的構建區域、以及圍繞所述構建區域的封裝件；其中所述設備還包括調節單元，該調節單元可操作地連接到所述封裝件，以將所述溶劑在所述封裝件中的相對飽和度控制到至少60％。

在一些實施方案中，所述設備還包括與所述調節單元流體連通的氣體源和所述氣體的導管，所述導管將所述調節單元可操作地連接到所述封裝件。在一些實施方案中，所述調節單元包含一定體積的所述溶劑，其中使所述氣體鼓泡通過所述溶劑。在一些實施方案中，所述調節單元包括噴嘴，所述噴嘴適于在所述氣體穿過所述調節單元時將溶劑噴霧到所述氣體中。在一些實施方案中，所述調節單元將所述氣體的溫度降低至少10℃。在一些實施方案中，所述調節單元使所述封裝件中的壓力相對于環境壓力增加10％。

本公開上面的概述不旨在描述本發明的每個實施方案。在下面的具體實施方式中還列出了本發明的一個或多個實施方案的細節。本發明的其他特征、目的和優點從具體實施方式和權利要求書中將顯而易見。

附圖說明

圖1為立體光刻設備(SLA)的圖示。

圖2示出了使用3D增材制造工藝制成凝膠的示例性物體的期望形狀。

圖3示出了圖2的示例性物體在使用常規3D增材制造工藝構建時的變形。

圖4為包括根據本公開的一些實施方案的封裝件的SLA的示意圖。

圖5示出了待在本公開的示例中構建的物體。

圖6A和圖6B示出了在比較例中構建的物體。

圖7A、圖7B和圖7C示出了在示例中構建的物體。

具體實施方式

在許多增材或三維(“3D”)制造工藝中，以逐步或連續的方式形成3D物體。在任一種情況下，通過輻照和固化可光固化樹脂來形成各個層。可使用各種技術來控制層內被輻照和固化的區域，從而產生多種復雜的形狀和結構。

在傳統的光聚合(vat polymerization)技術中，在“自上而下”工藝中創建物體。在自上而下工藝中，在先前固化的層的頂部上形成每個新層。隨著構建物體，將其逐漸沉到未固化樹脂的溶液中。因此，在自上而下工藝中，物體在整個構建過程中被溶液包圍。