[發明專利]使用不同材料的基于選擇性沉積的增材制造

在審

• 申請號: 202080061479.3
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN114364512A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: J·塞繆爾·巴徹爾德
• 申請（專利權）人: 進化添加劑解決方案股份有限公司
• 主分類號: B29C64/153
• 分類號: B29C64/153;B29C64/386;B29C64/393;B33Y10/00;B33Y50/00;B33Y50/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 畢楊;汪洋

在根據選擇性沉積增材制造工藝打印3D零件的方法中，使用第一電子照相引擎使可流動材料的第一圖像部分顯影。使用第二電子照相引擎使彈性材料的第二圖像部分顯影。第一圖像部分相對于第二圖像部分配準，以在轉印介質上形成包括第一圖像部分和第二圖像部分的組合圖像層。將組合圖像層從轉印介質輸注到3D零件的零件構建表面。彈性材料的粘度(Vr)大于或等于可流動材料的粘度(Vf)的三倍，和/或彈性材料的儲能模量(Er)大于或等于可流動材料的儲能模量(Ef)的三倍。

本申請在所有國家的指定申請人、美國國營公司Evolve Additive Solutions公司于以及在所有國家的指定發明人、美國公民J.Samuel Batchelder的名義下作為PCT國際專利申請于2020年6月30日提交，并且要求于2019年7月3日提交的美國臨時專利申請第62/870,451號的優先權，該專利申請的內容通過援引以其全文并入本文。

背景技術

本披露內容涉及用于打印三維(3D)零件和支撐結構的增材制造系統。特別地，本披露內容涉及使用不同材料的選擇性沉積增材制造工藝。

增材制造通常是用于利用物體的計算機模型以增材方式制造三維(3D)物體的方法。增材制造系統的基本操作由以下操作組成：將三維計算機模型切割成薄的截面；將結果轉換成位置數據；以及位置數據以控制設備，該設備使用一種或多種增材制造技術以分層方式制造三維結構。增材制造的制造方法需要許多不同的途徑，包括熔融沉積成型、噴墨、選擇性激光燒結、粉末/粘合劑噴射、電子束熔化、電子照相成像和立體光刻工藝。

在通過沉積零件材料的層來制造3D零件時，支撐層或結構通常被構建在懸伸部分下方或構造中的物體的腔中，這些懸伸部分或腔不被零件材料本身支撐。可以利用與沉積零件材料的技術相同的沉積技術來構建支撐結構。主計算機生成附加幾何形狀，充當所形成的3D零件的懸伸段或自由空間段的支撐結構，并且在一些情況下，充當所形成的3D零件的側壁的支撐結構。支撐材料在制造期間粘附到零件材料上，并且在打印過程完成時可以從完成的3D零件上移除。

在靜電照相3D打印過程中，使用電子照相引擎打印3D零件及其支撐結構的數字表示的切片或使其顯影。靜電照相引擎通常根據2D電子照相打印過程，使用被配制用于在構建3D零件中使用的帶電粉末材料(例如，聚合物調色劑材料)操作。靜電照相引擎通常使用涂布有光電導材料層的支撐鼓，其中，在由光源按成像方式暴露光電導層之后，通過靜電充電形成靜電潛像。靜電潛像然后被移動到顯影站，在該顯影站處，聚合物調色劑被施加到帶電區域，或者替代性地被施加到光電導絕緣體的放電區域，以形成表示3D零件的切片的帶電粉末材料層。顯影的層被轉印到轉印介質，通過熱和壓力將該層從轉印介質輸注到先前打印的層，以構建3D零件。

除了上述可購買到的增材制造技術之外，已經出現了一種新穎的增材制造技術，其中，首先在成像過程中選擇性地沉積顆粒，從而形成與要制造的零件的切片相對應的層，該層可以包括由支撐材料形成的支撐部分。然后，這些層相互結合，從而形成零件和支撐結構。這是選擇性沉積工藝，與例如其中成像和零件形成同時發生的選擇性燒結相反。選擇性沉積工藝中的成像步驟可以使用電子照相術來完成。在二維(2D)打印中，電子照相術(即，靜電復印術)是用于在比如打印紙等平面基底上創建2D圖像的流行技術。電子照相系統包括涂覆有光電導材料層的導電支撐鼓，其中通過充電然后由光源按成像方式暴露光電導層來形成靜電潛像。靜電潛像然后被移動到顯影站，在該顯影站處，調色劑被施加到光電導絕緣體的帶電區域，以形成可視圖像。形成的調色劑圖像然后被轉印到基底(例如，打印紙)上，并且通過加熱或壓力附著到基底上。

先前披露的選擇性沉積工藝強調了用于形成零件和支撐結構的材料相容的至關重要性，以便正確地執行層構建工藝。具體地，先前披露的選擇性沉積工藝要求零件和支撐材料在操作溫度范圍內具有相似的流變性，包括相似的粘度和相似的儲能模量。因此，用于選擇性沉積工藝的材料類型已顯著限于具有非常相似流變性的材料。

發明內容