BR112018015436B1

BR112018015436B1 - Método de impressão tridimensional de uma peça impressa e conjunto de material de impressão tridimensional

Info

Publication number: BR112018015436B1
Application number: BR112018015436-9A
Authority: BR
Inventors: James William Stasiak
Original assignee: Hewlett-Packard Development Company, L.P.
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2017-04-19
Publication date: 2022-11-29
Also published as: US20190039294A1; EP3448655A4; BR112018015436A2; KR20180099847A; CN108883576B; US20220088860A1; CN108883576A; JP2019507691A; WO2017189306A1; US20220088859A1; JP6845864B2; US11241828B2; EP3448655A1; EP3448655B1; KR102142253B1

Abstract

A presente revelação se refere a um método de impressão tridimensional de uma peça. O método compreende a impressão com uma composição dopante de jato de tinta em locais selecionados sobre uma camada de material de construção compreendendo partículas poliméricas. A composição dopante de jato de tinta compreende um dopante disperso ou dissolvido em um veículo líquido. As partículas poliméricas em áreas selecionadas da camada do material de construção são então fundidas para formar uma camada polimérica fundida compreendendo o dopante. As áreas selecionadas da camada do material de construção incluem áreas da camada do material de construção que não foram impressas com a composição dopante de jato de tinta.

Description

FUNDAMENTOS

[0001] A impressão tridimensional (3D) ou manufatura aditiva se refere a um processo de impressão em que camadas sucessivas de material são formadas com controle de computador para criar um objeto. Vários métodos de impressão 3D foram desenvolvidos, incluindo extrusão assistida por calor, sinterização seletiva a laser (SLS), modelagem de deposição fundida (FDM), sinterização de alta velocidade (HSS) e fotolitografia.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0002] Vários recursos serão descritos, apenas a título de exemplo, com referência às figuras a seguir, nas quais: A figura 1 é uma vista esquemática de um exemplo de um sistema de impressão tridimensional; A figura 2 é uma vista em corte transversal de uma camada de pó polimérico termoplástico com um dopante impresso em uma porção da camada de acordo com exemplos da presente revelação; A figura 3 é vista em corte transversal da camada da figura 2 após a camada ter sido fundida de acordo com exemplos da presente revelação; A figura 4 é uma vista em perspectiva de uma peça impressa tridimensional tendo uma camada compósita de dopante, de acordo com exemplos da presente revelação; e A figura 5 é uma vista da peça tridimensional impressa da figura 4, onde a camada de compósito dopante é uma camada de compósito fotoluminescente em um estado fotoluminescente, de acordo com os exemplos da presente revelação; A figura 6 é uma representação esquemática exemplar uma pilha ou conjunto de lentes GRIN que pode ser preparado de acordo com exemplos da presente revelação; e A figura 7 fornece um exemplo que descreve o aumento de capacitância eficaz e; aumento efetivo do índice de refração, com base no aumento da concentração ou densidade numérica de nanopartículas dielétricas impressas de acordo com a presente revelação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0003] Deve ser entendido que esta descrição não se limita às etapas e materiais particulares do processo revelado no presente documento, uma vez que tais etapas e materiais de processo podem variar. Deve ser entendido também que a terminologia utilizada nesta descrição é utilizada com o propósito de descrever apenas exemplos específicos. Os termos não pretendem ser limitativos porque o âmbito da presente revelação pretende ser limitado apenas pelas reivindicações anexas e seus equivalentes.

[0004] Será observado que, tal como utilizado neste relatório descritivo e nas reivindicações anexas, as formas singulares "um", "uma" e "o", "a" incluem referência ao plural, a menos que o contexto indique claramente o contrário.

[0005] Como empregado no presente documento, "veículo líquido" ou "veículo de tinta" se refere a um líquido no qual o aditivo é colocado para formar uma composição de jato de tinta. Uma grande variedade de veículos líquidos pode ser utilizada com os sistemas e métodos da presente revelação. Uma variedade de agentes diferentes, incluindo agentes tensoativos, solventes, co-solventes, agentes antiacúmulo de camada muito adesiva, tampões, biocidas, agentes sequestrantes, modificadores de viscosidade, e os agentes tensoativos podem ser dispersos ou dissolvidos no veículo líquido.

[0006] O termo "agente de fusão" é empregado no presente documento para descrever agentes que podem ser aplicados a materiais de construção em partículas e que podem ajudar a fundir a matéria de construção para formar uma camada de uma peça 3D. O calor pode ser usado para fundir o material de construção, mas o agente de fusão também pode ajudar a manter o pó junto, e/ou gerar calor da energia eletromagnética. Por exemplo, uma composição de fusão pode incluir um agente de fusão que pode unir o material de construção em preparação para o aquecimento para fundir os materiais em conjunto, ou pode ser um aditivo que seja energizado ou aquecido quando exposto a uma frequência ou frequências de radiação eletromagnética. Qualquer aditivo que auxilie na fusão do material de construção particulado para formar a peça impressa em 3D pode ser usado.

[0007] Como empregado no presente documento, "jato", "jateável", "jateamento", ou similar se refere às composições que são ejetadas da arquitetura de jateamento, tais como arquitetura de jato de tinta. A arquitetura de jato de tinta pode incluir arquitetura térmica ou de demanda de piezo, bem como arquitetura de jato de tinta contínua. Além disso, essa arquitetura pode ser configurada para imprimir tamanhos de gotas variados, por exemplo, menos de 50 picolitros (pL), menos de 40 pL, menos de 30 pL menos de 20 pL, menos de 10 pL. Em alguns exemplos, o tamanho da gota pode ser de 1 a 40 pL, por exemplo, 3 ou 5 a 30 picolitros.

[0008] Um "voxel" é o bloco de construção volumétrico básico usado para fabricar objetos tridimensionais. Matematicamente, um voxel é determinado por dois parâmetros espaciais no plano coordenado x-y e um terceiro parâmetro que determina a profundidade z do voxel. Cada camada impressa tem tantos voxeis quantos podem ser impressos, sendo o tamanho mínimo do voxel limitado ao tamanho da gota do fluido impresso.

[0009] Como empregado no presente documento, o termo "substancial" ou "substancialmente" quando usado em referência a uma quantidade ou quantidade de um material, ou uma característica específica do mesmo, se refere a uma quantidade que é suficiente para fornecer um efeito que o material ou característica foi destinado a fornecer. O grau exato de desvio permitido pode, em alguns casos, depender do contexto específico.

[0010] Como empregado no presente documento, o termo "cerca de" é utilizado para proporcionar flexibilidade a um ponto final de gama numérica, contanto que um dado valor possa ser "um pouco acima" ou "um pouco abaixo" do ponto final. O grau de flexibilidade deste termo pode ser ditado pela variável particular e determinado com base na descrição associada no presente documento.

[0011] Como empregado no presente documento, uma pluralidade de itens, elementos estruturais, elementos de composição e/ou materiais podem ser apresentados em uma lista comum por conveniência. No entanto, essas listas devem ser interpretadas como se cada elemento da lista fosse identificado individualmente como um elemento separado e exclusivo. Assim, nenhum elemento individual de tal lista deve ser interpretado como equivalente de fato de qualquer outro elemento da mesma lista, exclusivamente com base na sua apresentação em um grupo comum sem indicações em contrário.

[0012] Concentrações, quantidades e outros dados numéricos podem ser expressos ou apresentados no presente documento em um formato de intervalo. Deve ser entendido que tal formato de intervalo é usado meramente por conveniência e brevidade e, portanto, deve ser interpretado de forma flexível para incluir não apenas os valores numéricos explicitamente citados como os limites do intervalo, porém, também, para incluir valores numéricos individuais ou subintervalos englobados dentro desse intervalo, como se cada valor numérico e subintervalo fosse explicitamente citado. Como ilustração, um intervalo numérico de "cerca de 1% em peso a cerca de 5% em peso" deve ser interpretado de modo a incluir não apenas os valores explicitamente citados de cerca de 1% em peso a cerca de 5% em peso, porém, também inclui valores e subintervalos individuais dentro do intervalo indicado. Assim, incluídos neste intervalo numérico estão valores individuais como 2, 3,5 e 4 e subintervalos, tais como, 1-3, 2-4 e 3-5 etc. Este mesmo princípio se aplica a intervalos que citam um único valor numérico. Além disso, tal interpretação deve aplicar-se independentemente da amplitude do intervalo ou das características descritas.

[0013] A presente revelação se refere a um método de impressão tridimensional de uma peça impressa. O método compreende a impressão uma composição dopante de jato de tinta em locais selecionados em uma camada de material de construção que compreende partículas poliméricas. A composição dopante de jato de tinta compreende um dopante disperso ou dissolvido em um veículo líquido. As partículas poliméricas em áreas selecionadas da camada de material de construção são então fundidas para formar uma camada polimérica fundida que compreende o dopante. As áreas selecionadas da camada de materiais de construção incluem áreas da camada de materiais de construção que não foram impressas com a composição de dopante de jato de tinta.

[0014] O método pode compreender ainda a formação de uma camada adicional de material de construção sobre a camada polimérica fundida compreendendo o dopante. Partículas poliméricas em áreas selecionadas da camada adicional de materiais de construção podem ser fundidas para formar uma camada polimérica fundida que é desprovida de dopante. Alternativamente, uma composição de dopante de jato de tinta pode ser impressa na camada adicional de material de construção antes da etapa de fusão. Partículas poliméricas em áreas selecionadas da camada adicional de material de construção podem então ser fundidas para formar outra camada polimérica fundida que compreende o dopante.

[0015] A presente descrição também se refere a um conjunto de material de impressão tridimensional compreendendo um material de construção particulado compreendendo partículas poliméricas termoplásticas. O conjunto também compreende uma composição dopante de jato de tinta compreendendo um dopante disperso em um veículo líquido. O dopante compreende partículas (por exemplo, nanopartículas) que são selecionadas de pelo menos uma das partículas fotoluminescentes, partículas dielétricas, partículas magnéticas, partículas cerâmicas, partículas semicondutoras e partículas eletricamente condutoras. A composição dopante de jato de tinta também compreende uma composição de fusão de jato de tinta compreendendo um agente de fusão capaz de absorver radiação eletromagnética para produzir calor. Em alguns exemplos, as partículas poliméricas termoplásticas apresentam um tamanho médio de partícula de 10 a 100 μm.

[0016] Na impressão tridimensional, uma camada de material de construção compreendendo partículas poliméricas pode ser aplicada, por exemplo, a uma plataforma de impressão. As áreas selecionadas da camada de materiais de construção podem então ser fundidas para formar uma camada sólida. Em alguns exemplos, uma composição de fusão pode ser impressa nas áreas selecionadas da camada de material de construção. O agente de fusão na composição de fusão pode fazer com que o material de construção nas áreas selecionadas seja fundido para formar uma camada sólida. Uma nova camada de materiais de construção pode então ser aplicada sobre a camada sólida e o processo repetido até que uma peça 3D completa seja impressa.

[0017] Na presente descrição foi verificado que os dopantes podem ser introduzidos em locais específicos dentro da peça impressa por impressão a jato de tinta. Por exemplo, uma vez que o tamanho das gotas e o local de impressão podem ser controlados, as composições de jato de tinta que contêm dopantes podem ser impressas em quantidades selecionadas em locais selecionados sobre a camada polimérica não fundida. Esses locais selecionados podem ser selecionados pelo controle do computador. Assim, voxels específicos podem ser selecionados para impressão. Quando o polímero é fundido, os dopantes são incorporados na camada nos locais selecionados. A camada de polímero fundido contendo ou incorporando o dopante pode atacar uma camada compósita dopada ou camada compósita de dopante. Os dopantes podem ser selecionados para fornecer, por exemplo, condutividade, fotoluminescência, magnetismo, elasticidade e/ou resistência à tração em locais específicos, permitindo que as características da peça impressa sejam adaptadas em um nível de voxel. O material de construção dopado pode ser um material compósito dopado.

[0018] Em alguns exemplos, a composição dopante é impressa gotícula a gotícula, em que cada gotícula tem um volume de 1 a 50 pL, por exemplo, 2 a 30 pL ou 5 a 20 pL. Isso pode permitir que o dopante seja impresso, por exemplo, em padrões (por exemplo, padrões complexos) em toda a peça impressa.

[0019] Em alguns exemplos, o dopante pode ficar embutido na peça impressa em locais selecionados. O dopante pode estar presente na superfície externa da peça impressa, bem como em pelo menos um local embutido na peça impressa. Em alguns exemplos, o dopante pode estar presente em uma localização embebida na peça impressa. Em alguns exemplos, a peça impressa compreende regiões compreendendo o dopante e regiões nas quais o dopante está ausente. As regiões compreendendo o dopante podem diferir em pelo menos uma propriedade das regiões em que o dopante está ausente, em que pelo menos uma propriedade selecionada de pelo menos uma dentre condutividade, permissividade dielétrica, permeabilidade magnética, índice de refração, fotoluminescência, resistência à tração e módulos de Young. Material de Construção

[0020] Qualquer material de construção adequado pode ser empregado na presente revelação. O material de construção compreende partículas poliméricas ou pó, por exemplo, partículas poliméricas termoplásticas ou pó. As partículas podem ter um tamanho de partícula médio de 10 a 100 μm, por exemplo, 20 a 80 μm. Conforme empregado na presente revelação, "média" em relação às propriedades das partículas se refere a uma média numérica, salvo indicação em contrário. Por conseguinte, "tamanho médio de partícula" se refere a um tamanho de partícula médio numérico. Adicionalmente, "tamanho de partícula" se refere ao diâmetro de partículas esféricas, ou à maior dimensão de partículas não esféricas. O tamanho da partícula pode ser determinado por qualquer método adequado, por exemplo, por espalhamento dinâmico de laser ou espectroscopia de difração a laser. Um exemplo de um instrumento disponível comercialmente, adequado para determinar o tamanho das partículas, pode ser o Masferstzer™ da Maivern® Instruments.

[0021] Em determinados exemplos, as partículas poliméricas podem ter uma variedade de formas, tais como, partículas substancialmente esféricas em partículas de formato irregular. Em alguns exemplos, as partículas poliméricas podem ser capazes de serem formadas em peças impressas em 3D com uma resolução de 10 a 100 μm, por exemplo 20 a 80 μm. Como empregado no presente documento, "resolução" se refere ao tamanho da menor característica que pode ser formada em uma peça impressa em 3D. As partículas poliméricas podem formar camadas de cerca de 10 a cerca de 100 μm de espessura, permitindo que as camadas fundidas da peça impressa tenham aproximadamente a mesma espessura. Isso pode fornecer uma resolução na direção do eixo z de cerca de 10 a cerca de 100 μm. As partículas poliméricas podem também apresentar um tamanho de partícula suficientemente pequeno e uma forma de partícula suficientemente regular para proporcionar uma resolução de cerca de 10 a 100 ao longo do eixo x e eixo y.

[0022] Em alguns exemplos, as partículas poliméricas podem ser incolores. Por exemplo, o pó polimérico pode ter uma aparência branca, translúcida ou transparente. Quando utilizadas, por exemplo, com uma composição de fusão incolor, essas partículas poliméricas podem fornecer uma peça impressa que seja branca, translúcida ou transparente. Em outros exemplos, as partículas poliméricas podem ser coloridas para produzir peças coloridas. Ainda em outros exemplos, quando o pó polimérico for branco, translúcido ou transparente, a cor poderá ser conferida à peça por uma tinta de fusão colorida ou outra tinta colorida.

[0023] As partículas poliméricas podem ter um ponto de fusão ou de amolecimento de cerca de 70°C a cerca de 350°C. Em outros exemplos, o polímero pode ter um ponto de fusão ou amolecimento de cerca de 150°C a cerca de 200°C. Pode ser utilizada uma variedade de polímeros termoplásticos com pontos de fusão ou pontos de amolecimento nestas gamas. Por exemplo, o pó polimérico pode ser pó náilon 8, pó náilon 9, pó náilon 11, pó náilon 12, pó náilon 66, pó náilon 812, pó de polietileno, pó de poliuretano termoplástico, pó de polipropileno, pó de poliéster, pó de policarbonato, pó de poliéter cetona, pó de poliacrilato, pó de poliestireno ou suas combinações. Em um exemplo específico, o pó polimérico pode ser náilon 12, o qual pode ter um ponto de fusão de cerca de 175°C a cerca de 200°C. Em outro exemplo específico, o pó polimérico pode ser poliuretano termoplástico.

[0024] As partículas poliméricas também podem, em alguns casos, ser misturadas com uma carga. O material de carga pode incluir partículas inorgânicas, tais como alumina, sílica ou combinações destas. Quando as partículas se fundem, as partículas de carga podem ficar embebidas no polímero, formando um material compósito. Em alguns exemplos, a carga pode incluir um agente de fluxo livre, agente antiaglomerante ou semelhante. Tais agentes podem impedir o empacotamento das partículas de pó, revestimento das partículas de pó e bordas lisas para reduzir o atrito entre partículas, e/ou absorver umidade. Em alguns exemplos, uma proporção de peso de pó polimérico termoplástico para partículas de carga pode ser de 10:1 para 1:2 ou de 5:1 para 1:1. Composição Dopante

[0025] Na presente revelação, uma composição dopante é utilizada para introduzir um dopante na peça impressa. A composição dopante pode ser impressa por jato de tinta em uma camada de material de construção antes da fusão. Em outras palavras, a composição dopante pode ser impressa sobre uma camada de material de construção não fundido. Quando da impressão de jato de tinta da composição dopante, composição dopante pode ser impressa gotícula por gotícula em locais específicos, permitindo que o dopante seja introduzido no nível do voxel. Cada gotícula de composição dopante pode ter um volume inferior a 50 pL, inferior a 40 pL, inferior a 30 pL, inferior a 20 pL, inferior a 10 pL. Em alguns exemplos, o tamanho da gotícula pode ser de 1 a 40 pL, por exemplo, 2, 3, 4 ou 5 a 30 pL, por exemplo, 2, 3, 4 ou 5 a 20 pL ou 2, 3, 4 ou 5 a 10 pL. Em alguns exemplos, a composição dopante pode ser aplicada a material de construção não fundido, por exemplo, antes da aplicação de uma composição de fusão sobre o material de construção.

[0026] Uma vez que a composição dopante é impressa, a camada de material de construção pode ser fundida em áreas selecionadas para formar uma camada fundida. A fusão pode ser realizada sob o controle digital do computador. Estas áreas selecionadas incluem áreas que foram impressas com a composição do dopante e áreas que estão livres da composição do dopante. Deste modo, o dopante pode ser incorporado na camada fundida resultante em localizações predeterminadas em um padrão predeterminado. Isso pode permitir que as propriedades da peça impressa sejam controladas e variadas. Por exemplo, selecionando dopantes apropriados e ajustando a sua concentração e/ou localização em cada camada de material de construção, propriedades tais como, condutividade elétrica, condutividade térmica, propriedades magnéticas, propriedades mecânicas (por exemplo, resistência à tração) ou propriedades ópticas podem ser adaptadas de acordo.

[0027] Em alguns exemplos, a fusão pode ser realizada aplicando uma composição de fusão a áreas selecionadas da camada de material de construção e submetendo o material de construção ao calor ou radiação eletromagnética. A aplicação de calor ou radiação eletromagnética pode fazer com que o polímero do material de construção derreta ou amoleça nas áreas onde a composição de fusão foi aplicada. As áreas selecionadas sobre as quais a composição de fusão é aplicada podem incluir áreas que são impressas com uma composição dopante, bem como áreas 3 que não são impressas ou isentas de composição dopante.

[0028] O volume da composição dopante que é impresso no material de construção particulado pode ser variado. Por exemplo, ao usar uma única composição dopante com uma concentração de dopante deve ser aplicada mais tinta a um dado voxel o que pode resultar em uma maior fração de dopante. O aumento da fração de massa do dopante pode ser realizado por ejeção de maiores volumes de gotas, ejeção de mais gotas em um determinado voxel, ou por impressão de múltiplas passagens de fluido em uma única localização de voxel. Em outro exemplo, várias composições dopantes podem ser preparadas com diferentes concentrações de dopantes. As múltiplas composições dopantes também podem ser impressas em diferentes volumes de fluido, para flexibilidade adicional.

[0029] A concentração de dopante em toda a peça impressa pode variar gradualmente, por exemplo, para criar um gradiente de concentração de dopante em pelo menos uma região da peça impressa. Como resultado, pelo menos uma propriedade da peça impressa pode variar ao longo de um gradiente. Por exemplo, a condutividade elétrica, condutividade térmica, propriedades magnéticas ou ópticas da peça podem variar ao longo de um gradiente em pelo menos uma região da peça impressa. Como alternativa, o dopante pode ser impresso em uma concentração fixa, de tal modo que a concentração de dopante seja substancialmente constante em todas as áreas impressas com dopante da peça impressa.

[0030] Quando a composição de dopante é impressa sobre uma camada do material de construção, a composição de dopante pode penetrar no material de construção. Como resultado, o dopante (por exemplo, partículas, tais como, nanopartículas) pode depositar partículas do material de construção e/ou ser depositado nos interstícios entre partículas poliméricas. Em frações de massa grandes o suficiente, as propriedades físicas microscópicas do voxel dopado podem ser modificadas. Quando se emprega dopantes, por exemplo, em uma concentração predeterminada ou em várias concentrações (lateral e/ou verticalmente) em um gradiente ao longo da estrutura a ser impressa, podem ser produzidas partes com propriedades físicas específicas em locais específicos. A concentração (por exemplo, fração de massa) do dopante, ou o padrão de dopante sendo impresso, ou ambos, podem fornecer propriedades físicas únicas. Como esses dopantes podem ser impressos digitalmente, podem ser impressos em qualquer concentração e/ou padrão desejados para obtenção de uma propriedade física (por exemplo, propriedades ópticas, fotoluminescentes, magnéticas ou elétricas), por exemplo, em um ou mais locais específicos dentro da peça impressa.

[0031] Em alguns exemplos, a composição dopante pode incluir um agente de fusão. Em outros exemplos, a tinta fotoluminescente pode ser impressa com uma composição de fusão separada para facilitar a fusão do polímero termoplástico. Em qualquer dos casos, a temperatura do material de construção pode ser aumentada acima do ponto de fusão ou de amolecimento do polímero termoplástico, de modo a facilitar o processo de fusão.

[0032] Qualquer dopante adequado pode ser empregado. Alguns exemplos, o dopante toma a forma de partículas sólidas, por exemplo, nanopartículas. Estas partículas podem ser dispersas em um transportador líquido, por exemplo, na presença de um agente tensoativo. As partículas adequadas incluem partículas fotoluminescentes, partículas dielétricas, partículas magnéticas, partículas de cerâmica, partículas semicondutoras e partículas poliméricas de condutibilidade elétrica.

[0033] Em alguns exemplos, o dopante é um dopante fotossensível. O dopante fotossensível pode ser uma molécula de transporte de carga. Exemplos de dopantes fotossensíveis incluem p-dietilaminobenzaldeído difenilhidrazona, anti-9-isopropilcarbazol-3-carbaldeído difenilhidrazona ou tri-p-tolilamina. Quando expostos a um comprimento de onda predeterminado de radiação eletromagnética, os dopantes fotossensíveis passam por uma reconfiguração molecular irreversível, que pode alterar as propriedades elétricas do dopante, por exemplo, ativando ou desativando os mesmos. Quando é utilizado um dopante fotossensível, portanto, é possível expor certas regiões do material de construção dopado, quer em um estado não fundido ou fundido aos comprimentos de onda predeterminados de radiação eletromagnética para ativar ou desativar as propriedades elétricas do dopante. Os comprimentos de onda predeterminados da radiação eletromagnética podem ser aplicados usando um laser operado, por exemplo, por controle de laser para induzir a reconfiguração molecular irreversível em certas regiões do material de construção.

[0034] Em alguns exemplos, o dopante não é um dopante fotossensível. Assim, em alguns exemplos, o dopante não é uma molécula de transporte de carga. Em alguns exemplos, o dopante não é p-dietilaminobenzaldeído difenilhidrazona, anti-9-isopropilicarbazol-3-carbaldeído difenilhidrazona ou tri-p-tolilamina.

[0035] Partículas adequadas podem ter um tamanho de partícula no intervalo de 1 a 200 nm. As nanopartículas podem ter um tamanho de partícula de 1 a 100 nm. Em alguns exemplos, nanopartículas tendo um tamanho de partícula de 1 a 80 nm, por exemplo, 2 a 50 nm ou 3 a 20 nm são empregadas.

[0036] O dopante pode estar presente na composição dopante em uma quantidade de 0,01% em peso a 10% em peso. Em um exemplo, a concentração de dopante na composição dopante pode ser de 0,05% em peso a 8% em peso. Em outro exemplo, a concentração pode ser de 0,1% em peso a 5% em peso. Ainda em outro exemplo, a concentração pode ser de 0,1% em peso a 3% em peso. Em um exemplo particular, a concentração pode ser de 0,5% em peso a 1,5% em peso.

[0037] Quando o dopante é um agente fotoluminescente, qualquer agente que exibe fotoluminescência pode ser empregado. O termo "fotoluminescência" como empregado no presente documento, se refere a uma emissão de luz por uma substância como resultado da absorbância de um fóton por aquela substância. Mais especificamente, a absorção de um fóton por um agente fotoluminescente pode induzir fotoexcitação do agente fotoluminescente. Fotoexcitação se refere à excitação de elétrons dentro do agente fotoatmosférico devido à absorção do fóton. A fotoexcitação do agente fotoluminescente pode ser seguida de um evento de relaxamento, onde os elétrons excitados retornam a um estado de energia mais baixo. O relaxamento dos elétrons excitados pode ser acompanhado pela emissão de um fóton do agente fotoluminescente. Normalmente, o agente fotoluminescente pode absorver fótons em um comprimento de onda diferente da radiação eletromagnética do que o comprimento de onda do fóton emitido.

[0038] Em alguns exemplos, estes agentes fotoluminescentes podem ser "sintonizados" para fotoexcitar em comprimentos de onda dentro da faixa Ultravioleta (UV) e fotoluminescer dentro da faixa visível. Isto pode permitir que o agente fotoluminescente permaneça encoberto até ser irradiado com um comprimento de onda fotoexcitante de radiação eletromagnética. Em outros exemplos, o agente fotoluminescente pode ser "sintonizado" para fotoexcitar em um comprimento de onda dentro da faixa visível e emitir em um comprimento de onda diferente dentro da faixa visível.

[0039] Exemplos não limitantes de agentes fotoluminescentes podem incluir um pigmento fotoluminescente, um corante fotoluminescente, um ponto de quantum, semelhantes, ou suas combinações. Em alguns exemplos, o agente fotoluminescente pode incluir um agente fluorescente, um agente fosforescente ou uma combinação destes. Em alguns exemplos, os corantes fotoluminescentes podem ser encerrados, distribuídos ou associados a uma partícula (por exemplo, nanopartícula), em alguns exemplos, os pigmentos fotoluminescentes podem incluir uma partícula fotoluminescente (por exemplo, nanopartículas). Por exemplo, um pigmento ou corante fotoluminescente pode ser acoplado a uma superfie de uma partícula (por exemplo, nanopartícula), incorporada na partícula (por exemplo, nanopartícula), distribuída por toda a partícula (por exemplo, nanopartícula), ou de outra forma associada a uma partícula (por exemplo, nanopartícula).

[0040] Podem ser utilizados vários pigmentos e/ou corantes fotoluminescentes. Exemplos não limitativos podem incluir aluminatos de estrôncio dopados com európio, iodetos de sódio dopados com tálio, sulfatos de metais alcalinos terrosos ativados, silicatos de metais alcalino-terrosos ativados, rodaminas, acridinas, flúor, cianinas, oxazinas, fenantridinas, pirrolopirois, benzoxazois, benzotiazois, pigmentos azo, complexos de metal azo, bisacetoacetarilidos, azometinas, arilmetinas, benzimidazolonas, diazopirazolonas, quinacridonas, quinonas, flavantronas, perinonas, isoindolinas, isoindolinonas, perilenos, ftalocianinas, complexos de metal-fitalocianina, porfirinas, complexos de metal- porfirina, polienos, polimetinas, esquarainas ou combinações dos mesmos. Em um exemplo específico, um corante fotoluminescente pode ser fluoresceína. Em outro exemplo específico, um corante fotoluminescente pode ser rodamina B. Como descrito anteriormente, corantes ou pigmentos podem ser associados às nanopartículas. Exemplos não limitativos comercialmente disponíveis podem incluir microesferas Fluoresbrite®, tais como Microesferas de Carboxilato YG, Microesferas de Carboxxilato YO, Microesferas de Carboxilato NYO, Microesferas de Carboxilato BB e Microesferas de Carboxilato EU disponíveis na Polysciences, Inc.

[0041] Quando o agente fotoluminescente é um particulado (por exemplo, um pigmento fotoluminescente, nanopartícula fotoluminescente, etc.), o agente fotoluminescente pode ter um tamanho de partícula de cerca de 10 nm a cerca de 400 nm ou 500 nm, ou de cerca de 20 nm a cerca de 200 nm ou 300 nm, ou de cerca de 30 nm a cerca de 70 nm ou 120 nm.

[0042] Pontos de quantum também podem ser usados como um agente fotoluminescente. Os pontos de quantum podem ser partículas semicondutoras muito pequenas que tipicamente têm um tamanho de partícula de cerca de 20 nm ou menos. Pontos de quantum podem ser feitos de uma variedade de materiais semicondutores. Por exemplo, pontos de quantum podem ser feitos de um único elemento, como silício, germânio e similares. Alternativamente, os pontos de quantum podem ser compostos de materiais, tais como fosfeto de índio, arsenieto de índio, sulfeto de zinco, sulfeto de chumbo, sulfeto de cádmio, seleneto de chumbo, seleneto de cádmio, semelhantes, ou suas combinações. Outros pontos de quantum que podem ser usados incluem pontos de quantum I- III-VI, incluindo, por exemplo, pontos de quantum CuInSx ou CuInSex onde x pode ser 1 ou 2. Os pontos de quantum não limitantes comercialmente disponíveis podem incluir Pontos de Quantum de Sulfeto de Zinco Fosfeto de Índio em Água e Pontos de Quantum de Sulfeto de Zinco Seleneto de Cádmio em Água de NN-Labs e NanoDOT™ CIS-50O e NanoDOT™ CS-700 da Voxtel, Inc.

[0043] Os pontos de quantum podem ser preparados de várias maneiras. Por exemplo, os pontos de quantum podem ser feitos de um único componente com composição integralmente uniforme (por exemplo, silicone, sulfeto de zinco, etc.). A fotoluminescência desses pontos de quantum pode ser sintonizável meramente ajustando-se o tamanho do ponto de quantum. Em outros exemplos, os pontos de quantum podem ser preparados com um material de núcleo tendo um intervalo de banda inferior rodeado por um material de invólucro tendo um maior intervalo de bandas. Como um exemplo, o material de núcleo pode ser o seleneto de cádmio e o material da casca pode ser sulfeto de zinco. A fotoluminescência desses pontos de quantum pode ser sintonizável com base no tamanho de partícula e na combinação específica de materiais de núcleo e/ou casca. Em outros exemplos, os pontos de quantum podem ser preparados pela formação de diferentes partículas de pontos de quantum, como fosfeto de índio e sulfeto de zinco ou seleneto de cádmio e sulfeto de zinco, ou qualquer outra liga adequada de partículas de pontos de quantum. Esses pontos de quantum também podem ser ajustados com base no tamanho e no semicondutor específico usado.

[0044] Como descrito anteriormente, os pontos de quantum podem tipicamente ter um tamanho de partícula de cerca de 20 nm ou menos. Geralmente, quanto maior o tamanho de partícula do ponto de quantum, maior será o comprimento de onda de emissão fotoluminescente. Por outro lado, quanto menor o tamanho da partícula do ponto de quantum, menor será o comprimento de onda da emissão fotoluminescente. Em alguns exemplos, os pontos de quantum podem apresentar um tamanho de partícula de cerca de 2 nm a cerca de 10 nm. Em outros exemplos, os pontos de quantum podem ter um tamanho de partícula de cerca de 4 nm a cerca de 8 nm. Em outros exemplos, os pontos de quantum podem ter um tamanho de partícula de cerca de 8 nm a cerca de 14 nm.

[0045] Em alguns exemplos, os dopantes são partículas dielétricas (por exemplo, nanopartículas). Partículas dielétricas podem ser usadas para alterar as propriedades dielétricas (por exemplo, capacitância) de uma peça impressa em locais predeterminados. Por causa da relação física entre a constante dielétrica de um material e seu índice de refração, as propriedades ópticas (por exemplo, índice de refração) de uma peça impressa podem variar em razão da incorporação de nanopartículas dielétricas na peça impressa em locais específicos. Assim, imprimindo partículas dielétricas em locais específicos, o índice de refração local de cada voxel pode variar. Isto pode ter aplicabilidade na fabricação de lentes. Por exemplo, gotículas de composição dopante compreendendo partículas dielétricas podem ser impressas ao nível do voxel em uma camada de material de construção polimérico e, depois, a camada pode ser fundida, formando assim uma camada de lente. Esta camada de lente pode ser construída para formar uma lente ou uma pilha de lentes com espaçadores ópticos. Alterando a densidade das partículas dielétricas localmente no nível do voxel, o índice de refração em vários locais também pode ser alterado, em outras palavras, partículas dielétricas podem ser impressas no nível do voxel para alterar previsivelmente a constante dielétrica efetiva de um material de construção polimérico controlando a fração de massa de partículas dielétricas pelo voxel. Uma lente de gradiente refrativo (GRI) pode ser formada pela variação do índice de refração efetivo (usando diferentes concentrações de partículas dielétricas) dentro de cada camada, conforme apropriado para formar as lentes GRIN. Lentes ou pilhas de lentes podem ser preparadas por camadas aditivas até que uma estrutura óptica desejada seja formada. Para aplicações ópticas (por exemplo, lentes), o material de construção pode ser formado por partículas poliméricas transparentes.

[0046] Exemplos de partículas dielétricas que podem ser usadas incluem, mas não estão limitadas a BaTiO3, PMN-PT (por exemplo, 65/35), PbNb2O6, PLZT (por exemplo, 7/60/40), SiO2, Al2O3, Ta2O5, TiO2, SrTiO3, ZrO2, HfO2, HfSiO4, La2O3, Y2O3, α-LaAlO3, CaCu3Ti4O12 e/ou La1,8Sr0,2NiO4 para citar alguns. O tamanho de partícula das partículas dielétricas pode ser, por exemplo, de 1 nm a 100 nm, ou de 1 nm a 50 nm, ou de 5 nm a 30 nm, ou de 20 nm a 100 nm, ou de 50 nm a 100 nm em tamanho médio de partícula.

[0047] A composição dopante pode compreender um veículo líquido. Em alguns exemplos, a formulação de veículo líquido pode incluir água ou consistir em água.

[0048] Em alguns exemplos, um co-solvente adicional pode também estar presente. Em certos exemplos, um co-solvente de alto ponto de ebulição pode ser incluído na composição dopante. O co-solvente de alto ponto de ebulição pode ser um co-solvente orgânico que ferve a uma temperatura mais alta que a temperatura do leito de pó durante a impressão. Em alguns exemplos, os co-solventes de alto ponto de ebulição têm um ponto de ebulição acima de 250°C. Ainda em outros exemplos, o co-solvente de ponto de ebulição alto pode estar presente em uma concentração de cerca de 1% em peso a cerca de 4% em peso.

[0049] As classes de co-solventes que podem ser utilizadas podem incluir co-solventes orgânicos incluindo alcoóis alifáticos, alcoóis aromáticos, dióis, éteres glicólicos, éteres poliglicólicos, caprolactamas, formamidas, acetamidas e alcoóis de cadeia longa. Exemplos de tais compostos incluem alcoóis alifáticos primários alcoóis alifáticos secundários, 1,2-alcoóis, 1,3-alcoóis, 1,5- alcoóis, éteres alquílicos de etileno glicol, éteres de propilenoglicol alquilado, homólogos superiores (C6-C12) de éteres de alquil polietilenoglicol, N-alquil caprolactamas, caprolactamas não substituídas, formamidas substituídas e não substituídas, acetamidas substituídas e não substituídas, e semelhantes. Exemplos específicos de solventes que podem ser usados incluem, mas não estão limitados a 2-pirrolidinona, N-metilpirrolidinona, 2- hidroxietil-2-pirrolidona, 2-metil-1,3-propanodiol, tetraetilenoglicol, 1,6-hexanodiol, 1,5-hexanodiol e 1,5- pentanodiol.

[0050] Um agente tensoativo, ou combinação de agentes tensoativos, também pode estar presente na composição dopante. Exemplos de agente tensoativos incluem óxidos de alquil polietileno, óxidos de alquil fenilpolietileno, copolímeros em bloco de óxido de polietileno, óxidos de polietileno acetilóico, (di)ésteres de óxidos de polietileno, óxidos de polietileno, aminas óxido polietileno protonadas, amidas de óxido polietileno protonado, copoliois de dimeticona, óxidos de amina substituídos e semelhantes. A quantidade de agente tensioativo adicionada à formulação desta revelação pode variar entre 0,01% e 20% em peso. Agente tensoativos adequados podem incluir, mas não estão limitados aos ésteres lipônicos, tais como, Tergitol™ 15-S-12, Tergitol™ 15-S-7, disponíveis na Dow Chemical Company, LEG-1 e LEG-7; Triton™ X-100; Triton™ X-405 disponível na Dow Chemical Company; e dodecilssulfato de sódio.

[0051] Vários outros aditivos podem ser empregados para otimizar as propriedades das composições dopantes para aplicações específicas. Exemplos desses aditivos são aqueles adicionados para inibir o crescimento de microrganismos nocivos. Estes aditivos podem ser biocidas, fungicidas e outros agentes microbianos, que são rotineiramente usados em formulações de tinta. Exemplos de agentes microbianos adequados incluem, mas não estão limitados ao NUGSEPT® (Nudex, Inc.), UCARCIDE™ (Union Carbide Corp.), VANCIDE®. (R.T. Vanderbilt Co.), PROXEL® (ICI América) e suas combinações.

[0052] Agentes sequestrantes, tais como o EDTA (ácido etileno diamina tetracético), podem ser incluídos para eliminar os efeitos deletérios das impurezas de metais pesados. Os tampões podem ser utilizados para controlar o pH da composição. Modificadores de viscosidade também podem estar presentes. Tais aditivos podem estar presentes a partir de 0,01% em peso a 20% em peso. Composição de fusão

[0053] Quando é utilizada uma composição de fusão, a composição de fusão (ou "tinta de fusão") pode conter um agente de fusão que é capaz de absorver radiação eletromagnética para produzir calor. O agente de fusão pode ser colorido ou incolor, em alguns exemplos, o agente de fusão pode ser negro de fumo, corantes absorventes de infravermelhos próximos, pigmentos absorventes de infravermelhos próximos, bronzes de tungstênio, bronzes de molibdênio, nanopartículas de metal ou suas combinações.

[0054] A composição de fusão pode ser impressa a jato de tinta em áreas selecionadas do fabricante do material de construção antes da fusão. A composição de fusão pode ser aplicada a áreas da camada de material de construção que foram impressas com a composição dopante, bem como às áreas do material de construção que não foram impressas com a composição dopante. O agente de fusão pode ter uma capacidade de aumento de temperatura suficiente para aumentar a temperatura do pó polimérico acima do ponto de fusão ou de amolecimento do pó polimérico. Quando a tinta de fusão é impressa em uma porção do pó polimérico, o agente de fusão pode aquecer a porção impressa a uma temperatura igual ou superior ao ponto de fusão ou amolecimento, enquanto as partes do pó polimérico não impressas com tinta de fusão permanecem abaixo da fusão ou ponto de amolecimento. Isto pode permitir a formação de uma peça impressa sólida 3D, enquanto o pó solto pode ser facilmente separado da peça impressa acabada. Qualquer dopante impresso no pó do polímero antes da aplicação da composição de fusão pode também ser incorporado na peça impressa.

[0055] O agente de fusão pode ser um absorvente de infravermelhos, por exemplo, um corante absorvente de infravermelhos próximos. Exemplos de corantes absorventes de infravermelhos próximos incluem corantes de tetrarildiamina, corantes de cianina, corantes de ftalocianina, corantes de ditioleno e outros. Em outros exemplos, o agente de fusão pode ser um polímero conjugado absorvente de infravermelho próximo, tal como poli(3,4- etilenodioxi-tiofeno)-poli(sulfonato de estireno) (PEDOT:PSS), um politiofeno, poli(sulfeto de p-fenileno), uma polianilina, um poli(pirrol), um poli(acetileno), poli(p-fenileno vinileno), poliparafenileno ou suas combinações. Como empregado no presente documento, "conjugado" se refere a ligações duplas e simples alternadas entre átomos em uma molécula. Assim, "polímero conjugado" se refere a um polímero que tem uma estrutura com ligações duplas e simples alternadas. Em muitos casos, o agente de fusão pode ter um comprimento de onda de absorção de pico no intervalo de 800 nm a 1.400 nm.

[0056] O agente de fusão também pode ser um absorvente de infravermelho, por exemplo, um pigmento absorvente de infravermelho próximo. Uma variedade de pigmentos infravermelhos próximos pode ser usada. Exemplos não limitativos podem incluir fosfatos tendo uma variedade de contraíons, tais como, cobre, zinco, ferro, magnésio- cálcio, estrôncio, semelhantes e suas combinações. Exemplos específicos não limitantes de fosfatos podem incluir M2P2O7, M4P2O9, M5P2O10, M3(PO4)2, M(PO3)2, M2P4O12 e suas combinações, em que M representa um contraíon apresentando um estado de oxidação de +2, tal como aquele listado acima ou uma combinação dos mesmos. Por exemplo, M2P2O7 pode incluir compostos, tais como, Cu2P2O7, Cu/MgP2O7, Cu/ZnP2O7 ou qualquer outra combinação apropriada de contraíons. É observado que os fosfatos descritos no presente documento não estão limitados aos contraíons com um estado de oxidação +2. Outros contraíons de fosfato também podem ser usados para preparar outros pigmentos infravermelho próximos.

[0057] Exemplos adicionais de pigmentos infravermelho próximo podem incluir silicatos. Os silicatos podem ter os mesmos ou contraíons semelhantes aos fosfatos. Um exemplo não limitante pode incluir M2SiO4, M2Si2O6 e outros silicatos onde M é um contraíon tendo um estado de oxidação de +2. Por exemplo, o silicato de M2Si2O6 pode incluir Mg2Si2O6, Mg/CaSi2O6, MgCuSi2O6, Cu2Si2O6, Cu/ZnSi2O6 ou outra combinação apropriada de contraíons. Pode ser observado que os silicatos descritos no presente documento não estão limitados aos contraíons possuindo um estado de oxidação +2. Outros contraíons de silicatos também podem ser usados para preparar outros pigmentos infravermelho próximo.

[0058] A quantidade de agente de fusão na composição de fusão pode variar dependendo do tipo de agente de fusão. Em alguns exemplos, a concentração do agente de fusão na composição de fusão pode ser de 0,1% em peso a 20% em peso. Em um exemplo, a concentração do agente de fusão na composição de fusão pode ser de 0,1% em peso a 15% em peso. Em outro exemplo, a concentração pode ser de 0,1% em peso a 8% em outro exemplo, a concentração pode ser de 0,5% em peso a 2% em peso. Em um exemplo particular, a concentração pode ser de 0,5% em peso a 1,2% em peso.

[0059] Em alguns exemplos, a tinta de fusão pode ter uma cor preta ou cinza devido ao uso de negro de fumo como agente de fusão. Contudo, nem outros exemplos, a tinta de fusão pode ser incolor ou quase incolor. A concentração do agente de fusão pode ser ajustada para fornecer uma tinta de fusão na qual a cor visível da tinta de fusão não é substancialmente alterada pelo agente de fusão. Embora alguns dos agentes de fusão descritos acima possam ter baixa absorvência na gama de luz visível, a absorvância é normalmente maior que zero. Por isso, os agentes de fusão podem tipicamente absorver alguma luz visível, mas a sua cor no espectro visível pode ser mínima o suficiente para não impactar substancialmente a capacidade da composição de fusão de assumir outra cor quando um corante é adicionado. Os agentes de fusão na forma concentrada podem ter uma cor visível, mas a concentração dos agentes de fusão na tinta de fusão pode ser ajustada de modo que os agentes de fusão possam não estar presente em quantidades tão elevadas que alterem a cor visível da tinta de fusão. Por exemplo, um agente de fusão com uma absorvância muito baixa de comprimentos de onda de luz visível pode ser incluído em maiores concentrações em comparação com um agente de fusão com uma absorvância relativamente maior de luz visível. Essas concentrações podem ser ajustadas com base em uma aplicação específica com alguma experimentação.

[0060] Em exemplos adicionais, a concentração do agente de fusão pode ser suficientemente alta para que o agente de fusão cause impacto na cor da tinta de fusão, porém baixa o suficiente para que quando a tinta é impressa no material de construção compreendendo as partículas poliméricas ou pó, o agente de fusão não impacte a cor do pó. A concentração do agente de fusão pode ser equilibrada com a quantidade de tinta de fusão a ser impressa no pó polimérico, de modo que a quantidade total do agente de fusão impresso no pó polimérico possa ser suficientemente baixa para que a cor visível do pó polimérico não seja impactada. Em um exemplo, o agente de fusão pode ter uma concentração na tinta de fusão tal que, depois da tinta de fusão ser impressa no pó polimérico, a quantidade de agente de fusão no pó polimérico é de 0,0003% em peso a 5% em peso em relação ao peso do pó polimérico.

[0061] O agente de fusão pode ter uma capacidade de aumento de temperatura suficiente para aumentar a temperatura do pó polimérico acima do ponto de fusão ou de amolecimento do pó polimérico. Como empregado no presente documento, "capacidade de aumento de temperatura" se refere à capacidade de um agente de fusão para converter radiação eletromagnética, por exemplo, energia de luz infravermelha ou infravermelha próxima em energia térmica para aumentar a temperatura do pó polimérico impresso além da temperatura da porção não impressa do pó polimérico. Tipicamente, as partículas de pó polimérico podem ser fundidas quando a temperatura aumenta até à temperatura de fusão ou temperatura de amolecimento do polímero. Como empregado no presente documento, "ponto de fusão" se refere à temperatura à qual um polímero transita de uma fase cristalina para uma fase amorfa maleável. Alguns polímeros não têm um único ponto de fusão, mas têm uma faixa de temperaturas na qual os polímeros amolecem. Essa faixa pode ser separada em uma faixa de amolecimento mais brando, uma faixa de amolecimento médio e uma faixa de amolecimento superior. Nos intervalos de amolecimento mais baixos e médios, as partículas podem coalescer para formar uma peça, enquanto o restante pó polimérico permanece solto. Se a faixa de amolecimento superior for usada, todo o leito de pó pode se tornar um bolo. O "ponto de amolecimento", como empregado no presente documento, se refere à temperatura à qual as partículas poliméricas se aglutinam enquanto o pó remanescente permanece separado e solto. Quando a tinta de fusão é impressa em uma porção do pó polimérico, o agente de fusão pode aquecer a porção impressa até à temperatura ou acima do ponto de fusão ou amolecimento, enquanto as partes não impressas do pó polimérico permanecem abaixo do ponto de fusão ou amolecimento. Isso permite a formação de uma peça sólida impressa em 3D, enquanto o pó solto pode ser facilmente separado da peça impressa acabada.

[0062] Embora o ponto de fusão e o ponto de amolecimento sejam frequentemente descritos como temperaturas para coalescência do pó polimérico, em alguns casos as partículas poliméricas podem coalescer em conjunto em temperaturas ligeiramente abaixo do ponto de fusão ou do ponto de amolecimento. Portanto, tal como empregado no presente documento, "ponto de fusão" e "ponto de amolecimento" podem incluir temperaturas ligeiramente mais baixas, como até cerca de 20°C mais baixas, do que o ponto de fusão real ou ponto de amolecimento.

[0063] Em um exemplo, o agente de fusão pode ter uma capacidade de reforço de temperatura de cerca de 10°C a cerca de 70°C para um polímero com um ponto de fusão ou de amolecimento de cerca de 100°C a cerca de 350°C. Se o leito de pó estiver a uma temperatura entre cerca de 10°C a cerca de 70°C do ponto de fusão ou de amolecimento, então esse agente de fusão pode reforçar a temperatura do pó impresso até ao ponto de fusão ou amolecimento, enquanto o pó não impresso permanece a uma temperatura mais baixa. Em alguns exemplos, o leito de pó pode ser pré-aquecido a uma temperatura de cerca de 10°C a cerca de 70°C inferior ao ponto de fusão ou de amolecimento do polímero. A composição de fusão pode então ser impressa no pó e o pó pode ser irradiado com uma luz de infravermelho próximo para coalescer a porção impressa do pó.

[0064] A composição de fusão pode compreender um veículo líquido. O agente de fusão pode ser disperso no veículo líquido. Em alguns exemplos, a formulação de veículo líquido pode incluir água ou consistir em água.

[0065] Em alguns exemplos, um co-solvente adicional pode também estar presente. Em certos exemplos, um co-solvente de alto ponto de ebulição pode ser incluído na composição de fusão. O co-solvente de alto ponto de ebulição pode ser um co-solvente orgânico que ferve a uma temperatura superior à temperatura do leito de pó durante a impressão. Em alguns exemplos, o co-solvente de alto ponto de fusão pode ter um ponto de fusão acima de 250°C. Ainda em outros exemplos, o co-solvente de alto ponto de fusão pode estar presente em uma concentração de cerca de 1% em peso a cerca de 4% em peso.

[0066] As classes de co-solventes que podem ser utilizadas podem incluir co-solventes orgânicos incluindo alcoóis alifáticos, alcoóis aromáticos, dióis, éteres glicólicos, éteres poliglicólicos, caprolactamas, formamidas, acetamidas e alcoóis de cadeia longa. Exemplos de tais compostos incluem alcoóis alifáticos primários, alcoóis alifáticos secundários, 1,2-alcoóis, 1,3-alcoóis, 1,5- alcoóis, éteres alquil etilenoglicol, éteres alquil propilenoglicol, homólogos superiores (C6-C12) de éteres alquil polietilenoglicol, caprolactamas N-alquil, caprolactamas não substituídas, formamidas substituídas e não substituídas, acetaminas substituídas e não substituídas e semelhantes. Exemplos específicos de solventes que podem ser utilizados incluem, mas não estão limitados a 2-pirrolidinona, N-metipirrolidona, 2- hidroxietil-2-pirrolidona, 2-metil-1,3-propanodiol, tetraetilenoglicol, 1,8-hexanodiol, 1,5-hexanodiol e 1,5- pentanodiol.

[0067] Um agente tensoativo ou uma combinação de agentes tensoativos, também pode estar presente na composição de fusão. Exemplos de agentes tensoativos incluem óxidos de alquil polietileno, óxidos de alquil fenil polietileno, copolímeros em bloco de óxido de polietileno, óxidos de polietileno acetilênicos, (di)ésteres de óxido de polietileno, aminas de óxido de polietileno, aminas de óxido de polietileno protonado, amidas de óxido de polietileno protonado, copoliois de dimeticona, óxidos de amina substituída e semelhantes. A quantidade de agente tensioativo adicionada à formulação desta revelação pode variar entre 0,01% em peso e 20% em peso. Agentes tensoativos adequados podem incluir, mas não estão limitados aos ésteres lipônicos, tais como, Tergitol™ 15-S- 12, Tergitol™ 1S-S-7 disponível na Dow Chemical Company, LEG-1 e LEG-7; Triton™ X-100; Triton™ X-405 disponível na Dow Chemical Company; e dodecilsulfato de sódio.

[0068] Vários outros aditivos podem ser empregados para otimizar as propriedades das composições de fusão para aplicações específicas. Exemplos desses aditivos são aqueles adicionados para inibir o crescimento de microrganismos nocivos. Estes aditivos podem ser biocidas, fungicidas e outros agentes microbianos, que são rotineiramente utilizados em formulações de tinta. Exemplos de agentes microbianos adequados incluem, mas não estão limitados a, NUOSEPT® (Nudex, Inc.), UGARCIDE ™ (Union Carbide Corp.), VANCIDE® (R.T. Vanderbilt Co.), PROXEL® (ICI América) e suas combinações.

[0069] Podem ser incluídos agentes sequestrantes, tais como EDTA (ácido etileno diamino-tetracético), para eliminar os efeitos prejudiciais das impurezas de metais pesados. Os tampões também podem ser usados para controlar o pH da composição. Modificadores de viscosidade também podem estar presentes. Tais aditivos podem estar presentes entre 0,01% e 20% em peso. Corante

[0070] Além do dopante, o corante pode ser aplicado ao material de construção. O corante pode ser aplicado pelo menos à superfície externa da peça impressa. O corante pode ser visível a olho nu e pode ser utilizado em quantidades suficientes para conferir uma cor discernível à peça impressa. A coloração pode ser um corante visível ou um pigmento visível.

[0071] Tais corantes podem ser aplicados imprimindo uma composição de tinta para jato de tinta que compreende um corante sobre o material de construção. A tinta jato de tinta colorida pode ser aplicada a pelo menos parte de uma camada de partículas poliméricas não fundidas para fornecer cor à peça impressa. Uma tinta de jato de tinta colorida pode incluir qualquer corante adequado, incluindo corantes e/ou pigmentos. Isso pode permitir a impressão de peças tridimensionais coloridas. As tintas jato de tinta adequadas incluem tintas ciano, magenta, amarelo e preto. Composições de tinta de jato de tinta coloridas podem ser fornecidas em conjunto com o material de construção, a composição dopante e a composição de fusão como parte do conjunto de material para impressão tridimensional.

[0072] Alternativa ou adicionalmente, os corantes podem ser incorporados à composição dopante e/ou composição de fusão descrita acima. Em alguns exemplos, o corante pode estar presente em uma quantidade de 0,5% em peso a 10% em peso das composições. Em um exemplo, o corante pode estar presente em uma quantidade de 1% em peso a 5% em peso. Em outro exemplo, o corante pode estar presente em uma quantidade de 5% em peso a 10% em peso.

[0073] Em alguns exemplos, o colorante pode ser um corante. O corante pode ser não iônico, catiônico, aniônico ou uma mistura de corantes não iônicos, catiônicos e/ou aniônicos. Exemplos específicos de corantes que podem ser utilizados incluem, mas não estão limitados a Sulforodamina B, Azul ácido 113, Azul ácido 29, Vermelho ácido 4, Rosa bengala, Amarelo ácido 17, Amarelo ácido 29, Amarelo ácido 42, Amarelo acridina G, Amarelo ácido 23, Azul ácido 9, Monoidrato de cloreto nitroazul de tetrazólio ou Nitro BT, rodamina 6G, Rodamina 123, Rodamina B, Rodamina B isocianato, Safranina O, Azure B e Azure B eosinato, que estão disponíveis na Sigma-Aldrich Chemical Company (St. Louis, Mo). Exemplos de corantes solúveis em água aniônicos incluem, mas não estão limitados a Amarelo Direct 132, Azul Direct 199, Magenta 377 (disponíveis na Ilford AG, Suiça) sozinhos ou em conjunto comm Vermelho ácido 52. Exemplos de corantes insolúveis em água incluem corantes azo, xanteno, metino, polimeticona e antraquinona. Exemplos específicos de corantes insolúveis em água incluem Orasol™ Azul GN, Orasol™ Rosa e Orasol™ amarelo disponíveis na Ciba-Geigy Corp. Corantes pretos podem incluir, porém não se limitam ao Preto Direct 154, Preto Direct 168, Fast Preto 2, Preto Direct 171, Preto Direct 19, Preto ácido 1, Preto ácido 191, Preto Mobay SP e Preto ácido 2.

[0074] Em outros exemplos, o corante pode ser um pigmento. O pigmento pode ser propriamente disperso com um polímero, oligômero ou molécula pequena; ou pode ser disperso com um dispersante separado. Os pigmentos adequados incluem, mas não estão limitados aos seguintes pigmentos disponibilizados pela BASF: Paliogen®) Laranja, Heliogen® Azul L 6901 F, Heliogen®) Azul NBD 7010, Heliogen® Blue 7090, Heliogen® Azul L 7101F, Paliogen®) Azul L 6470, Heliogen®) Verde 8683 e Heliogen® Verde L 9140. Os seguintes pigmentos pretos estão disponíveis na Cabot: Monarch® 1400, Monarch® 1300, Monarch®) 1100, Monarch® 1000, Monarch®) 900, Monarch® 880, Monarch® 800 e Monarch®) 700. Os seguintes pigmentos estão disponíveis na CIBA: Chromophtal®} Amarelo 3G, Chromophtal®) Amarelo GR, Chromophtal®) Amarelo 8G, Igrazin® Amarelo SGT, Igralite® Rubine 4BL, Monastral® Magenta, Monastral® Escarlate, Monastral® Violeta R, Monastral ® Vermelho B e Monastral® Violeta Maroon B. Os seguintes pigmentos estão disponíveis na Degussa: Printex® U, Printex® V, Printex® 14OU, Printex® 140V, Cor preto FW 200, Cor preto FW 2, Cor preto FW 2V, Cor preto FW 1, Cor preto FW 18, Cor preto S 160, Cor preto 170, Preto Especial 6, Preto Especial 5, Preto Especial 4A e Preto Especial 4. O seguinte pigmento está disponível na DuPont: Tipure®) R-101. Os seguintes pigmentos estão disponíveis na Heubach: Dalamar® Amarelo YT-858-D e Heucophthal Blue G XBT-583D. Os pigmentos que se seguem estão disponíveis na Clariant: Permanent Amarelo GR, Permanent Amarelo G, Parmanent Amarelo DHG, Permanent Amarelo NCG-71, Permanent Amarelo GG, Amarelo Hansa RA, Amarelo Hansa Brilhante 5GX-02, Hansa Amarelo-X, Novoperm® Amarelo HR, Novoperm® Amarelo FGL, Amarelo Hansa Brilhante 10GX, Permanent Amarelo G3R-01, Hostaperm® Amarelo H4G, Hostaperm® Amarelo H3G, Hostaperm® Laranja GR, Hostaperm® Escarlate GO e Permanente Rubi F6B. Os seguintes pigmentos estão disponíveis na Mobay; Quindo® Magenta, indofast® Escarlate brilhante, Quindo® Vermelho R6700, Quindo® Vermelho R673 e Indofast® Violeta. Os seguintes pigmentos estão disponíveis na Sun Chemical: Amarelo L74-1357, Amarelo L7S-1331 e Amarelo L75-2577. Os seguintes pigmentos estão disponíveis na Columbian: Raven® 7000, Raven® 5750, Raven® 5250, Raven® 5000 e Raven® 3500. O seguinte pigmento está disponível na Sun Chemical: Preto LHO9303. Qualquer outro pigmento e/ou corante pode ser utilizado para modificar a cor das tintas descritas acima e/ou, em última análise, da peça impressa. Sistema de Impressão

[0075] O método da presente revelação pode ser realizado utilizando um sistema de impressão tridimensional. Um exemplo de um sistema 100 de impressão tridimensional é mostrado na figura 1. O sistema pode incluir um leito de pó 110 incluindo material de construção na forma, por exemplo, de um pó polimérico termoplástico 115. No exemplo mostrado, o leito de pó tem um piso móvel 120 que permite que o leito de pó seja abaixado após cada camada da peça tridimensional ter sido impressa. A peça tridimensional impressa pode incluir uma camada dopada 126, incluindo uma porção dopada 125, aplicada a uma superfie de um corpo da peça 127. O sistema também inclui uma impressora jato de tinta 130 que inclui uma primeira caneta de jato de tinta 135 em comunicação com um reservatório de uma tinta dopante 140. A primeira caneta de jato de tinta pode imprimir a tinta dopante no leito de pó. Uma segunda caneta de jato de tinta 145 está em comunicação com um reservatório de uma tinta de fusão 150. A segunda caneta de jato de tinta pode imprimir a tinta de fusão no leito de pó. Após a tinta de fusão ter sido impressa no leito de pó, pode ser utilizada uma lâmpada de fusão 160 para expor o leito de pó à radiação eletromagnética suficiente para fundir o pó que foi impresso com as tintas de fusão.

[0076] De modo a obter uma boa seletividade entre as partes fundidas e não fundidas do leito de pó, as tintas de fusão podem absorver energia suficiente para reforçar a temperatura, por exemplo, do polímero termoplástico em pó acima do ponto de fusão ou amolecimento do polímero, enquanto as porções impressas do leito de pó permanecem abaixo do ponto de fusão ou amolecimento. Em alguns exemplos, o sistema de impressão tridimensional pode incluir pré-aquecedores para pré-aquecer o polímero termoplástico em pó a uma temperatura próxima do ponto de fusão ou amolecimento. Em um exemplo, o sistema pode incluir um aquecedor de leito de impressão para aquecer o leito de impressão durante a impressão. A temperatura de pré-aquecimento usada pode depender do tipo de polímero termoplástico usado. Em alguns exemplos, o aquecedor do leito de impressão pode aquecer o leito de impressão a uma temperatura de 130°C a 160°C. O sistema também pode incluir um leito de suprimento, onde as partículas poliméricas podem ser armazenadas antes de serem espalhadas em uma camada no leito de impressão. O leito de alimentação pode ter um aquecedor de leito de suprimento. Em alguns exemplos, o aquecedor do leito de alimentação pode aquecer o leito de alimentação a uma temperatura de 90°C a 140°C.

[0077] As lâmpadas de fusão adequadas para uso no sistema de impressão tridimensional podem incluir lâmpadas de infravermelho disponíveis comercialmente e lâmpadas de halogênio. A lâmpada de fusão pode ser uma lâmpada estacionária ou uma lâmpada em movimento. Por exemplo, a lâmpada pode ser montada em uma esteira para se mover horizontalmente através do leito de pó. Essa lâmpada de fusão pode fazer várias passagens sobre o leito, dependendo da quantidade de exposição necessária para coalescer cada camada impressa. A lâmpada de fusão pode irradiar todo o leito de pó com uma quantidade substancial de energia uniforme. Isso pode coalescer seletivamente as partes impressas com tintas de fusão deixando as partes não impressas do pó do polímero abaixo do ponto de fusão ou amolecimento.

[0078] Em um exemplo, a lâmpada de fusão pode ser combinada com os agentes de fusão nas tintas de fusão, de modo que a lâmpada de fusão emite comprimentos de onda de luz que coincidem com os comprimentos de onda de absorção de pico dos agentes de fusão. Um agente de fusão com um pico estreito, por exemplo, em um determinado comprimento de onda do infravermelho próximo pode ser usado com uma lâmpada de fusão que emite uma faixa estreita de comprimentos de onda aproximadamente no pico do comprimento de onda do agente de fusão. De modo semelhante, um agente de fusão que absorve, por exemplo, uma ampla gama de comprimentos de onda do infravermelho próximo que pode ser usado com uma lâmpada de fusão que emite uma ampla gama de comprimentos de onda. A combinação do agente de fusão e da lâmpada de fusão deste modo pode aumentar a eficiência de coalescência das partículas poliméricas com o agente de fusão impresso no mesmo, enquanto as partículas poliméricas não impressas não absorvem tanta luz e permanecem a uma temperatura mais baixa.

[0079] Dependendo da quantidade de agente de fusão presente, da absorvância do agente de fusão, da temperatura de pré-aquecimento e do ponto de fusão ou amolecimento do polímero, uma quantidade apropriada de irradiação pode ser fornecida a partir da lâmpada de fusão. Em alguns exemplos a lâmpada de fusão pode irradiar cada camada de cerca de 0,5 a cerca de 10 segundos por passagem.

[0080] A incorporação de dopante em uma peça impressa tridimensional descrita no presente documento é ilustrada, a título de exemplo, nas figuras 2-3. As figuras 2-3 são vistas em corte de uma camada de material de construção de pó polimérico que foi impresso com uma composição dopante e uma composição de fusão. A figura 2 mostra a camada de pó 200 após ser impressa, porém antes de ser curada, e a figura 3 mostra a camada de pó coalescente 300 após ser curada. Na figura 2, uma primeira porção 210 da camada de pó 200 foi impressa com uma composição dopante contendo dopante 220 e com a tinta de fusão contendo o agente de fusão 225. O dopante 220 penetra nos espaços entre as partículas de pó 230. Uma segunda porção 240 da camada de pó foi impressa com uma tinta de fusão incluindo um agente de fusão 225, porém sem o dopante 220. Assim, como mostrado, apenas uma porção da camada impressa inclui o dopante 220. Deve notar-se que estas figuras não são necessariamente desenhadas em escala, e os tamanhos relativos de partículas de pó e partículas de dopante podem diferir dos mostrados.

[0081] Como mostrado na figura 3, quando a camada de pó 300 é fundida ou curada por exposição a radiação eletromagnética, o dopante disperso 320 pode ser aprisionado ao longo de uma porção de uma matriz 335 formada por fusão do agente na tinta e partículas de pó na primeira porção 310. Assim, o dopante aprisionado na matriz de pó polimérico fundido pode formar uma camada compósita dopada. Na segunda porção 340 da camada de pó, as partículas de pó são fundidas na ausência de dopante. Deve notar-se que as figuras 2 e 3 mostram apenas uma seção transversal bidimensional de uma porção de uma camada compósita dopada. Além disso, o dopante é ilustrado nas figuras 2 e 3 como penetrando completamente na camada polimérica do material de construção. No entanto, isso não é necessário. Em alguns exemplos, o dopante pode estender- se para a camada compósita até uma profundidade superior a cerca de 20%, cerca de 50%, cerca de 70%, ou cerca de 90% da espessura da camada.

[0082] Em alguns exemplos, a quantidade de dopante distribuída no leito de pó pode ser ajustada imprimindo a composição dopante em múltiplas passagens. Em um exemplo, uma passagem única de uma cabeça de impressão a jato de tinta pode ser suficiente. Alternativamente, podem ser aplicadas passagens adicionais para aumentar a quantidade de dopante aplicada. Em outros exemplos, a quantidade de dopante distribuído pode ser acertada ajustando-se o peso da gota do cabeçote de impressão a jato de tinta, seja através do projeto do resistor ou alterando os parâmetros de queima. Assim, com um maior peso de queda, uma quantidade maior do dopante pode ser impressa com cada gota disparada. No entanto, em alguns casos, o jateamento de uma quantidade muito grande de tinta em uma única passagem pode reduzir a qualidade de impressão devido à dispersão da tinta. Portanto, em alguns exemplos, várias passagens podem ser usadas para imprimir mais da tinta fotoluminescente com qualidade de impressão melhor.

[0083] A figura 4 mostra um exemplo de uma peça impressa tridimensional 400 que inclui um corpo da peça 410 e uma camada compósita dopada/dopante 420 aplicada a uma superfície do corpo da peça. A camada compósita dopante inclui uma porção composta de dopante 425 apresentando um dopante (por exemplo, agente fotoluminescente) disperso em uma matriz de pó polimérico termoplástico fundido. Foi observado que o dopante pode estar presente tanto abaixo da superfície 415 como na superfície da camada compósita de dopante. Também foi observado que a peça impressa tridimensional ilustrada pode ser impressa em certo número de orientações, tal como com a porção composta dopada virada para cima, voltada para os lados, etc.

[0084] No entanto, como ilustrado na figura 5, a porção compósita de dopante 525 (por exemplo fotoluminescente) da peça impressa tridimensional 500 pode ser claramente distinguida da não dopada (por exemplo, porções não fotoluminescentes) da camada compósita de dopante (por exemplo, fotoluminescente). Em um exemplo, a porção compósita dopante é uma porção composta fotoluminescente que fotoluminesce após fotoexcitação para revelar uma resposta rápida ou código QR. Em exemplos alternativos, a porção composta dopante pode ser uma porção composta fotoluminescente que pode fotoluminescer para apresentar um código de barras, um número de série, uma marca registrada, um nome comercial, instruções, outras palavras, semelhantes, ou uma combinação dessas.

[0085] Em um exemplo alternativo, a peça tridimensional impressa 500 pode ser impressa de tal modo que o código QR pode ser facilmente visível sob iluminação ambiente e pode ser descodificado usando algoritmos de código QR padrão. Contudo, as características 522a, 522b e 522c podem, cada uma, ser impressas para terem dopantes diferentes, por exemplo, recursos fotoluminescentes. Por exemplo, esses recursos podem ser impressos com fotoluminescentes que fotoexcitam em diferentes comprimentos de onda de radiação eletromagnética, com diferentes quantidades de agente fotoluminescente para fornecer diferentes intensidades fotoluminescentes, com diferentes misturas de agentes fotoluminescentes, etc., ou uma combinação destes. Isso pode fornecer informações adicionais codificadas nos atributos espaciais do composto luminescente que só podem ser lidos durante eventos fotoluminescentes específicos. Assim, esses códigos QR podem ser lidos usando algoritmos de código QR padrão sob a luz ambiente, mas podem ser lidos usando um algoritmo de código QR específico durante a fotoluminescência para fornecer informações adicionais. O mesmo conceito também pode ser empregado com códigos de barras e outras informações de identificação ou serialização. Assim, as tintas fotoluminescentes podem fornecer mais cargas de informações úteis para recursos impressos de segurança e serialização.

[0086] A figura 6 ilustra esquematicamente uma pilha ou montagem de lentes GRIN que pode ser preparada de acordo com exemplos da presente revelação. Por exemplo, uma montagem de lente tradicional é mostrada em a) que inclui vários tipos de lentes de vidro tradicionais, incluindo lentes convergentes, lentes divergentes e espaçadores ópticos, etc. Também é mostrado espaçador de ar 42 entre cada lente na montagem, o que é típico de montagens de lentes curvas onde relações espaciais e perfis de curvatura proporcionam propriedades ópticas desejadas. Por outro lado, de acordo com a presente descrição, é mostrada uma pilha ou montagem de lente GRIN em b) que pode simular as propriedades ópticas da pilha de lentes mais tradicional mostrada em a). No entanto, as lentes em camadas e impressas são impressas para formar uma estrutura de lente monolítica, como mostrado em c). Essencialmente, cada uma das formas de lentes ópticas mostradas em a) pode ser recriada em camadas de impressão 30 (mostradas mais espessas do que pode ser aplicável na prática) com nanopartículas dielétricas como o dopante. As nanopartículas dielétricas são impressas em diferentes densidades dentro de cada camada para formar lentículas dopadas 34 e partes não dopadas 32. Além disso, em vez de ter espaço de ar entre as lentes, os espaçadores podem ser impressos sem nanopartículas dielétricas, por exemplo (observe que há espaço entre as várias lentes). Na estrutura esquemática mostrada em b) e c), as "lentes" são mostradas usando linhas pontilhadas para indicar que essas lentes GRIN são impressas para comportarem-se funcionalmente como suas contrapartes mostradas em a), mas podem na verdade não ter a mesma forma física que as lentes curvas. Características ópticas semelhantes podem ser obtidas imprimindo densidades variáveis em gradiente ao longo do eixo x, como mostrado esquematicamente em b).

[0087] As vantagens da impressão de lentes GRIN que usam este método podem incluir a eliminação da colocação de lentes, alinhamento mecânico e custos de montagem, uma vez que a montagem pode ser impressa como uma única peça monolítica. A fidelidade óptica também pode ser melhorada, porque haveria menor erro relacionado ao posicionamento preciso da lente. Além disso, correção de escala de voxel de defeitos de aberração de borda pode ser igualmente reduzida. Uma vez que essas lentes podem ser impressas digitalmente, a personalização e as rápidas mudanças de projeto podem ser realizadas sem a fabricação de moldes. Além disso, esta tecnologia pode ser estendida para sistemas ópticos mais complexos e sensores, por exemplo, espectrômetros embutidos.

[0088] A figura 7 fornece um exemplo de como a capacitância efetiva (C = e0 er A/d) pode aumentar com uma concentração crescente ou fração de massa de nanopartículas dielétricas com relação à matéria particulada de construção. Nesta equação, C é capacitância efetiva, e a permissividade de vácuo (uma constante física fundamental), er é uma constante dielétrica relativa (uma propriedade física do material), A é a área do capacitor e d é a espessura dos capacitores. Notavelmente, neste exemplo, um pó de poliamida 12 (PA-12) foi usado com nanopartículas dielétricas TiO2. PA-12 foi utilizado neste exemplo para mostrar que existe uma relação entre a densidade numérica de nanopartículas dielétricas e a capacitância efetiva (e assim, o índice de refração eficaz), em exemplos alternativos, materiais, por exemplo, polimetilmetacrilato ou policarbonato ou outros polímeros opticamente transparentes ou translúcidos podem ser usados em vez de PA-12. Ao modificar a densidade numérica de nanopartículas dielétricas TiO2 no material de construção, a capacitância efetiva pode ser variada, como mostrado, por meio de exemplo, na figura 7. Estes dados foram determinados medindo (a 1 MHz) a impedância complexa em função da frequência. Como pode ser visto a partir da figura 7, a inclinação indica uma clara dependência da capacitância efetiva na fração de massa de TiO2 (ou concentração de nanopartículas dielétricas).

EXEMPLOS

[0089] O que se segue ilustra vários exemplos da presente revelação. No entanto, deve ser entendido que o que se segue é apenas ilustrativo da aplicação dos princípios da presente revelação. Várias modificações e composições alternativas, métodos e sistemas podem ser concebidos sem se afastar do espírito e âmbito da presente revelação. As reivindicações anexas destinam-se a cobrir tais modificações e arranjos.

Exemplo 1

[0090] Um sistema de impressão tridimensional foi utilizado para imprimir uma peça tridimensional com uma camada compósita fotoluminescente sobre uma superfície do corpo da peça. Uma tinta fotoluminescente (como composição dopante) e a tinta de fusão foram impressas a partir de duas canetas de jato de tinta separadas. Foram utilizadas duas tintas fotoluminescentes separadas. A primeira tinta fotoluminescente incluía 3% em peso de fluoresceína em um veículo de tinta aquosa e a segunda tinta fotoluminescente incluía 0,25% em peso de rodamina B em um veículo de tinta aquosa. A tinta de fusão incluiu 5% em peso de negro de fumo em um veículo de tinta aquosa.

[0091] As tintas foram jateadas em um leito de partículas de náilon (PA12) (Vestosint® x1556). As partículas de náilon tinham um tamanho médio de partículas de aproximadamente 50 μm. A espessura da camada foi de aproximadamente 100 μm. Cada camada foi impressa com uma das duas tintas fotoluminescentes separadas em áreas compostas fotoluminescentes pré-designadas. A tinta de fusão de negro de fumo foi impressa nas áreas compósitas fotoluminescentes e em outras partes do corpo. As tintas foram impressas em níveis contínuos de 255 para as tintas fotoluminescentes e 80 para as tintas de fusão. Uma passagem única de cada uma das tintas foi realizada para a camada compósita fotoluminescente. Após a passagem única, foi realizada uma passagem de cura.

[0092] O suprimento de pó da impressora e o leito de pó foram preenchidos com as partículas de náilon. A temperatura de fornecimento foi ajustada para 110°C e a temperatura de impressão foi ajustada para 130°C. Um aquecedor sob o leito de impressão foi ajustado a 150°C. A velocidade de impressão foi ajustada para 10 polegadas (25,4 cm) por segundo (ips) e a velocidade de cura foi fixada em 7 ips (17,78 cm por segundo). A cura foi realizada usando duas lâmpadas de 300 W colocadas a aproximadamente 1 cm de distância da superfície do leito de pó.

[0093] A peça impressa tridimensional incluía recursos fotossensores impressos que eram relativamente inobserváveis em iluminação ambiente. No entanto, em luz UV, a emissão fotoluminescente dos recursos fotoluminescentes tornou-se muito proeminente. As bordas dos recursos fotoluminescentes impressas eram muito claras, fornecendo características luminescentes notavelmente distintas em UV. Em particular, os recursos fotoluminescentes incluíam círculos, hexágonos e triângulos.

Exemplo 2

[0094] Os mesmos parâmetros gerais de impressão como descritos no Exemplo 1 foram empregados para imprimir outra peça tridimensional impressa com uma camada compósita fotoluminescente em uma superfície do corpo da peça. A peça tridimensional impressa foi impressa em áreas pré- designadas com tintas fotoluminescentes separadas, incluindo nanosferas de Carboxy YG 100 nm a 1,3% em um veículo aquoso, nanoesferas de Carboxy YG 100 nm a 2,6% em um veículo aquoso, 2,5% em peso de nanoesferas de Carboxy YO 400 nm em um veículo aquoso, nanoesferas de Carboxy NYO a 200 nm a 2,7% em peso de um veiculo aquoso, nanoesferas de Carboxy YG 200 nm a 2,6% em peso em um veiculo aquoso, 2,6% em peso de nanosferas de Carboxi BB 100 nm em um veículo aquoso e 1,0% em peso de nanoesferas Carboxy EU 200 nm em um veículo aquoso, respectivamente, cada uma disponível na Polysclences, Inc.

[0095] Algumas das características impressas com as diferentes tintas fotoluminescentes foram marginalmente observáveis em iluminação ambiente. No entanto, essas características provavelmente poderiam ser mascaradas usando um corante específico em combinação com uma tinta específica fotoluminescente. Sob luz UV, os recursos fotoluminescentes eram claramente visíveis, algumas com fotoluminescência mais fonte do que outras. A tinta de nanoesferas Carboxy YO 400 nm de 2,5% em peso e a tinta de nanoesfera Carboxy EU 200 nm de 1,0% apresentaram ambos uma fotossíntese suficientemente forte em comparação com as outras tintas fotoluminescentes no comprimento de onda específico da luz UV usada para fotoexcitar os vários recursos fotoluminescentes.

Exemplo 3

[0096] Os mesmos parâmetros gerais de impressão, como descrito no Exemplo 1, foram utilizados para imprimir ainda outra peça tridimensional tendo uma camada compósita fotoluminescente em uma superfície do corpo da peça. A peça tridimensional impressa foi impressa em áreas pré- designadas com tintas fotoluminescentes separadas incluindo 1% em peso de pontos de quantum InP/ZnS (ligante de oleilamina) em um veículo aquoso (disponível no NN-Labs), e 1% em peso de pontos de quantum InP/ZnS (ligante de ácido carboxílico) em um veículo aquoso (disponível no NN-Labs), e 1% em peso de NanoDOT™ CIS-700 em um veículo aquoso (disponível na Voxtel).

[0097] Os recursos impressos com as diferentes tintas fotoluminescentes foram amplamente inobserváveis em iluminação ambiente. No entanto, em luz UV, os recursos fotoluminescentes foram claramente visíveis, alguns com fotoluminescência mais forte do que outros. O 1% em peso de NanoDOT™ CIS-700 apresentou fotoluminescência relativamente forte em comparação com outras tintas fotoluminescentes em comprimento de onda específico de luz UV usado para fotoexcitar os vários recursos fotoluminescentes.

Exemplo 4

[0098] Neste exemplo, um sistema tridimensional de impressão pode ser usado para imprimir várias peças tridimensionais com um recurso de segurança fotoluminescente encapsulado no corpo da peça abaixo da camada de superfície. Especificamente, as tintas fotoluminescentes e tintas de fusão foram impressas a partir de canetas de jato de tinta separadas. As tintas fotoluminescentes utilizadas tinham formulações como se segue:

[0099] A tinta de fusão foi formulada como se segue:

[00100] As tintas foram jateadas em um leito de partículas de náilon (PA12) (Vesiosint® x 1556, disponível na Evonik). As partículas de náilon tinham um tamanho médio de partículas de aproximadamente 50 μm. A espessura da camada foi de aproximadamente 100 μm. Cada peça tridimensional foi impressa com uma camada de partícula subsuperficial tendo um recurso de segurança. Nessas camadas, a tinta fotoluminescente foi impressa em uma área de segurança para formar o recurso de segurança usando um nível contone de 255, uma resolução de impressão de 1.200 x 1.200 e um peso de 9 ng para atingir uma densidade de impressão de 1 mg de sólidos/cm3 (cc) para as tintas de rodamina B e cerca de 6 mg sólidos/cc para as tintas de fluoresceína. A tinta de fusão foi impressa na área de segurança e nas áreas não seguras da camada de partículas subsuperficiais usando um nível contone de 80, uma resolução de 1.200 x 1.200 e um peso de queda de 11,5 ng para alcançar uma densidade de impressão de aproximadamente 4 mg de sólidos/cc. Uma passagem única de cada uma das tintas foi realizada para a camada compósita fotoluminescente. Após a passagem única, foi realizada uma passagem de cura.

[00101] Uma camada de partícula de superfície foi impressa no topo da camada fundida subsuperficial. A camada de partícula de superfície incluía uma área de máscara ou recurso impressa sobre o recurso de segurança de subsuperfície, bem como áreas sem mascaramento. As áreas não mascaradas da camada superficial de partículas foram preparadas do mesmo modo que as áreas não seguras da camada de partículas subsuperficiais. A área de mascaramento foi impressa reduzindo-se o nível de contone da tinta de fusão para 40, usando a mesma resolução e peso de queda que em outras áreas. Isso foi suficiente para diminuir a densidade de impressão na área de mascaramento para cerca de 2 mg sólidos/cc.

[00102] O suprimento de pó da impressora e o leito de pó foram preenchidos com as partículas de náilon. A temperatura de fornecimento foi ajustada a 110°C e a temperatura do leito de impressão foi ajustada a 130°C. Um aquecedor sob o leito de impressão foi ajustado a 150°C. A velocidade de impressão foi definida em 10 polegadas (25,4 cm) por segundo (ips) e a velocidade de cura foi definida em 7 ips (17,78 cm por segundo). A cura foi realizada usando duas lâmpadas de 300 W colocadas a aproximadamente 1 cm da superfície do leito de pó.

[00103] Os recursos de segurança encapsulados dentro das peças tridimensionais impressas foram inobserváveis em iluminação ambiente. No entanto, em irradiação UV, a emissão fotoluminescente dos recursos fotoluminescentes se tornou razoavelmente visível na iluminação ambiente. No entanto, a utilização de irradiação UV em um quarto escuro resultou em um recurso de segurança fotoluminescente muito proeminente que era visível através da área de mascaramento.

Claims

1. Método de impressão tridimensional de uma peça impressa (400), o método caracterizado pelo fato de que compreende: a impressão de uma composição dopante de jato de tinta (220) em locais selecionados, sobre uma camada de material de construção compreendendo partículas poliméricas (230), em que a composição dopante de jato de tinta (220) compreende um dopante disperso ou dissolvido no veículo líquido; e fusão de partículas poliméricas (230) em áreas selecionadas da camada de material de construção para formar uma camada de polímero fundido compreendendo o dopante, em que as áreas selecionadas da camada de material de construção incluem áreas da camada de material de construção que não foram impressas com a composição dopante de jato de tinta (220), em que o dopante compreende partículas dopantes selecionadas das partículas fotoluminescentes.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a impressão de uma composição de fusão de jato de tinta em áreas selecionadas da camada de material de construção antes da fusão.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as partículas de dopante apresentam um tamanho de partícula de 1 a 200 nm.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as regiões que compreendem o dopante diferem em pelo menos uma propriedade das regiões nas quais o dopante está ausente, em que pelo menos uma propriedade é selecionada de pelo menos uma de condutividade, permissividade dielétrica, permeabilidade magnética, índice de refração, fotoluminescência, resistência à tração e módulo de Young.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a formação de uma camada adicional de material de construção sobre a camada polimérica fundida; impressão de uma composição dopante de jato de tinta (220) em locais selecionados na camada adicional de material de construção; e fusão das partículas poliméricas (230) em áreas selecionadas da camada adicional de material de construção para formar uma outra camada polimérica fundida compreendendo o dopante.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a formação de uma camada adicional de material de construção sobre a camada polimérica fundida, e a fusão de partículas poliméricas (230) em áreas selecionadas da camada adicional de material de construção para formar uma camada polimérica fundida isenta de dopante.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição impressa de dopante de jato de tinta flui pelo menos em parte de alguns dos interstícios entre as partículas poliméricas (230) adjacentes na camada de material de construção.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição dopante de jato de tinta (220) é impressa gotícula a gotícula, em que cada gotícula apresenta um volume de 5 a 20 pL.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de construção compreende partículas poliméricas (230) que são partículas poliméricas (230) termoplásticas selecionadas de pelo menos um dentre poliamida, poliuretano, policarbonato, poliestireno e poliolefina.

10. Conjunto de material de impressão tridimensional formado pelo método conforme definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende: um material de construção em partículas compreendendo partículas poliméricas (230) termoplásticas; uma composição dopante de jato de tinta (220) compreendendo um dopante disperso em um veículo líquido; em que o dopante compreende partículas que são selecionadas a partir de partículas fotoluminescentes; e uma composição de fusão de jato de tinta compreendendo um agente de fusão capaz de absorver radiação eletromagnética para produzir calor.

11. Conjunto, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma composição de tinta jato de tinta que compreende pelo menos um corante.