BR112019010426A2 - impressão tridimensional (3d) - Google Patents

impressão tridimensional (3d) Download PDF

Info

Publication number
BR112019010426A2
BR112019010426A2 BR112019010426A BR112019010426A BR112019010426A2 BR 112019010426 A2 BR112019010426 A2 BR 112019010426A2 BR 112019010426 A BR112019010426 A BR 112019010426A BR 112019010426 A BR112019010426 A BR 112019010426A BR 112019010426 A2 BR112019010426 A2 BR 112019010426A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
monomers
temperature
metallic
piece
heating
Prior art date
Application number
BR112019010426A
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Ingle David
G Monroe Michael
S Shaarawi Mohammed
Kasperchik Vladek
Original Assignee
Hewlett Packard Development Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hewlett Packard Development Co filed Critical Hewlett Packard Development Co
Publication of BR112019010426A2 publication Critical patent/BR112019010426A2/pt

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/10—Formation of a green body
    • B22F10/14—Formation of a green body by jetting of binder onto a bed of metal powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/10—Formation of a green body
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/10—Formation of a green body
    • B22F10/16—Formation of a green body by embedding the binder within the powder bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/32—Process control of the atmosphere, e.g. composition or pressure in a building chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/34—Process control of powder characteristics, e.g. density, oxidation or flowability
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/50—Treatment of workpieces or articles during build-up, e.g. treatments applied to fused layers during build-up
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/165—Processes of additive manufacturing using a combination of solid and fluid materials, e.g. a powder selectively bound by a liquid binder, catalyst, inhibitor or energy absorber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205—Means for applying layers
    • B29C64/209—Heads; Nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/295—Heating elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/364—Conditioning of environment
    • B29C64/371—Conditioning of environment using an environment other than air, e.g. inert gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B33Y40/20—Post-treatment, e.g. curing, coating or polishing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L13/00—Compositions of rubbers containing carboxyl groups
    • C08L13/02—Latex
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0425—Copper-based alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B22F1/103—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material containing an organic binding agent comprising a mixture of, or obtained by reaction of, two or more components other than a solvent or a lubricating agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
    • B22F12/53—Nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/60—Planarisation devices; Compression devices
    • B22F12/63—Rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00—Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/01—Reducing atmosphere
    • B22F2201/013—Hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00—Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/02—Nitrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00—Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/04—CO or CO2
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00—Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/20—Use of vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2304/00—Physical aspects of the powder
    • B22F2304/10—Micron size particles, i.e. above 1 micrometer up to 500 micrometer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/1003—Use of special medium during sintering, e.g. sintering aid
    • B22F3/1007—Atmosphere
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/1017—Multiple heating or additional steps
    • B22F3/1021—Removal of binder or filler
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/08—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of toothed articles, e.g. gear wheels; of cam discs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B33Y70/10—Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/05—Alcohols; Metal alcoholates
    • C08K5/053—Polyhydroxylic alcohols
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Abstract

a presente invenção se refere a método de impressão tridimensional (3d) exemplificativo, em que se aplica um material de construção metálico. um fluido aglutinante é aplicado seletivamente sobre ao menos uma parte do material de construção metálico. o fluido aglutinante inclui um veículo líquido e partículas poliméricas dispersas no veículo líquido. a aplicação do material de construção metálico e a aplicação seletiva do fluido aglutinante são repetidas para criar uma peça verde estampada. a peça verde estampada é aquecida até aproximadamente um ponto de fusão das partículas poliméricas para ativar o fluido aglutinante e criar uma peça verde curada. a peça verde curada é aquecida até uma temperatura de decomposição térmica das partículas poliméricas para criar uma peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros. a peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros é aquecida a uma temperatura de sinterização para formar uma peça metálica.

Description

IMPRESSÃO TRIDIMENSIONAL (3D)
Fundamentos da Invenção [001] A impressão tridimensional (3D) pode ser um processo de impressão aditivo usado para fazer peças sólidas tridimensionais a partir de um modelo digital. A impressão 3D é frequentemente usada na prototipagem rápida de produtos, geração de moldes, geração de molde-mestre e na fabricação de curto prazo. Algumas técnicas de impressão 3D são consideradas processos aditivos porque elas envolvem a aplicação de camadas sucessivas de material. Isso difere dos tradicionais processos de usinagem, que muitas vezes dependem da remoção de material para criar a parte final. A impressão 3D em geral requer a cura ou a fusão do material de construção, o que, para alguns materiais, pode ser realizado usando extrusão auxiliada por calor, fusão ou sinterização e, para outros materiais, pode ser realizado usando tecnologia de projeção de luz digital.
Breve Descrição dos Desenhos [002] Características de exemplos da presente invenção se tornarão evidentes por referência à descrição detalhada e desenhos a seguir, em que números de referência iguais correspondem a componentes semelhantes, embora talvez não idênticos. Por razões de brevidade, números de referência ou recursos com uma função anteriormente descrita podem ou não ser descritos em ligação com outros desenhos em que aparecem.
[003] A figura 1 é uma vista isométrica simplificada de um sistema de impressão 3D exemplificativo aqui descrito.
[004] As figuras 2A a 2F são vistas esquemáticas mostrando a formação de uma peça verde estampada, uma peça
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 9/79
2/58 verde curada, uma peça cinza pelo menos substancialmente livre de polímeros e uma peça metálica 3D usando exemplos de um método de impressão 3D aqui descrito.
[005] As figuras 3A e 3B são fotografias em preto e branco mostrando uma peça verde curada (Figura 3A) e uma peça metálica 3D (Figura 3B) formadas por um método de impressão 3D exemplificativo aqui descrito.
[006] As figuras 4A e 4B são fotografias em preto e branco mostrando outra peça verde curada (Figura 4A) e outra peça metálica 3D (Figura 4B) formadas por outro exemplo do método de impressão 3D exemplificativo aqui descrito.
[007] A figura 5 é um fluxograma ilustrando um método de impressão 3D exemplificativo aqui descrito.
Descrição Detalhada da Invenção [008] Em alguns exemplos de impressão tridimensional (3D) , um fluido aglutinante (também conhecido como um material/agente funcional líquido) é seletivamente aplicado a uma camada de material de construção e, em seguida, outra camada do material de construção é aplicada sobre ele. O fluido aglutinante pode ser aplicado a essa outra camada de material de construção, e esses processos podem ser repetidos para formar uma peça verde (também referida como um corpo verde) da peça 3D que, por fim, será formada. O fluido aglutinante pode incluir um aglutinante que mantém o material de construção da peça verde junto. A peça verde pode, então, ser exposta à radiação eletromagnética e/ou calor para sinterizar o material de construção na peça verde para formar a peça 3D.
[009] Exemplos do método e sistema de impressão 3D
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 10/79
3/58 descritos nesse documento usam um fluido aglutinante, que inclui partículas poliméricas, de modo a produzir uma peça verde estampada a partir de material de construção metálico, e também usam calor para ativar as partículas poliméricas e criar uma peça verde curada. A peça verde curada pode ser removida do material de construção metálico que não foi estampado com o fluido aglutinante, sem afetar prejudicialmente a estrutura da peça verde curada. A peça verde curada, extraída pode sofrer extração de aglutinante (de-binding) para produzir uma peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros, e a peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros pode, então, sofrer sinterização para formar a peça/objeto impresso em 3D final.
[010] Como usado neste documento, o termo peça verde estampada se refere a uma peça intermediária que tem uma forma representativa da peça de impressão 3D final e que inclui material de construção metálico estampado com o fluido aglutinante. Na peça verde estampada, as partículas de material de construção metálico podem ou não ser fracamente ligadas entre si por um ou mais componentes do fluido aglutinante e/ou por força(s) atrativa(s) entre as partículas de material de construção metálico e o fluido aglutinante. Em alguns casos, a resistência mecânica da peça verde estampada é tal que ela não pode ser manuseada ou extraída de uma plataforma de material de construção. Além disso, entende-se que qualquer material de construção metálico que não seja estampado com o fluido aglutinante não é considerado parte da peça verde estampada, mesmo que seja adjacente ou envolva a peça verde estampada.
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 11/79
4/58 [Oil] Como usado neste documento, o termo peça verde curada se refere a uma peça verde estampada que foi exposta a um processo de aquecimento que inicia a fusão das partículas poliméricas (que pode ser facilitada por um solvente de coalescência) no fluido aglutinante, e que também pode contribuir para a evaporação dos componentes líquidos do fluido aglutinante, de modo que as partículas poliméricas formam uma cola polimérica que reveste as partículas de material de construção metálico e criam ou reforçam o vínculo entre as partículas de material de construção metálico. Em outras palavras, a peça verde curada é uma peça intermediária com uma forma representativa da peça de impressão 3D final, e que inclui material de construção metálico unido por partículas poliméricas ao menos substancialmente curadas do fluido aglutinante (com o qual o material de construção metálico foi estampado). Em comparação com a peça verde estampada, a resistência mecânica da peça verde curada é maior e, em alguns casos, a peça verde curada pode ser manipulada ou extraída da plataforma de material de construção.
[012] Deve ser entendido que o termo verde, quando se refere à peça verde estampada ou à peça verde curada, não denota cor, mas indica que a peça não está ainda totalmente processada.
[013] Como usado neste documento, o termo peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros se refere a uma parte verde curada que foi exposta a um processo de aquecimento que inicia a decomposição térmica das partículas poliméricas, de modo que as partículas são ao menos parcialmente removidas. Em alguns casos, componentes
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 12/79
5/58 orgânicos voláteis de ou produzidos pelas partículas poliméricas termicamente decompostas são completamente removidos e uma quantidade muito pequena de resíduo não volátil das partículas poliméricas termicamente decompostas pode permanecer (por exemplo, < 1% em peso do aglutinante inicial). Em outros casos, as partículas poliméricas termicamente decompostas (incluindo quaisquer produtos e resíduos) são completamente removidas. Em outras palavras, a peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros se refere a uma peça intermediária com uma forma representativa da peça de impressão 3D final e que inclui material de construção metálico unido como resultado de i) fraca sinterização (isto é, baixo nível de agarração entre as partículas, o que é capaz de preservar a forma da peça), ou ii) uma pequena quantidade remanescente das partículas poliméricas curadas, ou iii) forças capilares e/ou de Van der Waals resultantes da remoção de partículas poliméricas e/ou iv) qualquer combinação de i, ii e/ou iii.
[014] Deve ser entendido que o termo cinza, quando se refere à peça cinza ao menos substancialmente isenta de polímeros não denota cor, mas indica que a peça não está ainda totalmente processada.
[015] A peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros pode ter porosidade semelhante ou maior que a peça verde curada (devido à remoção das partículas poliméricas) , mas a porosidade é ao menos substancialmente eliminada durante a transição para a peça de impressão 3D.
[016] Como usado neste documento, os termos peça de impressão 3D, peça 3D ou peça metálica se referem a uma peça sinterizada, concluída.
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 13/79
6/58 [017] Nos exemplos aqui descritos, o fluido aglutinante inclui partículas poliméricas, que são dispersas por todo um veiculo liquido do fluido aglutinante. Quando aplicado a uma camada de material de construção metálico, o veiculo liquido é capaz de umedecer o material de construção e as partículas poliméricas são capazes de penetrar nos poros microscópicos da camada (isto é, os espaços entre as partículas de material de construção metálico). Dessa forma, as partículas poliméricas podem se mover para dentro dos espaços vagos entre as partículas de material de construção metálico. As partículas poliméricas no fluido aglutinante podem ser ativadas ou curadas por aquecimento do fluido aglutinante (o que pode ser realizado por aquecimento de toda uma camada do material de construção metálico, sobre ao menos uma parte da qual o fluido aglutinante foi seletivamente aplicado) até aproximadamente o ponto de fusão das partículas poliméricas. Quando ativado ou curado, o fluido aglutinante forma uma rede ao menos substancialmente continua colando as partículas de material de construção metálico na forma da peça verde curada. A peça verde curada tem resistência mecânica suficiente para que seja capaz de suportar a extração da plataforma de material de construção sem ser prejudicialmente afetada (por exemplo, a forma não é perdida).
[018] Uma vez extraída, a peça verde curada pode sofrer extração de aglutinante por aquecimento da peça verde curada à temperatura de decomposição térmica das partículas poliméricas para decompor termicamente as partículas poliméricas. Quando pelo menos algumas das partículas poliméricas são termicamente decompostas, forma-se uma peça
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 14/79
7/58 cinza ao menos substancialmente livre de polímeros. Então, a peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros pode ser aquecida a uma temperatura de sinterização para sinterizar as partículas de material de construção metálico e formar a peça metálica.
[019] Agora, com referência à Figura 1, é ilustrado um sistema de impressão 3D 10 exemplificativo. Deve ser entendido que o sistema de impressão 3D 10 pode incluir componentes adicionais e que alguns dos componentes descritos neste documento podem ser removidos e/ou modificados. Além disso, os componentes do sistema de impressão 3D 10 representados na Figura 1 podem não estar desenhados em escala e, portanto, o sistema de impressão 3D 10 pode ter um tamanho e/ou configuração diferente do mostrado na figura.
[020] O sistema de impressão tridimensional (3D) 10 geralmente inclui uma alimentação 14 de material de construção metálico 16; um distribuidor de material de construção 18; uma alimentação de um fluido aglutinante 36, o fluido aglutinante 36 incluindo um veiculo liquido e partículas poliméricas dispersas no veiculo liquido; um aplicador de jato de tinta 24 para distribuir seletivamente o fluido aglutinante 36 (Figura 2C); ao menos uma fonte de calor 32, 32'; um controlador 28; e um meio não transitório de leitura por computador com instruções armazenadas para levar o controlador 28 a: usar o distribuidor de material de construção 18 e o aplicador de jato de tinta 24 para de modo iterativo formar várias camadas 34 (Figura 2B) do material de construção metálico 16 que são aplicadas pelo distribuidor de material de construção metálico 18 e
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 15/79
8/58 receberam o fluido aglutinante 36, assim criando uma peça verde estampada 42 (Figura 2E) , e usar a pelo menos uma fonte de calor 32, 32' para aquecer a peça verde estampada 42 até aproximadamente um ponto de fusão das partículas poliméricas, assim ativando o fluido aglutinante 36 e criando uma peça verde curada 42', aquecer a peça verde curada 42' a uma temperatura de decomposição térmica das partículas poliméricas, assim criando uma peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48, e aquecer a peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48 até uma temperatura de sinterização para formar uma peça metálica 50.
[021] Como mostrado na Figura 1, o sistema de impressão 10 inclui uma plataforma de área de construção 12, a alimentação de material de construção 14 contendo partículas de material de construção metálico 16, e o distribuidor de material de construção 18.
[022] A plataforma de área de construção 12 recebe o material de construção metálico 16 da alimentação de material de construção 14. A plataforma de área de construção 12 pode ser integrada com o sistema de impressão 10 ou pode ser um componente passível de ser inserido de forma separada ao sistema de impressão 10. Por exemplo, a plataforma de área de construção 12 pode ser um módulo que está disponível separadamente do sistema de impressão 10. A plataforma de área de construção 12 mostrada também é um exemplo, e poderia ser substituída por outro elemento de apoio, tal como uma plataforma plana, uma mesa de fabricação/impressão, uma placa de vidro ou outra superfície de construção.
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 16/79
9/58 [023] A plataforma de área de construção 12 pode ser movida em uma direção como indicada pela seta 20, por exemplo, ao longo do eixo z, de modo que o material de construção metálico 16 pode ser distribuído à plataforma 12 ou a uma camada formada anteriormente do material de construção metálico 16 (veja a Figura 2D) . Em um exemplo, quando as partículas de material de construção metálico 16 tiverem ser distribuídas, a plataforma de área de construção 12 pode ser programada para avançar (por exemplo, para baixo) o suficiente para que o distribuidor de material de construção 18 possa empurrar as partículas de material de construção metálico 16 sobre a plataforma 12 para formar uma camada 34 do material de construção metálico 16 sobre ela (veja, por exemplo, as Figuras 2A e 2B). A plataforma de área de construção 12 também pode ser devolvida à sua posição original, por exemplo, quando uma nova peça tiver de ser construída.
[024] A alimentação de material de construção 14 pode ser um recipiente, mesa ou outra superfície que irá posicionar as partículas de material de construção metálico 16 entre o distribuidor de material de construção 18 e a plataforma de área de construção 12. Em alguns exemplos, a alimentação de material de construção 14 pode incluir uma superfície sobre a qual as partículas de material de construção metálico 16 podem ser fornecidas, por exemplo, a partir de uma fonte de material de construção (não mostrada) localizada acima da alimentação de material de construção 14. Exemplos da fonte de material de construção podem incluir uma tremonha e um transportador helicoidal, ou similares. Além disso, ou alternativamente, a
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 17/79
10/58 alimentação de material de construção 14 pode incluir um mecanismo (por exemplo, um pistão de distribuição) para fornecer, por exemplo, mover, as partículas de material de construção metálico 16 a partir de um local de armazenamento para uma posição a ser espalhada sobre a plataforma de área de construção 12 ou sobre uma camada previamente formada de material de construção metálico 16.
[025] O distribuidor de material de construção 18 pode ser movido em uma direção como indicada pela seta 22, por exemplo, ao longo do eixo y, sobre a alimentação de material de construção 14 e através da plataforma de área de construção 12 para espalhar uma camada do material de construção metálico 16 sobre a plataforma de área de construção 12. O distribuidor de material de construção 18 também pode ser retornado para uma posição adjacente à alimentação de material de construção 14 após o espalhamento do material de construção metálico 16. O distribuidor de material de construção 18 pode ser uma lâmina (por exemplo, uma lâmina raspadora), um rolo, uma combinação de um rolo e uma lâmina e/ou qualquer outro dispositivo capaz de espalhar as partículas de material de construção metálico 16 sobre a plataforma de área de construção 12. Por exemplo, o distribuidor de material de construção 18 pode ser um rolo de contra-rotação.
[026] O material de construção metálico 16 pode ser qualquer material metálico em partículas. Em um exemplo, o material de construção metálico 16 pode ser um pó. Em outro exemplo, o material de construção metálico 16 pode ter a capacidade de sinterização em um corpo continuo para formar a peça metálica 50 (veja, por exemplo, a figura 2F) quando
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 18/79
11/58 aquecido à temperatura de sinterização (por exemplo, uma temperatura que varia de cerca de 850 °C a cerca de 1400 °C). Por corpo continuo, deve ser entendido que as partículas de material de construção metálico são fundidas para formar uma única peça com pouca ou nenhuma porosidade e com resistência mecânica suficiente para satisfazer os requisitos da peça metálica final desejada 50.
[027] Embora um intervalo exemplificativo da temperatura de sinterização seja fornecido, deve ser entendido que essa temperatura pode variar, dependendo, em parte, da composição e da(s) fase(s) do material de construção metálico 16.
[028] Em um exemplo, o material de construção metálico 16 é um material metálico de fase única composto de um elemento. Nesse exemplo, a temperatura de sinterização pode ser inferior ao ponto de fusão do elemento único.
[029] Em outro exemplo, o material de construção metálico 16 é composto de dois ou mais elementos, que podem estar na forma de uma liga metálica monofásica ou uma liga metálica polifásica. Nesses outros exemplos, a fusão ocorre geralmente ao longo de um intervalo de temperaturas. Para algumas ligas metálicas monofásicas, a fusão começa logo acima da temperatura solidus (onde a fusão é iniciada) e não é concluída até que a temperatura liquidus (temperatura na qual todo o sólido derreteu) seja excedida. Para outras ligas metálicas monofásicas, a fusão começa logo acima da temperatura peritética. A temperatura peritética é definida pelo ponto em que um sólido monofásico se transforma em um sólido bifásico mais mistura liquida, em que o sólido acima da temperatura peritética é de uma fase diferente do sólido
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 19/79
12/58 abaixo da temperatura peritética. Quando o material de construção metálico 16 é composto de duas ou mais fases (por exemplo, uma liga polifásica feita de dois ou mais elementos) , a fusão geralmente começa quando a temperatura eutética ou peritética é excedida. A temperatura eutética é definida como a temperatura na qual um liquido monofásico se solidifica completamente em um sólido bifásico. Geralmente, a fusão da liga metálica monofásica ou da liga metálica polifásica começa logo acima da temperatura solidus, eutética ou peritética e não é concluída até que a temperatura liquidus seja excedida. Em alguns exemplos, a sinterização pode ocorrer abaixo da temperatura solidus, da temperatura peritética ou da temperatura eutética. Em outros exemplos, a sinterização ocorre acima da temperatura solidus, da temperatura peritética ou da temperatura eutética. A sinterização acima da temperatura solidus é conhecida como sinterização super-solidus, e essa técnica pode ser desejável quando se usa partículas de material de construção maiores e/ou para obter alta densidade. Em um exemplo, a composição do material de construção pode ser selecionada de modo que pelo menos 40% em volume do material de construção metálico seja composto de fase(s) com um ponto de fusão acima da temperatura de sinterização desejada. Deve ser entendido que a temperatura de sinterização pode ser alta o suficiente para fornecer energia suficiente para permitir a mobilidade entre partículas adjacentes.
[030] Elementos ou ligas simples podem ser usados como
material de construção metálico 16. Alguns exemplos do
material de construção metálico 16 incluem aços, aço
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 20/79
13/58 inoxidável, bronzes, titânio (Ti) e suas ligas, alumínio (Al) e suas ligas, níquel (Ni) e suas ligas, cobalto (Co) e suas ligas, ferro (Fe) e suas ligas, ligas de níquel e cobalto (NiCo), ouro (Au) e suas ligas, prata (Ag) e suas ligas, platina (Pt) e suas ligas e cobre (Cu) e suas ligas. Alguns exemplos específicos incluem AISilOMg, alumínio da série 2xxx, alumínio da série 4xxx, CoCr MP1, CoCr SP2, aço maraging MS1, Hastelloy C, Hastelloy X, NickelAlloy HX, Inconel IN625, Inconel IN718, SS GP1, SS 17-4PH, SS 316L, TÍ6A14V e TÍ-6A1-4V ELI7. Embora vários exemplos de ligas tenham sido fornecidos, deve ser entendido que outros materiais de construçãos de liga podem ser usados, como ligas de solda PbSn.
[031] Pode ser usado qualquer material de construção metálico 16 que esteja em forma de pó no início do método de impressão 3D aqui descrito. Assim, o ponto de fusão, a temperatura solidus, a temperatura eutética e/ou a temperatura peritética do material de construção metálico 16 podem estar acima da temperatura do ambiente em que é realizada a parte de estampagem do método de impressão 3D (por exemplo, acima de 40 °C) . Em alguns exemplos, o material de construção metálico 16 pode ter um ponto de fusão que varia de cerca de 850 °C a cerca de 3500 °C. Em outros exemplos, o material de material de construção metálico 16 pode ser uma liga com um intervalo de pontos de fusão. As ligas podem incluir metais com pontos de fusão tão baixos quanto -39°C (por exemplo, mercúrio), ou 30°C (por exemplo, gálio) ou 157 °C (índio), etc.
[032] O material de construção metálico 16 pode ser composto de partículas de tamanho similar ou partículas de
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 21/79
14/58 tamanhos diferentes. Nos exemplos mostrados neste documento (figura 1 e figuras 2A-2F), o material de construção metálico 16 inclui partículas de tamanho similar. 0 termo dimensão, conforme usado neste documento em relação ao material de construção metálico 16, se refere ao diâmetro de uma partícula substancialmente esférica (ou seja, uma partícula esférica ou quase esféricas com a esfericidade de > 0,84), ou o diâmetro médio de uma partícula não esférica (ou seja, a média de vários diâmetros através da partícula). Partículas substancialmente esféricas desse tamanho de partícula têm boa fluidez e podem ser espalhadas de forma relativamente fácil. Como um exemplo, o tamanho de partícula médio das partículas de material de construção metálico 16 pode variar de cerca de 1 pm a cerca de 200 pm. Como outro exemplo, o tamanho médio das partículas de material de construção metálico 16 varia de cerca de 10 pm a cerca de 150 pm. Como ainda outro exemplo, o tamanho médio das partículas de material de construção metálico 16 varia de 15 pm a cerca de 100 pm.
[033] Como mostrado na figura 1, o sistema de impressão 10 também inclui um aplicador 24, que pode conter o fluido aglutinante 36 (mostrado na Figura 2C) aqui descrito.
[034] O fluido aglutinante 36 inclui pelo menos o veículo líquido e as partículas poliméricas. Em alguns casos, o fluido aglutinante 36 consiste no veículo líquido e nas partículas poliméricas, sem quaisquer outros componentes.
[035] As partículas poliméricas são aglutinantes intermediários de eliminação porque elas estão presentes em várias fases da peça verde 42, 42' (mostrada na Figura 2E)
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 22/79
15/58 que se forma e, então, são ao fim removidas (através de decomposição térmica) da peça cinza 48 e, portanto, não estão presentes na peça 3D sinterizada final 50 (mostrada na Figura 2F) .
[036] Nos exemplos aqui descritos, as partículas poliméricas podem ser dispersas no veículo líquido. As partículas poliméricas podem ter várias morfologias diferentes. Por exemplo, as partículas poliméricas podem ser partículas esféricas individuais contendo composições poliméricas de componente (s) hidrofílica (rígidos) de alta Tg e/ou componente (s) hidrofóbicos (macios) de baixa Tg que podem ser dispersos de acordo com a IPN (redes interpenetrantes), embora seja previsto que os componentes hidrofóbicos de baixa Tg e hidrofílicos de alta Tg podem ser interdispersos de outras maneiras. Para outro exemplo, as partículas poliméricas podem ser feitas de um núcleo hidrofóbico de baixa Tg cercado por um envoltório hidrofílico de alta Tg contínuo ou descontínuo. Para outro exemplo, a morfologia das partículas poliméricas pode se assemelhar a uma framboesa, na qual um núcleo hidrofóbico de baixa Tg é cercado por várias partículas hidrofílicas de alta Tg menores que estão ligadas ao núcleo. Para ainda outro exemplo, as partículas poliméricas podem incluir 2, 3 ou 4 partículas que são pelo menos parcialmente ligadas uma à outra.
[037] Nos exemplos deste documento, componente(s)/envoltório/part1cuias hidrofílicos de alta Tg e componente(s)/núcleo/partícuias hidrofílicos de baixa Tg podem ser definidos em relação um ao outro (ou seja, os componente(s)/envoltório/partícuias hidrofílicos de alta Tg
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 23/79
16/58 têm uma Tg mais alta do que os componente(s)/núcleo/partícuias hidrofílicos de baixa Tg, e os componente(s)/núcleo/partícuias hidrofílicos de baixa Tg têm uma Tg mais baixa do que os componente(s)/envoltório/part1cuias hidrofílicos de alta Tg. Em alguns exemplos, os componente(s)/envoltório/partícuias hidrofílicos de alta Tg têm uma Tg superior a 25 °C. Em outros exemplos, os componente(s)/envoltório/partícuias hidrofílicos de alta Tg têm uma Tg superior a 45 °C. Em alguns exemplos, os componente(s)/núcleo/partícuias hidrofílicos de baixa Tg têm uma Tg inferior a 25 °C. Em outros exemplos, os componente(s)/núcleo/partícuias hidrofílicos de baixa Tg têm uma Tg inferior a 5°C.
[038] As partículas poliméricas podem ser qualquer polímero de látex (ou seja, polímero que seja capaz de ser disperso em um meio aquoso) que possa ser aplicado por jato através da impressão a jato de tinta (por exemplo, impressão a jato de tinta térmica ou impressão a jato de tinta piezoelétrica). Em alguns exemplos aqui descritos, as partículas poliméricas são heteropolímeros ou copolimeros. Os heteropolímeros podem incluir um componente mais hidrofóbico e um componente mais hidrofílico. Nesses exemplos, o componente hidrofílico torna as partículas dispersíveis no fluido aglutinante 36, enquanto o componente hidrofóbico é capaz de coalescer mediante exposição ao calor, a fim de temporariamente unir as partículas de material de construção metálico 16 para formar a peça verde curada 42'.
[039] Exemplos de monômeros de baixa Tg que podem ser
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 24/79
17/58 usados para formar o componente hidrofóbico incluem acrilatos ou metacrilatos de C4 a C8 alquila, estireno, metil estirenos substituídos, poliol acrilatos ou metacrilatos, monômeros de vinila, ésteres vinílicos ou similares. Alguns exemplos específicos incluem metacrilato de metila, acrilato de butila, metacrilato de butila, acrilato de hexila, metacrilato de hexila, acrilato de etila, metacrilato de etila, acrilato de propila, metacrilato de propila, acrilato de 2-etilhexila, metacrilato de 2-etilhexila, acrilato de hidroxietila, acrilato de laurila, metacrilato de laurila, acrilato de octadecila, metacrilato de octadecila, acrilato de isobornila, metacrilato de isobornila, metacrilato de estearila, dimetacrilato de etileno glicol, dimetacrilato de dietileno glicol, dimetacrilato de trietileno glicol, acrilato de tetra-hidrofurfurila, acrilato de tetrahidrofurfurila alcoxilado, metacrilato de 2-fenoxietila, acrilato de benzila, metacrilato de nonilfenol etoxilado, metacrilato de ciclohexila, metacrilato de trimetil ciclohexila, metacrilato de t-butila, metacrilato de n-octila, metacrilato de tridecila, acrilato de isodecila, maleato de dimetila, maleato de dioctila, metacrilato de acetoacetoxietila, acrilamida de diacetona, pentaeritritol triacrilato, pentaeritritol tetra-acrilato, pentaeritritol trimetacrilato, pentaeritritol tetrametacrilato, divinilbenzeno, estireno, met ilest irenos (por exemplo, CCmetil estireno, p-metil estireno), cloreto de vinila, cloreto de vinilideno, cloreto de vinilbenzila, acrilonitrila, metacrilonitrila, N-vinil imidazol, Nvinilcarbazol, N-vinil-caprolactama, suas combinações, seus
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 25/79
18/58 derivado, ou suas misturas.
[040] O heteropolimero pode ser formado de ao menos dois dos monômeros listados anteriormente, ou ao menos um dos monômeros listados anteriormente e um monômero hidrofilico de alta Tg, como um monômero ácido. Exemplos de monômeros ácidos que podem ser polimerizados na formação das partículas poliméricas incluem ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido etacrílico, ácido dimetilacrílico, anidrido maleico, ácido maleico, sulfonato de vinila, ácido cianoacrílico, ácido vinilacético, ácido alilacético, ácido etilidinoacético, ácido propilidinoacético, ácido crotonoico, ácido fumárico, ácido itacônico, ácido sórbico, ácido angélico, ácido cinâmico, ácido estirilacrílico, ácido citracônico, ácido glutacônico, ácido aconítico, ácido fenilacrílico, ácido acriloxipropiônico, ácido aconítico, ácido fenilacrílico, ácido acriloxipropiônico, ácido vinilbenzoico, ácido N-vinilsuccinamídico, ácido mesacônico, metacroilalanina, acriloil-hidroxiglicina, ácido sulfoetil metacrílico, ácido sulfopropil acrílico, ácido estirenossulfônico, ácido sulfoetilacrílico, ácido 2metacriloiloximetano-l-sulfônico, ácido 3metacriloiloxipropano-l-sulfônico, ácido 3(viniloxi)propano-l-sulfônico, ácido etilenossulfônico, ácido vinilsulfúrico, ácido 4-vinilfenil sulfúrico, ácido etileno fosfônico, ácido vinil fosfórico, ácido vinil benzoico, ácido 2 acrilamido-2-metil-l-propanossulfônico, suas combinações, seus derivados ou suas misturas. Outros exemplos de monômeros hidrofílicos de alta Tg incluem acrilamida, metacrilamida, monômeros mono-hidroxilados, monômeros monoetoxilados, monômeros poli-hidroxilados ou
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 26/79
19/58 monômeros polietoxilados.
[041] No heteropolímeros descritos neste documento, o(s) componente(s) hidrofóbico(s) de baixa Tg compõem de cerca de 65% a cerca de 100% do polímero, e o(s) componente(s) hidrofílico(s) de alta Tg compõe, cerca de 0,1% a cerca de 35% do polímero.
[042] Em um exemplo, o(s) monômero(s) selecionado(s) é/são polimerizado(s) para formar o heteropolímero desejável. Qualquer processo de polimerização adequado pode ser usado. Por exemplo, partículas poliméricas hidrofóbicas-hidrofílicas podem ser formadas por qualquer um dentre uma série de técnicas, como: i) fixação de um polímero hidrofílico de alta Tg à superfície de um polímero hidrofóbico de baixa Tg, ii) copolimerização de monômeros hidrofóbicos de baixa Tg e monômeros hidrofílicos de alta Tg usando razões que levam a um componente externo mais hidrofílico de alta Tg, iii) adição de monômero hidrofílico de alta Tg (ou excesso de monômero hidrofílico de alta Tg) ao final do processo de copolimerização, de modo há uma maior concentração de monômero hidrofílico de alta Tg copolimerizado na ou próximo à superfície, ou iv) qualquer outro método conhecido na arte para gerar um componente externo ou envoltório mais hidrofílico de alta Tg em relação ao componente ou núcleo interno. Essas partículas poliméricas hidrofóbicas-hidrofílicas podem ser partículas núcleo-envoltório. Deve ser entendido, no entanto, que essas técnicas também podem formar partículas poliméricas com outras morfologias, como observado aqui.
[043] As partículas poliméricas podem ter um tamanho de partícula que possa ser aplicado por jato através da
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 27/79
20/58 impressão a jato de tinta térmica ou impressão piezoelétrica ou impressão a jato de tinta continuo. Em um exemplo, o tamanho de partícula das partículas poliméricas varia de cerca de 10 nm a cerca de 300 nm.
[044] Em alguns exemplos, as partículas poliméricas têm uma temperatura de transição vítrea (Tg) que é maior (por exemplo, >) do que a temperatura ambiente. Em outros exemplos, as partículas poliméricas têm uma temperatura de transição vítrea (Tg) que é muito maior (por exemplo, ») do que a temperatura ambiente (ou seja, ao menos 15° acima da temperatura ambiente). Como usado neste documento, temperatura do ambiente (ambient temperature) pode se referir à temperatura ambiente (room temperature) (por exemplo, variando de cerca de 18 °C a cerca de 22 °C), ou à temperatura do ambiente em que se realiza o método de impressão 3D. Exemplos da temperatura ambiente para o ambiente da impressão 3D podem variar de cerca de 40 °C a cerca de 50 °C. A temperatura de transição vítrea Tg do material a granel (por exemplo, a parte mais hidrofóbica) das partículas poliméricas pode variar de 25 °C a cerca de 125 °C. Em um exemplo, a temperatura de transição vítrea Tg do material a granel (por exemplo, a parte mais hidrofóbica) das partículas poliméricas é de cerca de 40 °C ou mais. A temperatura de transição vítrea Tg do material a granel pode ser qualquer temperatura que permita às partículas poliméricas serem impressas a jato de tinta sem se tornarem demasiado macias nas temperaturas de operação da impressora.
[045] As partículas poliméricas podem ter um ponto de fusão que varia de cerca de 125 °C a cerca de 200 °C. Em um
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 28/79
21/58 exemplo, as partículas poliméricas podem ter um ponto de fusão de aproximadamente 160 °C.
[046] 0 peso molecular médio ponderado das partículas
poliméricas pode variar de cerca de 5.000 Mw a cerca de
50 0.000 Mw. Em alguns exemplos, o peso molecular médio
ponderado das partículas poliméricas varia de cerca de 100.000 Mw a cerca de 500.000 Mw. Em alguns outros exemplos, o peso molecular médio ponderado das partículas poliméricas varia de cerca de 150.000 Mw a 300.000 Mw.
[047] As partículas poliméricas podem estar presentes no fluido aglutinante 36 em uma quantidade que varia de cerca de 2% em peso a cerca de 30% em peso, ou de cerca de 3% em peso a cerca de 20% em peso, ou de cerca de 5% em peso a cerca de 15% em peso (com base no % em peso total do fluido aglutinante 36) . Em outro exemplo, as partículas poliméricas podem estar presentes no fluido aglutinante 36 em uma quantidade que varia de cerca de 20% em volume a cerca de 40% em volume (com base no % em volume total do fluido aglutinante 36) . Acredita-se que essas cargas de partículas poliméricas fornecem um equilíbrio entre o fluido aglutinante 36 com confiabilidade de jato e eficácia de ligação.
[048] Em alguns exemplos, o fluido aglutinante 36 inclui um solvente coalescente em adição às partículas poliméricas. Nesses exemplos, o solvente coalescente plastifica as partículas poliméricas e reforça a coalescência das partículas poliméricas mediante exposição ao calor, a fim de temporariamente unir as partículas de material de construção metálico 16 para formar a peça verde curada 42'. Em alguns exemplos, o fluido aglutinante 36
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 29/79
22/58 pode consistir nas particulas poliméricas e o solvente coalescente (sem outros componentes). Nesses exemplos, o veiculo liquido consiste no solvente coalescente (sem outros componentes), e o solvente coalescente compõe o equilíbrio do fluido aglutinante 36.
[049] Em alguns exemplos, o solvente coalescente pode ser uma lactona, tal como 2-pirrolidinona, 1- (2hidroxietil)-2-pirrolidona, etc. Em outros exemplos, o solvente coalescente pode ser um glicol éter ou glicol éter ésteres, como mono metil éter de tripropileno glicol, mono metil éter de dipropileno glicol, mono propil éter de dipropileno glicol, mono n-butil éter de tripropileno glicol, fenil éter de propileno glicol, metil éter acetato de dipropileno glicol, mono butil éter de dietileno glicol, mono hexil éter de dietileno glicol, fenil éter de etileno glicol, mono n-butil éter acetato de dietileno glicol, mono n-butil éter acetato de etileno glicol, etc. Em ainda outros exemplos, o solvente coalescente pode ser um álcool poli-hidrico solúvel em água, tal como 2-metil-l,3propanodiol, etc. Em ainda outros exemplos, o solvente coalescente pode ser uma combinação de qualquer um dos exemplos acima. Em ainda outros exemplos, o solvente coalescente é selecionado do grupo que consiste em 2pirrolidinona, 1-(2-hidroxietil)-2-pirrolidona, mono metil éter de tripropileno glicol, mono metil éter de dipropileno glicol, mono propil éter de dipropileno glicol, mono nbutil éter de tripropileno glicol, fenil éter de propileno glicol, metil éter acetato de dipropileno glicol, mono butil éter de dietileno glicol, mono hexil éter de dietileno glicol, fenil éter de etileno glicol, mono n
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 30/79
23/58 butil éter acetato de dietileno glicol, mono n-butil éter acetato de etileno glicol, 2-metil-1,3-propanodiol e uma combinação deles.
[050] O solvente coalescente pode estar presente no fluido aglutinante 36 em uma quantidade que varia de cerca de 0,1% em peso a cerca de 50% em peso (com base no % em peso total do fluido aglutinante 36) . Em alguns exemplos, quantidades maiores ou menores do solvente coalescente podem ser usadas, dependendo, em parte, da arquitetura de jateamento do aplicador 24.
[051] Em um exemplo, as partículas poliméricas estão presentes no fluido aglutinante em uma quantidade que varia de cerca de 2% em peso a cerca de 30% em peso, e o solvente coalescente está presente no fluido aglutinante em uma
quantidade que varia de cerca de 0,1% em peso a cerca de
50% em peso.
[052] Como mencionado acima, o fluido aglutinante 36
inclui as partículas poliméricas e o veículo líquido. Como usado neste documento, veículo líquido pode se referir ao fluido líquido no qual as partículas poliméricas são dispersas para formar o fluido aglutinante 36. Uma grande variedade de veículos líquidos, incluindo veículos aquosos e não aquosos, pode ser usada com o fluido aglutinante 36. Em alguns casos, o veículo líquido consiste em um solvente primário sem outros componentes. Em outros exemplos, o fluido aglutinante 36 pode incluir outros ingredientes, dependendo, em parte, do aplicador 24 que deve ser usado para distribuir o fluido aglutinante 36. Exemplos de outros componentes do fluido aglutinante adequados incluem cosolvente(s), tensoativo(s), agente(s) antimicrobiano(s),
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 31/79
24/58 agente (s) anti-kogation, modificador (es) da viscosidade, regulador (es) do pH e/ou agente(s) sequestrante (s) . A presença de um co-solvente e/ou um tensoativo no fluido aglutinante 36 pode ajudar a obter um determinado comportamento umectante com o material de construção metálico 16.
[053] O solvente primário pode ser água ou um solvente não aquoso (por exemplo, etanol, acetona, N-metil pirrolidona, hidrocarbonetos alifáticos, etc.). Em alguns exemplos, o fluido aglutinante 36 consiste em partículas poliméricas e o solvente primário (sem outros componentes) . Nesses exemplos, o solvente primário compõe o equilíbrio do fluido aglutinante 36.
[054] Classes de co-solventes orgânicos que podem ser usadas no fluido aglutinante à base de água 36 incluem álcoois alifáticos, álcoois aromáticos, dióis, glicol éteres, poliglicol éteres, 2-pirrolidonas, caprolactamas, formamidas, acetamidas, glicóis, álcoois de cadeia longa. Exemplos desses co-solventes incluem álcoois alifáticos primários, álcoois alifáticos secundários, 1,2-álcoois, 1,3-álcoois, 1,5-álcoois, alquil éteres de etileno glicol, alquil éteres de propileno glicol, homólogos superiores (C6-C12) de alquil éteres de polietileno glicol, N-alquil caprolactamas, caprolactamas não substituídos, formamidas substituídas e não subtituidas, acetamidas substituídas e não subtituidas e similares.
[055] Exemplos de alguns co-solventes adequados incluem solventes de alto ponto de ebulição solúveis em água (ou seja, umectantes), que têm um ponto de ebulição de ao menos 120°C, ou mais. Alguns exemplos de solventes de alto ponto
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 32/79
25/58 de ebulição incluem 2-pirrolidona (ponto de ebulição de cerca de 245 °C), 2-metil-1,3-propanodiol (ponto de ebulição de 212 °C) e suas combinações. 0(s) co-solvente(s) podem estar presentes no fluido aglutinante 36 em uma quantidade total que varia de cerca de 1% em peso a cerca de 50% em peso com base no % em peso total do fluido aglutinante 36, dependendo da estrutura de jateamento do aplicador 24.
[056] O(s) tensoativo(s) podem ser usados para melhorar as propriedades umectantes e a capacidade de ser aplicado por jato do fluido aglutinante 36. Exemplos de tensoativos adequados incluem um agente umectante não iônico autoemulsificável com base na química do diol acetilênico (por exemplo, SURFYNOL® SEF da Air Products and Chemicals, Inc.), um fluorotensoativo não iônico (por exemplo, fluorotensoativos CAPSTONE® da DuPont, anteriormente conhecidos como ZONYL FOE) e suas combinações. Em outros exemplos, o tensoativo é um agente umectante de baixa formação de espuma etoxilado (por exemplo, SURFYNOL® 440 ou SURFYNOL® CT-111 da Air Products and Chemical Inc.) ou um agente umectante etoxilado e desespumante molecular (por exemplo, SURFYNOL® 420 da Air Products and Chemical Inc.). Ainda outros tensoativos adequados incluem agentes umectantes não iônicos e desespumantes moleculares (por exemplo, SURFYNOL® 104E da Air Products and Chemical Inc.) ou tensoativos não iônicos, solúveis em água, (por exemplo, TERGITOL™ TMN-6 ou TERGITOL™ 15-S-7 da The Dow Chemical Company). Em alguns exemplos, pode ser desejável usar um tensoativo com um equilíbrio hidrof1lico-lipof1lico (HLB) inferior a 10.
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 33/79
26/58 [057] Se um único tensoativo for usado ou uma combinação de tensoativos for usada, a quantidade total de tensoativo(s) no fluido aglutinante 36 pode variar de cerca de 0,01% em peso a cerca de 10% em peso com base no % em peso total do fluido aglutinante 36. Em outro exemplo, a quantidade total de tensoativo(s) no fluido aglutinante 36 pode variar de cerca de 0,5% em peso a cerca de 2,5% em peso com base no % em peso total do fluido aglutinante 36.
[058] O veiculo liquido também pode incluir o(s) agente(s) antimicrobiano(s) . Agentes antimicrobianos adequados incluem biocidas e fungicidas. Agentes antimicrobianos exemplificativos podem incluir o NUOSEPT™ (Troy Corp.), UCARCIDE™ (Dow Chemical Co.), ACTICIDE® M20 (Thor) e suas combinações. Exemplos de biocidas adequados incluem uma solução aquosa de 1,2-benzisotiazolin-3-ona (por exemplo, PROXEL® GXL da Arch Chemicals, Inc.), compostos de amônio quaternário (por exemplo, BARDAC® 2250 e 2280, BARQUAT® 50-65B e CARBOQUAT® 250-T, todos da Lonza Ltd. Corp.), e uma solução aquosa de metilisotiazolona (por exemplo, KORDEK® MLX da Dow Chemical Co. ) . O biocida ou antimicrobianm pode ser adicionado em qualquer quantidade variando de cerca de 0,05% em peso a cerca de 0,5% em peso (conforme indicado por niveis de uso regulamentares) em relação ao % em peso total do fluido aglutinante 36.
[059] Um agente anti-kogation pode ser incluído no fluido aglutinante 36. Rogation se refere ao depósito de tinta seca (por exemplo, o fluido aglutinante 36) sobre um elemento de aquecimento de um cabeçote de impressão a jato de tinta térmica. O(s) agente(s) anti-kogation é/são incluídos para ajudar a evitar o acúmulo de kogation.
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 34/79
27/58
Exemplos de agentes anti-kogation incluem olet-3-fosfato (por exemplo, comercialmente disponível como ácido CRODAFOS™ 03A ou CRODAFOS™ N-3 da Croda), ou uma combinação de olet-3-fosfato e um polímero de ácido acrílico (por exemplo, comercialmente disponível como CARBOSPERSE™ K-7028 Polyacrylate da Lubrizol) de baixo peso molecular (por exemplo, < 5.000). Se um único agente anti-kogation for usado ou uma combinação de agentes anti-kogation for usada, a quantidade total de agente (s) anti-kogation no fluido aglutinante 36 pode variar de cerca de 0,20% em peso a cerca de 0,62% em peso com base no % em peso total do fluido aglutinante 36. Em um exemplo, o olet-3-fosfato é incluído em uma quantidade que varia de cerca de 0,20% em peso a cerca de 0,60% em peso, e o polímero de ácido poliacrilico de baixo peso molecular é incluído em uma quantidade que varia de cerca de 0,005% em peso a cerca de 0,03% em peso.
[060] Agentes sequestrantes, como o EDTA (ácido etilenodiamina tetra-acético), podem ser incluídos para eliminar os efeitos prejudiciais das impurezas de metal pesado, e soluções tampão podem ser usadas para controlar o pH do fluido aglutinante 36. Por exemplo, pode ser usado de 0,01% em peso a 2% em peso de cada um desses componentes. Modificadores da viscosidade e tampões também podem estar presentes, assim como outros aditivos conhecidos para aqueles versados na arte de modificar as propriedades do fluido aglutinante 36, como desejado. Esses aditivos podem estar presentes em quantidades que variam de cerca de 0,01% em peso a cerca de 20% em peso.
[061] O aplicador 24 pode ser escaneado através da
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 35/79
28/58 plataforma de área de construção 12, no sentido indicado pela seta 26, por exemplo, ao longo do eixo y. 0 aplicador 24 pode ser, por exemplo, um aplicador de jato de tinta, como um cabeçote de impressão a jato de tinta térmica, um cabeçote de impressão piezoelétrica, etc., e pode estender uma largura da plataforma de área de construção 12. Embora o aplicador 24 seja mostrado na Figura 1 como um aplicador único, deve ser entendido que o aplicador 24 pode incluir vários aplicadores que abrangem a largura da plataforma de área de construção 12. Além disso, os aplicadores 24 podem ser posicionados em várias barras de impressão. 0 aplicador 24 também pode ser escaneado ao longo do eixo x, por exemplo, em configurações em que o aplicador 24 não abrange a largura da plataforma de área de construção 12, para permitir ao aplicador 24 depositar o fluido aglutinante 36 sobre uma grande área de uma camada do material de construção metálico 16. 0 aplicador 24 pode, assim, ser preso a uma fase XY móvel ou um carrinho translacional (nenhum deles é mostrado) que move o aplicador 24 adjacente à plataforma da área de construção 12 para depositar o fluido aglutinante 36 em áreas predeterminadas de uma camada do material de construção metálico 16 que foi formada sobre a plataforma da área de construção 12, de acordo com o(s) método(s) aqui descritos. 0 aplicador 24 pode incluir uma pluralidade de bocais (não mostrados), através dos quais o fluido aglutinante 36 deve ser ejetado.
[062] O aplicador 24 pode distribuir gotas do fluido aglutinante 36 a uma resolução que varia de cerca de 300 pontos por polegada (DPI) (1 polegada = 2,54 cm) a cerca de 1200 DPI. Em outros exemplos, o aplicador 24 pode entregar
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 36/79
29/58 gotas do fluido aglutinante 36 a uma resolução maior ou menor. A velocidade da gota pode variar de cerca de 2 m/s a cerca de 24 m/s, e a frequência de disparo pode variar de cerca de 1 kHz a cerca de 100 kHz. Em um exemplo, cada gota pode estar na ordem de cerca de 10 picolitros (pi) por gota, embora seja previsto que pode ser usado um tamanho de gota maior ou menor. Por exemplo, o tamanho da gota pode variar de cerca de 1 pi a cerca de 400 pi. Em alguns exemplos, o aplicador 24 é capaz de entregar gotas de tamanho variável do fluido aglutinante 36.
[063] Cada um dos elementos fisicos anteriormente descritos pode ser conectado de modo operacional a um controlador 28 do sistema de impressão 10. O controlador 28 pode controlar as operações da plataforma de área de construção 12, a alimentação de material de construção 14, o distribuidor de material de construção 18 e o aplicador 24. Como um exemplo, o controlador 28 pode controlar os atuadores (não mostrados) para controlar diversas operações dos componentes do sistema de impressão 3D 10. O controlador 28 pode ser um dispositivo de computação, um microprocessador baseado em semicondutor, uma unidade de processamento central (CPU), um circuito integrado especifico para aplicativos (ASIC) e/ou outro dispositivo de hardware. Embora não mostrado, o controlador 28 pode ser conectado aos componentes do sistema de impressão 3D 10 através de linhas de comunicação.
[064] O controlador 28 manipula e transforma os dados, que podem ser representadas como quantidades fisicas (eletrônicas) dentro dos registos e memórias da impressora, a fim de controlar os elementos fisicos para criar a peça
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 37/79
30/58
3D 50. Dessa forma, o controlador 28 é ilustrado como estando em comunicação com um armazenamento de dados 30. O armazenamento de dados 30 pode incluir dados pertencentes a uma peça 3D 50 a ser impressa pelo sistema de impressão 3D 10. Os dados para a distribuição seletiva das partículas de material de construção metálico 16, o fluido aglutinante 36, etc. podem ser derivados de um modelo da peça 3D 50 a ser formada. Por exemplo, os dados podem incluir os locais sobre cada camada de partículas de material de construção metálico 16 em que o aplicador 24 irá depositar o fluido aglutinante 36. Em um exemplo, o controlador 28 pode usar os dados para controlar o aplicador 24 para aplicar de forma seletiva o fluido aglutinante 36. O armazenamento de dados 30 também pode incluir instruções de leitura por máquina (armazenadas em um meio não transitório de leitura por computador) que levarão o controlador 28 a controlar a quantidade de partículas de material de construção metálico 16 que é fornecida pela alimentação de material de construção 14, o movimento da plataforma de área de construção 12, o movimento do distribuidor de material de construção 18, o movimento do aplicador 24, etc.
[065] Como mostrado na Figura 1, o sistema de impressão 10 também pode incluir um aquecedor de 32, 32' . Em alguns exemplos, o aquecedor 32 inclui uma fornalha ou forno convencional, um micro-ondas ou dispositivos capazes de aquecimento híbrido (ou seja, aquecimento convencional e aquecimento por micro-ondas). Esse tipo de aquecedor 32 pode ser usado para o aquecimento de todo o bolo de material de construção 44 (veja a Figura 2E) após a impressão ser finalizada ou para aquecimento da peça verde
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 38/79
31/58 curada 42' ou para aquecimento da peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48 depois que a peça verde curada 42' é removida do bolo de material de construção 44 (veja a Figura 2F) . Em alguns exemplos, a estampagem pode ocorrer no sistema de impressão 10 e, em seguida, a plataforma de material de construção 12 com a peça verde estampada 42 sobre ela pode ser desacoplada do sistema 10 e colocada no aquecedor 32 para as várias fases de aquecimento. Em outros exemplos, o aquecedor 32 pode ser um aquecedor condutor ou um aquecedor radiativo (por exemplo, lâmpadas de infravermelho) que é integrado ao sistema 10. Esses outros tipos de aquecedores 32 podem ser colocados abaixo da plataforma da área de construção 12 (por exemplo, aquecimento condutivo abaixo da plataforma 12) ou podem ser colocados acima da plataforma da área de construção 12 (por exemplo, aquecimento radiante da superfície da camada de material de construção) . Combinações desses tipos de aquecimento também podem ser usadas. Esses outros tipos de aquecedores 32 podem ser usados em todo o processo de impressão 3D. Em ainda outros exemplos, o aquecedor 32' pode ser uma fonte de calor radiante (por exemplo, uma lâmpada de cura) que é posicionada para aquecer cada camada 34 (veja a Figura 2C) depois que o fluido aglutinante 36 foi aplicado a ela. No exemplo mostrado na Figura 1, o aquecedor 32' é preso à lateral do aplicador 24, o que permite a impressão e o aquecimento em uma única passagem. Em alguns exemplos, tanto o aquecedor 32 quanto o aquecedor 32' podem ser usados.
[066] Agora, com referência às Figuras 2A a 2F, é
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 39/79
32/58 ilustrado um exemplo do método de impressão 3D. Antes da execução do método 100 ou como parte do método 100, o controlador 28 pode acessar dados armazenados no armazenamento de dados 30, pertencentes a uma peça 3D 50 que será impressa. O controlador 28 pode determinar o número de camadas das partículas de material de construção metálico 16 que serão formadas, e os locais em que o fluido aglutinante 36 do aplicador 24 será depositado sobre cada uma das respectivas camadas.
[067] Como mostrado nas Figuras 2A e 2B, o método 100 inclui a aplicação do material de construção metálico 16. Na Figura 2A, a alimentação de material de construção 14 pode fornecer as partículas de material de construção metálico 16 em uma posição para que elas estejam prontas para serem espalhadas sobre a plataforma da área de construção 12. Na Figura 2B, o distribuidor de material de construção 18 pode espalhar as partículas de material de construção metálico 16 alimentadas sobre a plataforma da área de construção 12. O controlador 28 pode executar as instruções de controle da alimentação de material de construção para controlar a alimentação de material de construção 14 para posicionar adequadamente as partículas de material de construção metálico 16, e pode executar as instruções de controle do espalhador para controlar o distribuidor de material de construção 18 para espalhar as partículas de material de construção metálico 16 alimentadas sobre a plataforma da área de construção 12, para formar uma camada 34 de partículas de material de construção metálico 16 sobre ela. Como mostrado na Figura 2B, foi aplicada uma camada 34 das partículas de material
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 40/79
33/58 de construção metálico 16.
[068] A camada 34 tem uma espessura substancialmente uniforme em toda a plataforma da área de construção 12. Em um exemplo, a espessura da camada 34 varia de cerca de 30 pm a cerca de 300 pm, embora camadas mais finas ou mais espessas também possam ser usadas. Por exemplo, a espessura da camada 34 pode variar de cerca de 20 pm a cerca de 500 pm. A espessura da camada pode ser aproximadamente 2x o diâmetro das partículas (como mostrado na Figura 2B) no mínimo para definição da parte mais fina. Em alguns exemplos, a espessura da camada pode ser aproximadamente l,2x (ou seja, 1,2 vezes) o diâmetro das partículas.
[069] Agora, com referência à figura 2C, o método 100 continua aplicando seletivamente o fluido aglutinante 36 sobre uma parte 38 do material de material de construção metálico 16. Como ilustrado na Figura 2C, o fluido aglutinante 36 pode ser distribuído a partir do aplicador 24. O aplicador 24 pode ser um cabeçote de impressão a jato de tinta térmica, um cabeçote de impressão piezoelétrica, etc., e a aplicação seletiva do fluido aglutinante 36 pode ser realizada pela técnica de impressão a jato de tinta associada. Dessa forma, a aplicação seletiva do fluido aglutinante 36 pode ser realizada por impressão a jato de tinta térmica ou impressão a jato de tinta piezoelétrica.
[070] O controlador 28 pode executar instruções para controlar o aplicador 24 (por exemplo, nos sentidos indicados pela seta 26) para depositar o fluido aglutinante 36 sobre parte (s) predeterminada (s) 38 do material de construção metálico 16 que se tornarão parte de uma peça verde estampada 42 e serão ao fim sinterizadas para formar
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 41/79
34/58 a peça 3D 50. O aplicador 24 pode ser programado para receber comandos do controlador 28 e para depositar o fluido aglutinante 36 de acordo com um padrão de uma seção transversal para a camada da peça 3D 50 que será formada. Como usado neste documento, a seção transversal da camada da peça 3D 50 a ser formada se refere à seção transversal que é paralela à superfície da plataforma da área de construção 12. No exemplo mostrado na Figura 2C, o aplicador 24 aplica seletivamente o aglutinante líquido 36 sobre a(s) parte(s) 38 da camada 34 que serão fundidas para se tornarem a primeira camada da peça 3D 50. Como um exemplo, se a peça 3D a ser formada tiver de ser moldada como um cubo ou cilindro, o fluido aglutinante 36 será depositado em um padrão quadrado ou um padrão circular (a partir de uma perspectiva superior), respectivamente, sobre ao menos uma parte da camada 34 das partículas de material de construção metálico 16. No exemplo mostrado na Figura 2C, o fluido aglutinante 36 é depositado em um padrão quadrado sobre a parte 38 da camada 34 e não sobre as partes 40.
[071] Como mencionado acima, o fluido aglutinante 36 inclui as partículas poliméricas e o veículo líquido. Como também mencionado acima, em alguns exemplos, o fluido aglutinante 36 também inclui o solvente coalescente (como ou em adição ao veículo líquido). Deve ser entendido que um único fluido aglutinante 36 pode ser aplicado de forma seletiva para estampar a camada 34, ou vários fluidos aglutinantes 36 podem ser aplicados de forma seletiva para estampar a camada 34.
[072] Embora não mostrado, o método 100 pode incluir a
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 42/79
35/58 preparação do fluido aglutinante 36 antes da aplicação seletiva do fluido aglutinante 36. A preparação do fluido aglutinante 36 pode incluir a preparação das partículas poliméricas e, em seguida, a adição das partículas poliméricas ao veículo líquido.
[073] Quando cada uma das partículas poliméricas contém um componente hidrofóbico de baixa Tg e um componente hidrofílico de alta Tg, as partículas poliméricas podem ser preparadas por qualquer método adequado. Como exemplos, as partículas poliméricas podem ser preparadas por um dos métodos a seguir.
[074] Em um exemplo, cada uma das partículas poliméricas pode ser preparada por polimerização de monômeros hidrofóbicos de baixa Tg para formar o componente hidrofóbico de baixa Tg, polimerização de monômeros hidrofílicos de alta Tg para formar o componente hidrofílico de alta Tg, e fixação do componente hidrofílico de alta Tg à superfície do componente hidrofóbico de baixa Tg[075] Em outro exemplo, cada uma das partículas poliméricas pode ser preparada por polimerização dos monômeros hidrofóbicos de baixa Tg e dos monômeros hidrofílicos de alta Tg a uma razão dos monômeros hidrofóbicos de baixa Tg para os monômeros hidrofílicos de alta Tg que varia de 5:95 a 30:70. Nesse exemplo, os monômeros hidrofóbicos de baixa Tg macios podem se dissolver nos monômeros hidrofílicos de alta Tg.
[076] Em ainda outro exemplo, cada uma das partículas poliméricas pode ser preparada iniciando-se o processo de polimerização com os monômeros hidrofóbicos de baixa Tg,
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 43/79
36/58 adicionando-se em seguida os monômeros hidrofilicos de alta Tg e, em seguida, finalizando-se o processo de polimerização. Nesse exemplo, o processo de polimerização pode levar uma maior concentração dos monômeros hidrof óbicos de alta Tg a polimerizar em ou próximo à superfície do componente hidrofóbico de baixa Tg.
[077] Em ainda outro exemplo, cada uma das partículas poliméricas pode ser preparada iniciando-se um processo de copolimerização com os monômeros hidrofóbicos de baixa Tg e os monômeros hidrofilicos de alta Tg, adicionando-se em seguida os monômeros hidrofilicos de alta Tg adicionais e, então, finalizando-se o processo de copolimerização. Nesse exemplo, o processo de copolimerização pode levar uma maior concentração dos monômeros hidrofilicos de alta Tg a copolimerizar em ou próximo à superfície do componente hidrofóbico de baixa Tg.
[078] Os monômeros hidrofóbicos de baixa Tg e/ou os monômeros hidrofilicos de alta Tg usados em qualquer desses exemplos pode ser qualquer um dos monômeros hidrofóbicos de baixa Tg e/ou os monômeros hidrofilicos de alta Tg (respectivamente) listados acima. Em um exemplo, os monômeros hidrofóbicos de baixa Tg são selecionados a partir do grupo que consiste em monômeros de acrilato de C4 a C8 alquila, monômeros de metacrilato de C4 a C8 alquila, monômeros de estireno, monômeros de metil estireno substituídos, monômeros de vinila, monômeros de éster vinilico e suas combinações; e os monômeros hidrofilicos de alta Tg são selecionados a partir do grupo que consiste em monômeros ácidos, monômeros de amida não substituídos, monômeros de acrilato alcoólico, monômeros de metacrilato
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 44/79
37/58 alcoólico, monômeros de acrilato de Cl a C2 alquila, monómeros de metacrilato de Cl a C2 alquila e suas combinações.
[079] As partículas poliméricas resultantes podem apresentar uma estrutura núcleo-envoltório, uma estrutura polimérica mista ou misturada ou alguma outra morfologia.
[080] Quando o fluido aglutinante 36 é aplicado de forma seletiva à(s) parte(s) desejada(s) 38, as partículas poliméricas (presentes no fluido aglutinante 36) se infiltram nos espaços entre partículas no meio das partículas de material de construção metálico 16. O volume do fluido aglutinante 36 que é aplicado por unidade de material de construção metálico 16 na parte estampada 38 pode ser suficiente para encher uma fração principal, ou a maior parte da porosidade existente dentro da espessura da parte 38 da camada 34.
[081] Deve ser entendido que as partes 40 do material de construção metálico 16 que não possuem o fluido aglutinante 36 aplicado sobre elas também não têm as partículas poliméricas adicionadas a elas. Dessa forma, essas partes não se tornam parte da peça verde estampada 42 que é, por fim, formada.
[082] Os processos apresentados nas Figuras 2A a 2C podem ser repetidos para acumular iterativamente várias camadas estampadas e formar a peça verde estampada 42 (veja a Figura 2E).
[083] A Figura 2D ilustra a formação inicial de uma segunda camada de material de construção metálico 16 sobre a camada 34 estampada com o fluido aglutinante 36. Na Figura 2D, após deposição do fluido aglutinante 36 sobre
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 45/79
38/58 a(s) parte (s) predeterminada (s) 38 da camada 34 do material de construção metálico 16, o controlador 28 pode executar instruções para levar a plataforma da área de construção 12 a ser movida a uma distância relativamente curta no sentido indicado pela seta 20. Em outras palavras, a plataforma da área de construção 12 pode ser baixada para permitir que a próxima camada do material de construção metálico 16 seja formada. Por exemplo, a plataforma de material de construção 12 pode ser baixada a uma distância que é equivalente à altura da camada 34. Além disso, depois que a plataforma da área de construção 12 é baixada, o controlador 28 pode controlar a alimentação de material de construção 14 para fornecer material de construção metálico 16 adicional (por exemplo, através da operação de um elevador, um helicoide ou semelhante) e o distribuidor de material de construção 18 para formar outra camada de partículas de material de construção metálico 16 no topo da camada 34 formada anteriormente com o material de construção metálico adicional 16. A camada recém-formada pode ser estampada com o fluido aglutinante 36.
[084] Fazendo nova referência à figura 2C, em outro exemplo do método 100, a camada 34 pode ser exposta a aquecimento usando o aquecedor 32' depois que o fluido aglutinante 36 é aplicado à camada 34 e antes de outra camada ser formada. O aquecedor 32' pode ser usado para ativar o fluido aglutinante 36 durante a impressão camadaa-camada, e para produzir uma camada da peça verde curada e estabilizada. O aquecimento para formar a camada da peça verde curada pode ocorrer a uma temperatura que é capaz de ativar (ou curar) o fluido aglutinante 36, mas que não é
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 46/79
39/58 capaz de fundir ou sinterizar o material de construção metálico 16. Em um exemplo, a temperatura de ativação é aproximadamente o ponto de fusão das partículas poliméricas. Outros exemplos de temperaturas de ativação adequadas são providos abaixo. Neste exemplo, os processos mostrados nas Figuras 2A a 2C (incluindo o aquecimento da camada 34) podem ser repetidos para acumular iterativamente várias camadas curadas e para produzir a peça verde curada 42' . A peça verde curada 42' pode, então, ser exposta aos processos descritos em referência à figura 2F.
[085] A formação e a estampagem repetidas de novas camadas (sem curar cada camada) resulta na formação de um bolo de material de construção 44, como mostrado na Figura 2E, o que inclui a peça verde estampada 42 estando dentro das partes não estampadas 40 de cada camada das camadas 34 do material de construção metálico 16. A peça verde estampada 42 é um volume do bolo de material de construção 44 que é preenchido com o material de construção metálico 16 e o fluido aglutinante 36 dentro dos espaços entre partículas. O restante do bolo de material de construção 44 é composto do material de construção metálico não estampado 16.
[086] Também como mostrado na Figura 2E, o bolo de material de construção 44 pode ser exposto ao calor ou radiação para gerar calor, como indicado pelas setas 46. O calor aplicado pode ser suficiente para ativar o fluido aglutinante 36 na peça verde estampada 42 e produzir uma peça verde curada e estabilizada 42' . Em um exemplo, a fonte de calor 32 pode ser usada para aplicar calor ao bolo de material de construção 44. No exemplo mostrado na Figura
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 47/79
40/58
2E, o bolo de material de construção 44 pode permanecer sobre a plataforma da área de construção 12 ao ser aquecido pela fonte de calor 32. Em outro exemplo, a plataforma da área de construção 12, com o bolo de material de construção 44 sobre ela, pode ser desacoplada do aplicador 24 e colocada na fonte de calor 32. Qualquer das fontes de calor descritas anteriormente 32 e/ou 32' pode ser usada.
[087] A temperatura de ativação/cura pode depender, em parte, de uma ou mais dentre: a Tg das partículas poliméricas, a viscosidade na fusão das partículas poliméricas e/ou se e qual solvente coalescente é usado. Em um exemplo, o aquecimento para formar a peça verde curada 42' pode acontecer a uma temperatura que é capaz de ativar (ou curar) o fluido aglutinante 36, mas que não é capaz de sinterizar o material de construção metálico 16 ou de degradar termicamente as partículas poliméricas do fluido aglutinante 36. Em um exemplo, a temperatura de ativação é aproximadamente o ponto de fusão do material a granel das partículas poliméricas do fluido aglutinante 36 e abaixo da temperatura de decomposição térmica das partículas poliméricas (ou seja, abaixo de um limiar de temperatura em que ocorre a decomposição térmica). Para a maior parte das partículas poliméricas com base em látex, o limite superior da temperatura de ativação/cura varia de cerca de 250 °C a cerca de 270 °C. Acima desse limite de temperatura, as partículas poliméricas se degradariam quimicamente em espécies voláteis e deixariam a peça verde estampada 42 e, portanto, deixariam de realizar a sua função. Em outros exemplos, a temperatura de ativação do fluido aglutinante 36 pode ser maior do que o ponto de fusão das partículas
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 48/79
41/58 poliméricas. Como um exemplo, a temperatura de ativação do fluido aglutinante pode variar de cerca de 50 °C a cerca de 200 °C. Como outro exemplo, a temperatura de ativação do fluido aglutinante pode variar de cerca de 100 °C a cerca de 200 °C. Como outro exemplo, a temperatura de ativação do fluido aglutinante pode variar de cerca de 80 °C a cerca de 200 °C. Como ainda outro exemplo, a temperatura de ativação do fluido aglutinante pode aproximadamente 90 °C.
[088] O periodo de tempo em que o calor 46 é aplicado e a taxa na qual a peça verde estampada 42 é aquecida pode depender, por exemplo, de uma ou mais dentre: as características da fonte de calor ou radiação 32, 32' , as características das partículas poliméricas, as características do material de construção metálico 16 (por exemplo, o tipo de metal, o tamanho de partícula, etc.), e/ou as características da peça 3D 50 (por exemplo, a espessura da parede) . A peça verde estampada 42 pode ser aquecida à temperatura de ativação do fluido aglutinante por um período de tempo de ativação/cura que varia de cerca de 1 minuto a cerca de 360 minutos. Em um exemplo, o período de tempo de ativação/cura é de 30 minutos. Em outro exemplo, o período de tempo de ativação/cura pode variar de cerca de 2 minutos a cerca de 240 minutos. A peça verde estampada 42 pode ser aquecida à temperatura de ativação do fluido aglutinante a uma taxa de cerca de 1 °C/minuto a cerca de 10 °C/minuto, embora seja previsto que uma taxa de aquecimento mais lenta ou mais rápida pode ser usada. A taxa de aquecimento pode depender, em parte, de um ou mais dentre: o fluido aglutinante 36 usado, o tamanho (isto é, a espessura e/ou área (em todo o plano x-y)) da camada 34 de
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 49/79
42/58 material de construção metálico 16, e/ou as características da peça 3D 50 (por exemplo, tamanho, espessura da parede, etc.). Em um exemplo, a peça verde estampada 42 é aquecida à temperatura de ativação do fluido aglutinante a uma taxa de aproximadamente 2,25 °C/minuto.
[089] O aquecimento até aproximadamente o ponto de fusão das partículas poliméricas leva as partículas poliméricas a coalescerem em uma fase polimérica contínua entre as partículas de material de construção metálico 16 da peça verde estampada 42. Como mencionado acima, o solvente coalescente (quando incluído no fluido aglutinante 36) plastifica as partículas poliméricas e melhora a coalescência das partículas poliméricas. A fase polimérica contínua pode agir como um adesivo ativado por calor entre as partículas de material de construção metálico 16 para formar a peça verde curada, estabilizada 42'.
[090] O aquecimento para formar a peça verde curada 42' também pode resultar na evaporação de uma fração significativa do fluido da peça verde estampada 42. O fluido evaporado pode incluir qualquer um dos componentes do fluido aglutinante. A evaporação do fluido pode resultar em alguma densificação, através de ação capilar, da peça verde curada 42'.
[091] A peça verde curada, estabilizada 42' apresenta durabilidade mecânica que pode ser manipulada.
[092] A peça verde curada 42' pode, então, ser extraída do bolo de material de construção 44. A peça verde curada 42' pode ser extraída por qualquer meio adequado. Em um exemplo, a peça verde curada 42' pode ser extraída elevando da peça verde curada 42' das partículas de material de
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 50/79
43/58 construção metálico não estampadas 16. Pode ser usada uma ferramenta de extração, incluindo um pistão e uma mola.
[093] Quando a peça verde curada 42' é extraída do bolo de material de construção 44, a peça verde curada 42' pode ser removida da plataforma da área de construção 12 e colocada em um mecanismo de aquecimento. O mecanismo de aquecimento pode ser o aquecedor 32.
[094] Em alguns exemplos, a peça verde curada 42' pode ser limpa para remover as partículas de material de construção metálico não estampadas 16 de sua superfície. Em um exemplo, a peça verde curada 42' pode ser limpa com uma escova e/ou um jato de ar.
[095] Após a extração e/ou a limpeza da peça verde curada 42', a peça verde curada 42' pode ser aquecida para remover as partículas poliméricas ativadas (que coalesceram na fase polimérica continua) para produzir uma peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48, como mostrado na Figura 2F. Em outras palavras, a peça verde curada 42' pode ser aquecida para remover a fase polimérica continua. Então, a peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48 pode ser sinterizada para formar a peça 3D final 50, como também mostrado na Figura 2F. O aquecimento para extração de aglutinante e o aquecimento para sinterização ocorrem a duas temperaturas diferentes, em que a temperatura para extração de aglutinante é inferior à temperatura para sinterização. Ambas as fases de aquecimento para extração de aglutinante e sinterização são, em geral, ilustradas na Figura 2F, em que o calor ou a radiação para gerar calor pode ser aplicada como indicado pelas setas 46 da fonte de calor 32.
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 51/79
44/58 [096] O aquecimento para extração de aglutinante é feito a uma temperatura de decomposição térmica que é suficiente para decompor termicamente a fase polimérica continua. Dessa forma, a temperatura para extração de aglutinante depende do material das partículas poliméricas do fluido aglutinante 36. Em um exemplo, a temperatura de decomposição térmica varia de cerca de 250 °C a cerca de 600 °C. Em outro exemplo, a temperatura de decomposição térmica varia de cerca de 280 °C a cerca de 600 °C, ou a cerca de 500 °C. A fase polimérica contínua pode ter um mecanismo de decomposição térmica limpa (por exemplo, deixa < 5% em peso de resíduo sólido do aglutinante inicial e, em alguns casos, < 1% em peso de resíduo sólido do aglutinante inicial). O menor percentual de resíduos (por exemplo, perto de 0%) é mais desejável. Durante a fase de extração de aglutinante, as longas cadeias da fase polimérica contínua se decompõem, primeiro, em fragmentos moleculares mais curtos, que se transformam em uma fase líquida de menor viscosidade. O desenvolvimento de pressão capilar durante a evaporação desse líquido junta as partículas de material de construção metálico 16, levando a um maior adensamento e à formação da peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48.
[097] Embora não vinculado a qualquer teoria, acreditase que a peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48 pode manter a sua forma devido, por exemplo, a um ou mais dentre: i) a baixa quantidade de estresse experimentada pela peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48 devido a não ser fisicamente manuseada, ii) baixo nível de agarração ocorrendo entre as
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 52/79
45/58 partículas de material de construção metálico 16 à temperatura de decomposição térmica das partículas poliméricas, e/ou iii) forças capilares que juntam as partículas de material de construção metálico 16 geradas pela remoção da fase polimérica contínua. A peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48 pode manter a sua forma contínua, embora a fase polimérica contínua seja ao menos substancialmente removida e as partículas de material de construção metálico 16 ainda não estejam sinterizadas. 0 aquecimento para formar a peça cinza substancialmente livre de polímeros 48 pode começar nas fases iniciais da sinterização, o que pode resultar na formação de fracas ligações que são reforçadas durante a sinterização final.
[098] O aquecimento para sinterização é realizado a uma temperatura de sinterização que é suficiente para sinterizar as partículas de material de construção metálico restantes 16. A temperatura de sinterização é altamente dependente da composição das partículas de material de construção metálico 16. Durante o aquecimento/sinterização, a peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48 pode ser aquecida a uma temperatura que varia de cerca de 80% a cerca de 99,9% do ponto de fusão ou a temperatura solidus, eutética ou peritética do material de construção metálico 16. Em outro exemplo, a peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48 pode ser aquecida a uma temperatura que varia de cerca de 90% a cerca de 95% do ponto de fusão ou da temperatura solidus, eutética ou peritética do material de construção metálico 16. Em ainda outro exemplo, a peça cinza ao menos substancialmente livre
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 53/79
46/58 de polímeros 48 pode ser aquecida a uma temperatura que varia de cerca de 60% a cerca de 85% do ponto de fusão ou da temperatura solidus, eutética ou peritética do material de construção metálico 16. A temperatura de aquecimento para sinterização também pode depender do tamanho das partículas e do tempo para sinterização (ou seja, tempo de exposição à alta temperatura). Como um exemplo, a temperatura de sinterização pode variar de cerca de 850 °C a cerca de 1400 °C. Em outro exemplo, a temperatura de sinterização é, no mínimo, 900 °C. Um exemplo de uma temperatura de sinterização para bronze é de cerca de 850 °C, e um exemplo de uma temperatura de sinterização para aço inoxidável é de cerca de 1300 °C. Embora essas temperaturas sejam fornecidas como temperaturas de sinterização exemplificativas, deve ser entendido que a temperatura de aquecimento para sinterização depende do material de construção metálico 16 que é usado, e pode ser maior ou menor do que os exemplos fornecidos. O aquecimento a uma temperatura adequada sinteriza e funde as partículas de material de construção metálico 16 para formar uma peça 3D 50 concluída, que pode ser ainda mais densa em relação à peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48. Por exemplo, como resultado da sinterização, a densidade pode ir de 50% de densidade até mais de 90% e, em alguns casos, muito perto de 100% da densidade teórica.
[099] O período de tempo em que o calor 46 (para cada uma dentre a extração de aglutinante e a sinterização) é aplicado e a taxa na qual a peça 42', 48 é aquecida podem depender, por exemplo, de uma ou mais dentre: as características da fonte de calor ou de radiação 32, as
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 54/79
47/58 características das partículas poliméricas, as características do material de construção metálico 16 (por exemplo, o tipo de metal, o tamanho de partícula, etc.) e/ou as características da peça 3D 50 (por exemplo, a espessura da parede).
[100] A peça verde curada 42' pode ser aquecida à temperatura de decomposição térmica por um período de tempo para decomposição térmica que varia de cerca de 10 minutos a cerca de 72 minutos. Em um exemplo, o período de tempo para decomposição térmica é de 60 minutos. Em outro exemplo, o período de tempo para decomposição térmica é de 180 minutos. A peça verde curada 42' pode ser aquecida à temperatura de decomposição térmica a uma taxa que varia de cerca de 0,5 °C/minuto a cerca de 20 °C/minuto. A taxa de aquecimento pode depender, em parte, de uma ou mais dentre: a quantidade da fase polimérica contínua na peça verde curada 42', a porosidade da peça verde curada 42' e/ou as características da peça verde curada 42'/3D 50 (por exemplo, tamanho, espessura da parede, etc.).
[101] A peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48 pode ser aquecida à temperatura de sinterização por um período de tempo para sinterização que varia de cerca de 20 minutos a cerca de 15 horas. Em um exemplo, o período de tempo para sinterização é de 240 minutos. Em outro exemplo, o período de tempo para sinterização é de 360 minutos. A peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48 pode ser aquecida à temperatura de sinterização a uma taxa que varia de cerca de 1 °C/minuto a cerca de 20 °C/minuto. Em um exemplo, a peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 55/79
48/58 é aquecida à temperatura de sinterização a uma taxa que varia de cerca de 10 °C/minuto a cerca de 20 °C/minuto. Uma alta taxa de rampa para a temperatura de sinterização pode ser desejável para produzir uma estrutura ou microestrutura de grãos mais favorável. No entanto, em alguns casos, taxas de rampa mais lentas podem ser desejáveis. Dessa forma, em outro exemplo, a peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48 é aquecida à temperatura de sinterização a uma taxa que varia de cerca de 1 °C/minuto a cerca de 3 °C/minuto. Em ainda outro exemplo, a peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48 é aquecida à temperatura de sinterização a uma taxa de aproximadamente 1,2 °C/minuto. Em ainda outro exemplo, a peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48 é aquecida à temperatura de sinterização a uma taxa de aproximadamente 2,5 °C/minuto.
[102] No exemplo do método 100: o aquecimento da peça verde curada 42' até a temperatura de decomposição térmica é realizado por um período de tempo para decomposição térmica que varia de cerca de 30 minutos a cerca de 72 horas; e o aquecimento da peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48 até a temperatura de sinterização é realizado por um período de tempo para sinterização que varia de cerca de 20 minutos a cerca de 15 horas. Em outro exemplo do método 100: o aquecimento da parte verde curada 42' até a temperatura de decomposição térmica é realizado a uma taxa que varia de cerca de 0,5 °C/minuto a cerca de 10 °C/minuto; e o aquecimento da peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48 até a temperatura de sinterização é realizado a uma taxa que
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 56/79
49/58 varia de cerca de 1 °C/minuto a cerca de 20 °C/minuto.
[103] Em alguns exemplos do método 100, o calor 46 (para cada uma dentre a extração de aglutinante e a sinterização) é aplicado em um ambiente que contém um gás inerte, um gás de baixa reatividade, um gás de redução ou uma combinação desses. Em outras palavras, o aquecimento da peça verde curada 42' até a temperatura de decomposição térmica e o aquecimento da peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48 até a temperatura de sinterização são realizados em um ambiente contendo um gás inerte, um gás de baixa reatividade, um gás de redução ou uma combinação desses. A extração de aglutinante pode ser realizada em um ambiente contendo um gás inerte, um gás de baixa reatividade e/ou um gás de redução, de modo que a fase polimérica contínua se decompõe termicamente em vez de sofrer uma reação alternativa que deixaria de produzir a peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros 48 e/ou para evitar a oxidação do material de construção metálica 16. A sinterização pode ser realizada em um ambiente contendo um gás inerte, um gás de baixa reatividade e/ou um gás de redução, de modo que o material de construção metálico 16 irá sinterizar, em vez de sofrer uma reação alternativa (por exemplo, uma reação de oxidação) que não produziria a peça 3D metálica 50. Exemplos de gás inerte incluem gás argônio, gás hélio, etc. Um exemplo de um gás de baixa reatividade inclui o gás nitrogênio, e exemplos de gases de redução incluem gás hidrogênio, gás monóxido de carbono, etc.
[104] Em outros exemplos do método 100, o calor 46 (para cada uma dentre a extração de aglutinante (ou seja,
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 57/79
50/58 aquecimento do corpo verde curado 42' até a temperatura de decomposição térmica) e a sinterização (ou seja, aquecimento da peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros)) é aplicado em um ambiente contendo carbono em adição a um gás inerte, um gás de baixa reatividade, um gás de redução ou uma combinação desses. A extração de aglutinante e a sinterização podem ser realizadas em um ambiente contendo carbono, para reduzir a pressão parcial de oxigênio no ambiente e ainda evitar a oxidação do material de construção metálico 16 durante a extração de aglutinante e a sinterização. Um exemplo do carbono que pode ser colocado no ambiente de aquecimento inclui varas de grafite. Em outros exemplos, pode ser usado um forno de grafite.
[105] Em ainda outros exemplos do método 100, o calor 46 (para cada uma dentre a extração de aglutinante e a sinterização) é aplicado em um ambiente de vácuo ou baixa pressão de gás. A extração de aglutinante e a sinterização podem ser realizadas em um ambiente de vácuo ou baixa pressão de gás, de modo que a fase polimérica contínua se decompõe termicamente e/ou para evitar a oxidação do material de construção metálico 16. Além disso, a sinterização à baixa pressão de gás ou sob vácuo pode permitir o colapso dos poros mais completo ou mais rápido e, portanto, peças com maior densidade. No entanto, o vácuo não pode ser usado durante a sinterização, quando o material de construção metálico 16 (por exemplo, Cr) é capaz de evaporar nessas condições. Em um exemplo, o ambiente de baixa pressão está a uma pressão que variam de cerca de 1E-5 torr (1*1CC5 Torr (l,3*10~3 Pa)) a cerca de 10
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 58/79
51/58 torr (1333,22 Pa).
[106] Embora não mostrado, as operações ilustradas nas figuras 2E e 2F podem ser automatizadas e o controlador 28 pode controlar as operações.
[107] Um exemplo do método de impressão 3D 200 está representado na figura 5. Deve ser entendido que os exemplos do método 200 mostrados na Figura 5 são discutidos em detalhes aqui, por exemplo, nas Figuras 2A-2F e o texto correspondente.
[108] Como mostrado no número de referência 202, o método 200 inclui a aplicação do material de construção metálico 16.
[109] Como mostrado no número de referência 204, o método 200 inclui ainda a aplicação seletiva do fluido aglutinante 36 sobre ao menos uma parte 38 do material de construção metálico 16, o fluido aglutinante 36 incluindo o veículo líquido e as partículas poliméricas dispersas no veículo líquido.
[110] Como mostrado no número de referência 206, o método 200 inclui ainda repetir a aplicação do material de construção metálico 16 e a aplicação seletiva do fluido aglutinante 36 para criar a peça verde estampada 42.
[111] Como mostrado no número de referência 208, o método 200 inclui ainda o aquecimento da peça verde estampada 42 até aproximadamente um ponto de fusão de partículas poliméricas, assim ativando o fluido aglutinante 36 e criando a peça verde curada 42'.
[112] Como mostrado no número de referência 210, o método 200 inclui ainda o aquecimento da peça verde curada 42' a uma temperatura de decomposição térmica das
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 59/79
52/58
partículas poliméricas, criando, assim, uma peça cinza ao
menos subst ancialmente livre de polímeros 48 .
[113] Como mostrado no número de referência 212, o
método 200 inclui ainda o aquecimento da peça cinza ao
menos substancialmente livre de polímeros 48 a uma temperatura de sinterização para formar uma peça metálica 50 .
[114] Em um exemplo do método 200: as partículas poliméricas têm uma temperatura de transição vítrea que varia de cerca de 25 °C a cerca de 125 °C; o ponto de fusão varia de cerca de 125 °C a cerca de 200 °C; a temperatura de decomposição térmica varia de cerca de 250 °C a cerca de 600 °C, e a temperatura de sinterização varia de cerca de 850 °C a cerca de 1400 °C.
[115] Em outro exemplo do método 200: a aplicação do material de construção metálico 16, a aplicação seletiva do fluido aglutinante 36, a repetição da aplicação e da aplicação seletiva e o aquecimento da peça verde estampada 42 até aproximadamente o ponto de fusão são realizados sobre a plataforma da área de construção 12; e após o aquecimento da peça verde estampada 42 até aproximadamente o ponto de fusão, o método compreende ainda: remover a peça verde curada 42' da plataforma da área de construção 12 e colocar a peça verde curada em um mecanismo de aquecimento 36.
[116] Em ainda outro exemplo do método 200: o material de construção metálico é um pó com um tamanho média de partícula que varia de cerca de 5 pm a cerca de 200 pm; o material de construção metálico é para sinterização em um corpo contínuo para formar a peça metálica quando aquecido
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 60/79
53/58 à temperatura de sinterização; e a temperatura de sinterização está abaixo de um ponto de fusão, uma temperatura solidus, uma temperatura eutética ou uma temperatura peritética do material de construção metálico.
[117] Para ilustrar a presente invenção, exemplos são dados aqui. Deve ser entendido que esses exemplos são fornecidos apenas para fins ilustrativos e não devem ser entendidos como limitantes do escopo da presente invenção.
Exemplos
Exemplo 1 [118] Uma peça metálica 3D exemplificativa (referida como peça exemplificativa 1) foi impressa. 0 material de construção metálico usado para imprimir a peça exemplificativa 1 foi um pó esférico de bronze (90% em peso de Cu e 10% em peso de Sn) com uma D50 (ou seja, a mediana da distribuição do tamanho de partículas, em que ½ da população está acima desse valor e ½ está abaixo desse valor) de 32 pm. O fluido aglutinante usado para imprimir a peça exemplificativa 1 continha uma dispersão de látex aglutinante acrílico como as partículas poliméricas, 2metil-1,3-propanodiol e 2-pirrolidinona como solventes coalescentes. A formulação geral do fluido aglutinante usada para imprimir a peça exemplificativa 1 é mostrada na Tabela 1, com o % em peso de cada componente que foi usado. O percentual em peso da dispersão de látex aglutinante acrílico representa o % de ativos, ou seja, o total de sólidos de látex aglutinante acrílico presente na formulação final.
TABELA 1
Ingrediente Componente Fluido aglutinante
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 61/79
54/58
Específico exemplificativo
Solventes Coalescentes 2-metil-1,3propanodiol 9,00
2-pirrolidinona 16, 00
Tensoativos TERGITOL™ 15-S-7 1,00
CAPSTONE® FS-35 1, 98
Partículas Poliméricas Dispersão de látex aglutinante acrílico 38, 65
Água Equilíbrio
[119] A peça exemplificativa 1 foi impressa por aplicação de camadas do pó de bronze e do fluido aglutinante para formar a peça verde estampada sob a forma de uma engrenagem. A espessura de cada camada foi de cerca de 100 pm. A peça verde estampada foi curada por aquecimento de todo o leito de pó e do bolo de material de construção em um forno. A peça verde estampada foi aquecida da temperatura ambiente até 180 °C a uma taxa de 2,25 °C/minuto, e mantida a 180 °C por 30 minutos. A peça verde curada foi, então, facilmente extraída do pó de bronze não estampado e limpa do pó de bronze não estampado com uma escova e um jato de ar. A peça verde curada após desaglomeração é mostrada na Figura 3A.
[120] Então, a peça verde curada foi colocada em uma fornalha tubular (MT1 Corp. OTF-1200X-S-UL) sobre espaçadores elevados de alumina para permitir um bom fluxo de gás ao redor da peça verde curada, com uma mistura de gases nitrogênio e hidrogênio (96% de N2 e 4% de H2) fluindo a uma taxa de aproximadamente 14 cc/minuto à temperatura ambiente e à pressão atmosférica. A peça verde
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 62/79
55/58 curada foi aquecida de 180 °C até 300 °C a uma taxa de 0,5 °C/minuto, e mantida a 300 °C durante 60 minutos para garantir que as partículas poliméricas fossem completamente queimadas e para produzir a peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros. A peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros foi aquecida de 300 °C até 850 °C a uma taxa de 1,2 °C/minuto, e mantida a 850 °C durante 360 minutos para sinterizar a peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros e produzir a peça exemplificativa 1. A peça exemplificativa 1 foi resfriada de 850 °C até a temperatura ambiente a uma taxa de 5 °C/minuto.
[121] A peça exemplificativa 1 é mostrada na figura 3B.
A densidade da peça exemplificativa 1 foi medida por
picnometria a gás, e encontrou-se 8, 63 g/ cm3,
correspondente a 98% de uma densidade aparente de 8,7
g/cm3.
Exemplo 2 [122] Outra peça metálica 3D exemplificativa (referida como peça exemplificativa 2) foi impressa. O material de construção metálico usado para imprimir a peça exemplificativa 2 foi um pó esférico de aço inoxidável (316L) com uma D50 (ou seja, a mediana da distribuição do tamanho de partículas, em que ½ da população está acima desse valor e ½ está abaixo desse valor) de 42 pm. O fluido aglutinante usado para imprimir a peça exemplificativa 2 foi o fluido aglutinante descrito no exemplo 1.
[123] A peça exemplificativa 2 foi impressa por aplicação de camadas do pó de aço inoxidável e do fluido aglutinante para formar a peça verde estampada sob a forma
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 63/79
56/58 de uma engrenagem. A espessura de cada camada foi de cerca de 100 pm. A peça verde estampada foi curada por aquecimento de todo o leito de pó e do bolo de material de construção em um forno. A peça verde estampada foi aquecida da temperatura ambiente até 180 °C a uma taxa de 2,25 °C/minuto, e mantida a 180 °C por 30 minutos. A peça verde curada foi, então, facilmente extraída do pó de aço inoxidável não estampado, e foi limpa do pó de aço inoxidável não estampado com uma escova e um jato de ar. A peça verde curada após desaglomeração é mostrada na Figura 4A.
[124] Então, a peça verde curada foi colocada em uma fornalha tubular (MTI Corp. GSL-1600X-50-UL) sobre espaçadores elevados de alumina para permitir um bom fluxo de gás ao redor da peça verde curada, com uma mistura de gases nitrogênio e hidrogênio (96% de N2 e 4% de H2) fluindo a uma taxa de aproximadamente 14 cc/minuto à temperatura ambiente e à pressão atmosférica. As varas de grafite foram colocadas em estreita proximidade com a peça verde curada para reduzir a pressão parcial do oxigênio na fornalha durante a remoção do aglutinante e sinterização. A peça verde curada foi aquecida de 238 °C até 300 °C a uma taxa de 0,5 °C/minuto, e mantida a 300 °C durante 180 minutos para garantir que as partículas poliméricas fossem completamente queimadas e para produzir a peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros. A peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros foi aquecida de 300 °C até 1350 °C a uma taxa de 2,5 °C/minuto, e mantida a 1350 °C durante 240 minutos para sinterizar a peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros e produzir a peça
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 64/79
57/58 exemplificativa 2. A peça exemplificativa 2 foi resfriada de 1350 °C até a temperatura ambiente a uma taxa de 5 °C/minuto.
[125] A peça exemplificativa 2 é mostrada na figura 4B. A densidade da peça exemplificativa 2 foi medida por técnica de Arquimedes a gás, e encontrou-se 7,88 g/cm3, correspondente a 98,5% de uma densidade aparente de 8,0 g/cm3.
[126] A referência ao longo do relatório descritivo a um exemplo, outro exemplo, um exemplo, e assim por diante, significa que um determinado elemento (por exemplo, recurso, estrutura e/ou característica) descrito em ligação com o exemplo está incluído em pelo menos um exemplo descrito neste documento, e pode ou não estar presente em outros exemplos. Além disso, deve ser entendido que os elementos descritos para qualquer exemplo podem ser combinados de qualquer maneira nos vários exemplos, a menos que o contexto determine claramente o contrário.
[127] Deve ser entendido que os intervalos fornecidos neste documento incluem o intervalo indicado e qualquer valor ou subintervalo dentro do intervalo indicado. Por exemplo, um intervalo de cerca de 1 pm a cerca de 200 pm deve ser interpretado como incluindo explicitamente os limites enumerados de cerca de 5 pm a cerca de 200 pm, bem como valores individuais, como 7,15 pm, 15 pm, 65 pm, 100,5 pm, 125 pm, 195 pm, etc., e subintervalos, como de cerca de 75 pm a cerca de 175 pm, de cerca de 20 pm a cerca de 125 pm, etc. Além disso, quando cerca de é usado para descrever um valor, ele deve englobar variações menores (até +/- 10%) do valor estabelecido.
Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 65/79
58/58 [128] Na descrição e reivindicação dos exemplos neste documento, as formas singulares uma, um e o, a incluem os referentes plurais, a menos que o contexto determine claramente o contrário.
[129] Embora vários exemplos tenham sido descritos em detalhes, deve ser entendido que os exemplos divulgados podem ser modificados. Portanto, a descrição acima deve ser considerada não limitante.

Claims (15)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Método de impressão tridimensional (3D), caracterizado pelo fato de que compreende:
    aplicar um material de construção metálico;
    aplicar seletivamente um fluido aglutinante sobre ao menos uma parte do material de construção metálico, o fluido aglutinante incluindo um veículo líquido e partículas poliméricas dispersas no veículo líquido;
    repetir a aplicação do material de construção metálico e a aplicação seletiva do fluido aglutinante para criar uma peça verde estampada;
    aquecer a peça verde estampada até aproximadamente um ponto de fusão das partículas poliméricas, assim ativando o fluido aglutinante e criando uma peça verde curada;
    aquecer a peça verde curada a uma temperatura de decomposição térmica das partículas poliméricas, assim criando uma peça cinza ao menos subst ancialmente livre de polímeros; e aquecer a peça cinza ao menos substancialmente livre de
    polímeros a uma temperatura de sinterização para formar uma peça metálica.
  2. 2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:
    as partículas poliméricas têm uma temperatura de transição vítrea (Tg) que varia de cerca de 25 °C a cerca de 125 °C;
    o ponto de fusão varia de cerca de 125 °C a cerca de 200 °C;
    a temperatura de decomposição térmica varia de cerca de 250 °C a cerca de 600 °C; e
    Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 67/79
    2/Ί a temperatura de sinterização varia de cerca de 850 °C a cerca de 1400 °C.
  3. 3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:
    o aquecimento da peça verde curada à temperatura de decomposição térmica é realizado por um período de tempo de decomposição térmica que varia de cerca de 30 minutos a cerca de 72 horas; e o aquecimento da peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros à temperatura de sinterização é realizado por um período de tempo para sinterização que varia de cerca de 20 minutos a cerca de 15 horas.
  4. 4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:
    o aquecimento da peça verde curada até a temperatura de decomposição térmica é realizado a uma taxa que varia de cerca de 0,5 °C/minuto a cerca de 10 °C/minuto; e o aquecimento da peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros até a temperatura de sinterização é realizado a uma taxa que varia de cerca de 1 °C/minuto a cerca de 20 °C/minuto.
  5. 5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aquecimento da peça verde curada até a temperatura de decomposição térmica e o aquecimento da peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros até a temperatura de sinterização são realizados em um ambiente contendo um gás inerte, um gás de baixa reatividade, um gás de redução ou uma combinação desses.
  6. 6. Método, de acordo com a reivindicação 5,
    Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 68/79
    3/7 caracterizado pelo fato de que o ambiente contém ainda carbono.
  7. 7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:
    a aplicação do material de construção metálica, a aplicação seletiva do fluido aglutinante, a repetição da aplicação e a aplicação seletiva, e o aquecimento da peça verde estampada até aproximadamente o ponto de fusão são realizados sobre uma plataforma da área de construção; e
    após o aquecimento da peça verde estampada até aproximadamente o ponto de fusão, o método compreende ainda: remover a peça verde curada da plataforma da área
    de construção; e colocar a peça verde curada em um mecanismo de aquecimento.
  8. 8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluido aglutinante inclui ainda um solvente coalescente selecionado do grupo que consiste em 2-pirrolidinona, 1-(2-hidroxietil)-2pirrolidona, mono metil éter de tripropileno glicol, mono metil éter de dipropileno glicol, mono propil éter de dipropileno glicol, mono n-butil éter de tripropileno glicol, fenil éter de propileno glicol, metil éter acetato de dipropileno glicol, mono butil éter de dietileno glicol, mono hexil éter de dietileno glicol, fenil éter de etileno glicol, mono n-butil éter acetato de dietileno glicol, mono n-butil éter acetato de etileno glicol, 2-metil-l,3propanodiol e uma combinação deles.
  9. 9. Método, de acordo com a reivindicação 8,
    Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 69/79 caracterizado pelo fato de que:
    as partículas poliméricas estão presentes no aglutinante liquido em uma quantidade que varia de cerca de 2% em peso a cerca de 30% em peso; e o solvente coalescente está presente no fluido aglutinante em uma quantidade que varia de cerca de 0,1% em peso a cerca de 50% em peso.
  10. 10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada uma das partículas poliméricas contém um componente hidrofóbico de baixa Tg e um componente hidrofilico de alta Tg, e em que o método compreende ainda preparar o fluido aglutinante por:
    preparação de cada uma das partículas poliméricas por um dentre:
    (i) polimerização de monômeros hidrofóbicos de baixa Tg para formar o componente hidrofóbico de baixa Tg, polimerização de monômeros hidrofilicos de alta Tg para formar o componente hidrofilico de alta Tg, e fixação do componente hidrofilico de alta Tg à superfície do componente hidrofóbico de baixa Tg; ou (ii) polimerização dos monômeros hidrofóbicos de baixa Tg e dos monômeros hidrofilicos de alta Tg a uma
    razão dos monômeros hidrofóbicos de baixa Tg para os monômeros hidrofilicos de alta Tg que varia de 5 : 95 a 30:70 ; ou (iü) iniciar um processo de polimerização com os
    monômeros hidrofóbicos de baixa Tg, em seguida adicionar os monômeros hidrofilicos de alta Tg e, então, finalizar o processo de polimerização, assim levando uma maior concentração dos monômeros
    Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 70/79
    5/7 hidrofílicos de alta Tg a polimerizar em ou próximo à superfície do componente hidrofóbico de baixa Tg; ou (iv) iniciar um processo de copolimerização com os monômeros hidrofóbicos de baixa Tg e os monômeros hidrofílicos de alta Tg, em seguida adicionar outros monômeros hidrofílicos de alta Tg e, então, finalizar o processo de copolimerização, assim levando uma maior concentração dos monômeros hidrofílicos de alta Tg a polimerizar em ou próximo à superfície do componente hidrofóbico de baixa Tg; e então adicionar as partículas poliméricas ao veículo líquido.
  11. 11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que:
    os monômeros hidrofóbicos de baixa Tg são selecionados a partir do grupo que consiste em monômeros de acrilato de C4 a C8 alquila, monômeros de metacrilato de C4 a C8 alquila, monômeros de estireno, monômeros de metil estireno substituídos, monômeros de vinila, monômeros de éster vinílico e suas combinações; e os monômeros hidrofílicos de alta Tg são selecionados a partir do grupo que consiste em monômeros ácidos, monômeros de amida não substituídos, monômeros de acrilato alcoólico, monômeros de metacrilato alcoólico, monômeros de acrilato de Cl a C2 alquila, monômeros de metacrilato de Cl a C2 alquila e suas combinações.
  12. 12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a aplicação seletiva do fluido aglutinante é realizada por impressão a jato de tinta térmica ou impressão a jato de tinta piezoelétrica.
    Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 71/79
    6/7
  13. 13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:
    o material de construção metálico é um pó com um tamanho médio de partícula que varia de cerca de 10 pm a cerca de 150 pm;
    o material de construção metálico é para sinterização em um corpo contínuo para formar a peça metálica quando aquecido à temperatura de sinterização; e a temperatura de sinterização é inferior a um ponto de fusão, uma temperatura solidus, uma temperatura eutética ou uma temperatura peritética do material de construção metálico.
  14. 14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de construção metálico é aplicado em uma camada com uma espessura que varia de cerca de 30 pm a cerca de 300 pm.
  15. 15. Sistema de impressão tridimensional (3D), caracterizado pelo fato de que compreende:
    uma alimentação de material de construção metálico;
    um distribuidor de material de construção;
    uma alimentação de um fluido aglutinante, o fluido aglutinante incluindo um veículo líquido e partículas poliméricas dispersas no veículo líquido;
    um aplicador de jato de tinta para distribuir seletivamente o fluido aglutinante;
    ao menos uma fonte de calor;
    um controlador; e um meio não transitório de leitura por computador com instruções executáveis por computador nele armazenadas para levar o controlador a:
    Petição 870190047818, de 22/05/2019, pág. 72/79
    7/7 usar o distribuidor de material de construção e o aplicador de jato de tinta para formar de modo iterative várias camadas do material de construção metálico que são aplicadas pelo distribuidor de material de construção metálico e receberam o fluido aglutinante, assim criando uma peça verde estampada;
    usar a pelo menos uma fonte de calor para:
    aquecer a peça verde estampada até aproximadamente um ponto de fusão das partículas poliméricas, assim ativando o fluido aglutinante e criando uma peça verde curada;
    aquecer a peça verde curada a uma temperatura de decomposição térmica das partículas poliméricas, assim criando uma peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros; e aquecer a peça cinza ao menos substancialmente livre de polímeros até uma temperatura de sinterização para formar uma peça metálica.
BR112019010426A 2017-02-24 2017-02-24 impressão tridimensional (3d) BR112019010426A2 (pt)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2017/019298 WO2018156143A1 (en) 2017-02-24 2017-02-24 Three-dimensional (3d) printing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BR112019010426A2 true BR112019010426A2 (pt) 2019-09-03

Family

ID=63252919

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112019010426A BR112019010426A2 (pt) 2017-02-24 2017-02-24 impressão tridimensional (3d)
BR112019010994-3A BR112019010994B1 (pt) 2017-02-24 2018-02-23 Métodos de impressão tridimensional e sistema de impressão para a impressão de um objeto tridimensional

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112019010994-3A BR112019010994B1 (pt) 2017-02-24 2018-02-23 Métodos de impressão tridimensional e sistema de impressão para a impressão de um objeto tridimensional

Country Status (7)

Country Link
US (5) US11389867B2 (pt)
EP (4) EP3519125B1 (pt)
JP (3) JP6842536B2 (pt)
KR (2) KR102231843B1 (pt)
CN (4) CN110198796B (pt)
BR (2) BR112019010426A2 (pt)
WO (2) WO2018156143A1 (pt)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3388169B1 (en) * 2017-04-11 2023-07-26 Fundació Institut de Ciències Fotòniques A method and a system for producing a three-dimensional object
EP3548209A4 (en) 2017-04-28 2020-04-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. PELLETS OF METAL CONSTRUCTION MATERIAL
CN112055645B (zh) * 2018-10-29 2022-11-04 惠普发展公司，有限责任合伙企业 三维打印
US20220126366A1 (en) * 2018-12-21 2022-04-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensionalprinting
JP7321624B2 (ja) * 2018-12-25 2023-08-07 エルジー・ケム・リミテッド 成形装置及び成形体の製造方法
CN113490562B (zh) * 2019-03-15 2023-08-08 惠普发展公司，有限责任合伙企业 三维打印
WO2020246991A1 (en) * 2019-06-07 2020-12-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Binding agents for printing 3d green body objects
WO2020260520A1 (de) * 2019-06-28 2020-12-30 Sindlhauser Materials Gmbh Zusammensetzung für 3d-druckverfahren, 3d-druckverfahren und aus der zusammensetzung erzeugte körper
EP3996921A4 (en) * 2019-10-11 2023-01-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. BINDERS FOR THREE-DIMENSIONAL PRINTING
EP4028184A4 (en) * 2019-11-15 2023-03-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. THREE-DIMENSIONAL PRINT
CN110625924B (zh) * 2019-11-18 2022-04-01 西交利物浦大学 基于双数字电子显微镜的电喷生物支架制造装置监控系统
WO2021126153A1 (en) * 2019-12-16 2021-06-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printed polymer objects
WO2021141591A1 (en) * 2020-01-10 2021-07-15 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printing with wetting agent
EP3915698A1 (en) * 2020-05-26 2021-12-01 General Electric Company Binder solutions comprising nanoparticles for use in additive manufacturing
CN111875394A (zh) * 2020-07-24 2020-11-03 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 一种用于陶瓷粉末3dp成型的粘结剂及其制备方法
KR102481286B1 (ko) 2021-01-27 2022-12-26 주식회사 엔씨소프트 온라인 팬덤 활동 서비스 제공 방법 및 장치
WO2022211777A1 (en) * 2021-03-29 2022-10-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Manufacturing 3d printed objects
EP4334118A1 (en) * 2021-05-04 2024-03-13 Desktop Metal, Inc. Layer spreading and compaction in binder jet 3d printing
CN113737039B (zh) * 2021-09-15 2022-08-02 重庆大学 一种井下暂堵工具用高强快速溶解镁合金的3dp制备工艺
LU502626B1 (en) * 2022-08-04 2024-02-07 Fyzikalni Ustav Av Cr V V I Method for improving surface integrity of an additive manufactured mesoscopic gear, product thereof and device carrying out the method
CN116175730B (zh) * 2023-03-23 2023-09-08 中国科学院空间应用工程与技术中心 一种光固化陶瓷3d打印铺料中辊子刮刀的改进方法及装置

Family Cites Families (87)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE754592A (fr) * 1969-08-07 1971-02-08 Hoechst Ag Matieres a mouler thermoplastiques a base de polyoxymethylene
JPS5322559A (en) 1976-08-12 1978-03-02 Shigemasa Takagi Injection molding method and device
US5204055A (en) * 1989-12-08 1993-04-20 Massachusetts Institute Of Technology Three-dimensional printing techniques
US5387380A (en) * 1989-12-08 1995-02-07 Massachusetts Institute Of Technology Three-dimensional printing techniques
US5541253A (en) 1994-10-11 1996-07-30 The B. F. Goodrich Company High solids copolymer dispersion from a latex and its use in sealants
US6596224B1 (en) 1996-05-24 2003-07-22 Massachusetts Institute Of Technology Jetting layers of powder and the formation of fine powder beds thereby
US6624225B1 (en) * 1996-06-03 2003-09-23 Liburdi Engineering Limited Wide-gap filler material
JP4314396B2 (ja) 1997-09-26 2009-08-12 マサチューセッツ・インスティテュート・オブ・テクノロジー 塩から得られたバインダーを使用して粉末から製造される金属及びセラミック含有パーツの製造方法
US6433117B1 (en) 1999-08-04 2002-08-13 E. I. Du Pont De Nemours & Company Phosphorylated polymer dispersants for inks
US20010050031A1 (en) 2000-04-14 2001-12-13 Z Corporation Compositions for three-dimensional printing of solid objects
DE10021490C2 (de) * 2000-05-03 2002-03-28 Lin Ching Bin Mikroherstellungsprozess zur Herstellung von geometrisch miniaturisierten Mikrostrukturen aus dreidimensionalen Gebilden
US6550763B2 (en) 2001-01-31 2003-04-22 Lexmark International, Inc. Finisher with sheet placement control
GB0112675D0 (en) 2001-05-24 2001-07-18 Vantico Ltd Three-dimensional structured printing
US6746506B2 (en) 2002-07-12 2004-06-08 Extrude Hone Corporation Blended powder solid-supersolidus liquid phase sintering
KR20050040818A (ko) 2002-08-23 2005-05-03 소니 가부시끼 가이샤 레이저 출력 설정 방법 및 광 기록 장치
US6742456B1 (en) * 2002-11-14 2004-06-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Rapid prototyping material systems
JP2004306557A (ja) 2003-04-10 2004-11-04 Seiko Epson Corp インクジェット記録方法、及びこれに用いるクリアインク組成物
US6966960B2 (en) * 2003-05-07 2005-11-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fusible water-soluble films for fabricating three-dimensional objects
ATE530331T1 (de) 2003-05-21 2011-11-15 Z Corp Thermoplastisches pulvermaterialsystem für appearance models von 3d-drucksystemen
US7108733B2 (en) 2003-06-20 2006-09-19 Massachusetts Institute Of Technology Metal slurry for electrode formation and production method of the same
US7120512B2 (en) * 2003-08-25 2006-10-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method and a system for solid freeform fabricating using non-reactive powder
US6819906B1 (en) 2003-08-29 2004-11-16 Xerox Corporation Printer output sets compiler to stacker system
US7220380B2 (en) 2003-10-14 2007-05-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. System and method for fabricating a three-dimensional metal object using solid free-form fabrication
US20050191200A1 (en) 2004-02-27 2005-09-01 Guido Canzona Method and composition for metal free form fabrication
WO2006011878A1 (en) 2004-06-28 2006-02-02 Ex One Corporation Gas permeable molds
US7141207B2 (en) * 2004-08-30 2006-11-28 General Motors Corporation Aluminum/magnesium 3D-Printing rapid prototyping
US7389154B2 (en) 2004-09-29 2008-06-17 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fabricating a three-dimensional object
US7439168B2 (en) 2004-10-12 2008-10-21 Dcg Systems, Inc Apparatus and method of forming silicide in a localized manner
US20060166158A1 (en) * 2005-01-25 2006-07-27 Norbert Abels Laser shaping of green metal body to yield an orthodontic bracke
CN102579142B (zh) 2005-01-25 2015-03-25 奥美科股份有限公司 用于成形生坯体的方法和由该方法制成的制品
JP4207161B2 (ja) 2005-04-20 2009-01-14 セイコーエプソン株式会社 マイクロカプセル化金属粒子及びその製造方法、水性分散液、並びに、インクジェット用インク
CA2622617A1 (en) 2005-09-20 2007-04-12 Pts Software Bv An apparatus for building a three-dimensional article and a method for building a three-dimensional article
US7744205B2 (en) 2006-03-17 2010-06-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Solvent/latex binder system for heated inkjet printing
US7608646B1 (en) 2006-04-28 2009-10-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Polymer-encapsulated pigment with bridging layer
EP2043802B1 (de) 2006-07-13 2012-06-27 Basf Se Bindemittel enthaltende thermoplastische massen für die herstellung metallischer formkörper
JP5334233B2 (ja) 2007-01-31 2013-11-06 住化エンビロサイエンス株式会社 レーザー焼結に使用される球状ポリアミド粉体およびそれを用いた成形体の製造方法およびレーザー焼結物品
CN101646402A (zh) * 2007-01-19 2010-02-10 金文申有限公司 用粉末模塑法制成的多孔、不可降解植入物
JP4483880B2 (ja) * 2007-03-15 2010-06-16 セイコーエプソン株式会社 成形体形成用組成物、脱脂体および焼結体
US10040216B2 (en) 2007-04-04 2018-08-07 The Exone Company Powder particle layerwise three-dimensional printing process
WO2009015029A1 (en) * 2007-07-20 2009-01-29 Phillips Plastics Corporation Method of molding complex structures using a sacrificial material
JP2009275100A (ja) 2008-05-14 2009-11-26 Fujifilm Corp 三次元造形用材料、三次元造形物の製造方法及び三次元造形物
US9133344B2 (en) * 2009-06-26 2015-09-15 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Ink-jet inks having polymers and near-infrared absorbing dyes
CN102884145B (zh) 2010-06-14 2016-04-13 惠普发展公司，有限责任合伙企业 预处理组合物
CN102947399B (zh) 2010-06-17 2014-12-24 惠普发展公司，有限责任合伙企业 含聚氨酯的喷墨油墨
US8663886B2 (en) 2010-12-21 2014-03-04 Xerox Corporation Toner compositions and processes
US8393608B2 (en) 2011-04-26 2013-03-12 Xerox Corporation Sheet finishing system including dual sheet stacking
WO2012164078A2 (de) * 2011-06-01 2012-12-06 Bam Bundesanstalt Für Materialforschung Und- Prüfung Verfahren zum herstellen eines formkörpers sowie vorrichtung
WO2012170036A1 (en) 2011-06-10 2012-12-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. White pre-treatment composition
US9156999B2 (en) 2011-07-28 2015-10-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Liquid inkjettable materials for three-dimensional printing
US8517368B1 (en) 2012-02-10 2013-08-27 Xerox Corporation Stapler eject with alternating offset and position controlled grip
ITMI20120331A1 (it) 2012-03-02 2013-09-03 Legor Group S P A Silver-based alloy powder for manufacturing of 3-dimensional metal objects
TWI482699B (zh) * 2012-05-21 2015-05-01 Univ Nat Taipei Technology A method for preparing inorganic green bodies with three - dimensional contours
WO2014009765A1 (en) 2012-07-11 2014-01-16 Omnova Solutions Rheological agent, preparation methods and uses thereof
US9623605B2 (en) * 2012-09-12 2017-04-18 International Business Machines Corporation Thermally cross-linkable photo-hydrolyzable inkjet printable polymers for microfluidic channels
RU2535704C1 (ru) 2013-04-18 2014-12-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа "Магнезит" Способ трехмерной печати огнеупорных изделий
EP2989065A4 (en) 2013-04-25 2016-07-20 United Technologies Corp 3D MANUFACTURING OF PARTIALLY TRANSIENT LIQUID PHASE BOND CERAMIC TURBINE COMPONENTS USING METAL BINDERS
CA2915662C (en) * 2013-07-11 2022-04-26 Tundra Composites, LLC Surface modified particulate and sintered or injection molded products
JP2016526993A (ja) 2013-07-17 2016-09-08 サノフイ 駆動機構
US9327448B2 (en) 2013-08-02 2016-05-03 Northwestern University Methods for fabricating three-dimensional metallic objects via additive manufacturing using metal oxide pastes
DE102013018182A1 (de) * 2013-10-30 2015-04-30 Voxeljet Ag Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Modellen mit Bindersystem
US20150125334A1 (en) * 2013-11-01 2015-05-07 American Hakko Products, Inc. Materials and Process Using a Three Dimensional Printer to Fabricate Sintered Powder Metal Components
DE102013019716A1 (de) * 2013-11-27 2015-05-28 Voxeljet Ag 3D-Druckverfahren mit Schlicker
US20150166277A1 (en) 2013-12-16 2015-06-18 Xerox Corporation Ejector for improved stack registration
JP6519100B2 (ja) 2014-04-23 2019-05-29 セイコーエプソン株式会社 焼結造形方法、液状結合剤、および焼結造形物
CN106255582B (zh) * 2014-04-30 2018-11-06 惠普发展公司，有限责任合伙企业 三维(3d)印刷方法
EP3140103B1 (en) 2014-05-04 2020-01-08 EoPlex Limited Multi-material three dimensional printer
US9505058B2 (en) 2014-05-16 2016-11-29 Xerox Corporation Stabilized metallic nanoparticles for 3D printing
CN204018721U (zh) 2014-07-09 2014-12-17 山东科技大学 一种金属粉末激光烧结三维打印机
JP6657601B2 (ja) * 2014-08-08 2020-03-04 株式会社リコー 立体造形用粉末材料、立体造形材料セット、及び立体造形物の製造方法
JP6606861B2 (ja) 2014-08-11 2019-11-20 株式会社リコー 積層造形用粉末及び積層造形物の製造方法
CN106794623B (zh) 2014-09-30 2019-08-06 惠普发展公司，有限责任合伙企业 用于三维印刷的颗粒组合物
US11254068B2 (en) 2014-10-29 2022-02-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional (3D) printing method
JP2016088004A (ja) 2014-11-07 2016-05-23 セイコーエプソン株式会社 三次元造形物の製造方法、三次元造形物製造装置および三次元造形物
US20160158843A1 (en) 2014-12-05 2016-06-09 Charles Frederick Yolton Method of achieving full density binder jet printed metallic articles
US9550328B2 (en) * 2014-12-22 2017-01-24 Xerox Corporation System and method for reducing or eliminating hue shift in three-dimensional printed objects
JP2016179638A (ja) * 2015-03-25 2016-10-13 株式会社リコー 立体造形用組成液、立体造形セット、立体造形物の製造装置及び立体造形物の製造方法
CN107206682B (zh) 2015-04-30 2020-11-20 惠普发展公司，有限责任合伙企业 用于产生三维彩色功能部件的方法、系统和存储介质
JP2016221682A (ja) 2015-05-27 2016-12-28 三菱レイヨン株式会社 ３ｄプリンター用フィラメント
CN106303170A (zh) 2015-05-29 2017-01-04 上海臻图信息技术有限公司 基于手机摄像头的自动拍照侧面积方法
PL3117982T3 (pl) 2015-07-16 2020-11-02 Sculpman Nv Układ i sposób drukowania 3D
CN107531935B (zh) 2015-07-23 2020-05-05 惠普发展公司，有限责任合伙企业 三维(3d)打印构建材料组合物
EP3325191B1 (en) 2015-07-24 2020-09-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Stabilizing liquid functional material for three-dimensional (3d) printing
JP2017025386A (ja) * 2015-07-24 2017-02-02 セイコーエプソン株式会社 ３次元成形物および３次元成形方法
CN105057664B (zh) * 2015-08-14 2017-10-10 东莞劲胜精密组件股份有限公司 一种3d打印粉料及3d打印方法
CN108349214A (zh) 2015-09-21 2018-07-31 纳米钢公司 渗透的分离的铁类材料
CN105364065B (zh) 2015-11-19 2017-10-10 东莞劲胜精密组件股份有限公司 一种用于3d打印的金属粉料及其制备方法以及3d打印方法
EP3394859B1 (en) 2015-12-23 2023-06-28 Henkel AG & Co. KGaA Polymer emulsion as binder for conductive composition

Also Published As

Publication number Publication date
EP3519158A1 (en) 2019-08-07
US20210197280A1 (en) 2021-07-01
BR112019010994A2 (pt) 2019-10-15
JP2020501012A (ja) 2020-01-16
US20210197269A1 (en) 2021-07-01
JP6824403B2 (ja) 2021-02-03
JP6842536B2 (ja) 2021-03-17
JP2020509157A (ja) 2020-03-26
CN109982794A (zh) 2019-07-05
EP3519125A4 (en) 2020-06-24
KR102231843B1 (ko) 2021-03-24
US20210205880A1 (en) 2021-07-08
EP3519128A1 (en) 2019-08-07
CN110198796A (zh) 2019-09-03
JP6824402B2 (ja) 2021-02-03
EP3525963A1 (en) 2019-08-21
US11583920B2 (en) 2023-02-21
CN110177638B (zh) 2022-04-22
US11389867B2 (en) 2022-07-19
JP2019534385A (ja) 2019-11-28
EP3519125B1 (en) 2022-02-23
KR20190075999A (ko) 2019-07-01
CN109982794B (zh) 2022-03-08
CN110177677B (zh) 2022-04-15
CN110177677A (zh) 2019-08-27
EP3519128A4 (en) 2020-03-25
KR20190080907A (ko) 2019-07-08
CN110177638A (zh) 2019-08-27
US20220297182A1 (en) 2022-09-22
BR112019010994B1 (pt) 2022-12-13
EP3525963A4 (en) 2020-07-08
KR102227616B1 (ko) 2021-03-12
US20230173756A1 (en) 2023-06-08
EP3519125A1 (en) 2019-08-07
EP3519158A4 (en) 2020-06-17
US11511338B2 (en) 2022-11-29
WO2018156207A1 (en) 2018-08-30
CN110198796B (zh) 2022-02-08
WO2018156143A1 (en) 2018-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BR112019010426A2 (pt) impressão tridimensional (3d)
US11577316B2 (en) Three-dimensional printing
US20190111479A1 (en) Three-dimensional printing
CN111050953B (zh) 三维(3d)打印
US20210402469A1 (en) Three-dimensional printing
US20210402468A1 (en) Three-dimensional printing
CN113490562B (zh) 三维打印
US20240131781A1 (en) Three-dimensional (3d) printing

Legal Events

Date Code Title Description
B06W Patent application suspended after preliminary examination (for patents with searches from other patent authorities) chapter 6.23 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B11D Dismissal acc. art. 38, par 2 of ipl - failure to pay fee after grant in time