CN105934341A - 用于三维打印机构建表面的覆盖件 - Google Patents

用于三维打印机构建表面的覆盖件 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于三维物体所用的打印床的覆盖件及其制造方法。该覆盖件可包括聚碳酸酯衬底，其具有一种选择性地有织纹的上表面和一种被设置成将聚碳酸酯衬底粘附到打印床的双涂层粘合层。

Description

用于三维打印机构建表面的覆盖件
相关申请的交叉引用
本申请涉及并要求于2013年7月30日提交的标题为“用于三维(3D)打印机的最优构建表面覆盖件”的美国临时专利申请No.61/859,774的较早申请日的权益和优先权。
技术领域
本发明主要涉及一种适于被设置在三维(3D)物体打印装置的构建表面或床上的覆盖件及其制造和使用方法。
背景技术
诸如利用熔融沉积造型术(FDM)的三维(3D)物体打印机之类的3D物体打印机是众所周知的。用于这种装置的打印过程包括将打印材料沉积到也被称之为打印床的打印平床上。该沉积材料可被熔融成可塑状态，通过加热喷嘴挤压并逐层构建，直到最终结果是3D物体。由于这些层被顺次地沉积在彼此的顶部上，因此，打印结果和质量取决于在打印作业的整个持续时间中使该物体与挤压机喷嘴保持对准，以确保每个堆叠层与先前的一个对齐的能力。
打印结果和质量也可取决于打印物体和打印床之间的适当粘合力。有时，打印物体的最初几层并不具有粘附到打印床的足够的粘合力，从而致使打印物体相对于打印床移位、翘曲、或剥离，继而导致失败了的或质量差的打印物体。用于已知FDM型3D打印机的打印床通常由金属、玻璃或丙烯酸制成。这些打印床并不被视为是可供消耗的，它们也并不理想地适于提供3D打印物体可牢固且一致地粘附到其上的可靠表面。因此，优选的是，在打印物体之前，预处理和/或覆盖FDM型3D打印机的打印床表面，以防止损坏该打印床并且提高打印物体在打印的持续时间中将充分地粘附于打印床的可能性。
FDM型3D打印机的制造商和用户通常要求或推荐用耐热的聚酰亚胺膜或纸胶带(画家通常所使用的)覆盖该打印床表面，和/或用头发定型剂、特殊的水溶胶或其它液体处理溶液来预处理该表面。这些应用意在将3D打印物体在打印它的同时保持到该表面以及维护住原始打印床的寿命。这些打印床覆盖材料意在提供一种在其上打印的可移除且可替换的表面，并且在某些情况下经受住会另外损伤打印床的磨损。
打印机制造商也可推荐使用用于需要较慢冷却时间的3D打印沉积材料的加热的打印床，例如ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)。通常，加热的打印床被加热到高达100-130摄氏度的温度。在这种情况下，该打印床覆盖材料必须在被暴露到该打印床的升高温度的同时能够起作用。因此，耐热的聚酰亚胺膜可被用于加热的打印床，而纸胶带则不能。诸如PLA(聚交酯)之类的其它类型的沉积材料并不被缓慢冷却且不需要耐热的覆盖材料，例如纸胶带。通常这两种常见的替代方案(耐热的聚酰亚胺膜和纸胶布)由于它们的不同特性和耐热缺陷，因而不能与不同的沉积材料可交替地使用。由此，需要可与加热的和不加热的打印床一起使用的单一类型的打印床覆盖件。
此外，存在可能源自于使用已知打印床覆盖件的多个缺点。例如，常用的耐热聚酰亚胺膜或纸胶带应用或安装在该打印床上可能是困难和繁琐的。该聚酰亚胺膜和纸胶带通常在卷轴上提供，并且需要被切割和重新确定尺寸用于它们被安装在其上的打印床。如果供应卷轴的宽度与打印床不一样宽，那么该膜或带的多个片可能需要被并排应用以覆盖住该打印床。然而，极其重要的是，该打印床表面是平坦的且与挤压机喷嘴齐平；即，挤压机喷嘴和打印床的顶面之间的间隙在该打印床的整体上需要是相同的。未能在挤压机和打印床覆盖件之间提供相同的间隙会导致有缺陷的打印物体，并且在挤压机喷嘴接触它的情况下，甚至损伤或撕裂覆盖件。因此，对于最佳的3D打印结果，需要在覆盖表面的下方或中没有重叠接缝、褶皱、折痕或气泡的情况下应用膜和纸带，这是由于这种不规则性会导致挤压机喷嘴和打印表面之间的距离的变化。由于已知的膜和纸带通常是非常薄的，因此它们很难以避免重叠和气泡的方式起作用，并且在被粘附到该打印床时可被不必要地拉伸、折叠和起皱。
源自使用聚酰亚胺膜和纸胶带的另一困难是它们可能无法提供足够大的粘合力以防止3D打印物体在打印过程期间向上移动或翘曲，从而导致有故障的或有缺陷的打印物体。作为选择，在某些情况下，聚酰亚胺膜或纸胶带提供了如此多的粘合力，使得一旦完成，该3D打印物体很难从打印表面上移除，这会导致损坏打印床覆盖件或打印装置，乃至导致人身伤害。过大的粘合力会通过聚酰亚胺膜或纸胶带的薄度而被进一步复杂化。当粘合力过大时，膜或胶带会在从其移除打印物体时或在刮除了剩余的沉积材料时受损。上述挑战会导致对频繁更换聚酰亚胺膜或纸胶带的需求。
水溶性胶是用于3D打印机床的另一已知覆盖材料。然而，这种胶的使用需要使已完成的3D打印物体暴露于水，同时它仍旧被(通过多种方法)粘附到该打印表面，以使该3D打印物体与打印表面分离开。该水施加步骤可能是低效的，这是由于(a)这是另外不需要的额外步骤，(b)对于每个打印操作都需要新施加胶，以及(c)在以下的许多情况下它可能不起作用，其中，原始打印床配备有并不容易从该打印装置移除的FDM型3D打印机床。
极度刚硬的穿孔板或FR4玻璃纤维(其通常用于制作打印电路板)仍然是当前被用作打印表面或覆盖件的其它覆盖材料。这种材料也会遭遇到移除问题。
发明内容
回应于上述挑战，申请人已经研发了一种覆盖用于三维物体的打印床的创新方法，该方法包括：在该打印床上提供粘合层；并且将聚碳酸酯衬底的下表面粘附到该粘合层。
申请人进一步研发了一种制造用于三维物体所用打印床的覆盖件的创新方法，该方法包括：提供具有上表面和下表面的聚碳酸酯衬底；以及在该聚碳酸酯衬底下表面上提供粘合层。
申请人进一步沿发了一种用于三维物体所用打印床的创新覆盖件，该覆盖件包括：具有上表面和下表面的聚碳酸酯衬底；以及设置在该聚碳酸酯衬底下表面上的粘合层。
将会理解的是，上述概括性描述和下列详细描述仅是示例性的且是解释性的，并且并不限制所要求保护的本发明。
附图说明
为了帮助理解本发明，现在将参考附图进行说明，其中，相同的附图标记指代相同的元件。附图仅是示例性的，且不应被解释为限制本发明。
图1是在被应用到打印床之后，具有根据本发明的实施例的结构的覆盖件的图示说明。
图2是在被应用到打印床之后，具有根据本发明的实施例的结构的覆盖件的侧视图。
图3是具有根据本发明的实施例的结构的覆盖件的剖视分解详图。
具体实施例
为了帮助理解本发明，现在将参考附图进行说明，其中，相同的附图标记指代相同的元件。附图仅是示例性的，并且不应被解释为限制本发明。
参考图1和图2，具有与挤压机20合作的打印床10的3D打印机可设置有覆盖件30。例如，在该打印机是一种FDM型3D打印机的情况下，该打印床10可被加热。覆盖件30可以是大致平面状的并且被确定尺寸以覆盖该打印床10的工作区域。
参考图3，可通过以通常呈片或卷供应的单个表面柔软的或粗糙的有织纹的聚碳酸酯衬底38开始制造覆盖件30。优选地，该聚碳酸酯衬底38的厚度可处于5毫米到10毫米的范围内。可对聚碳酸酯衬底38的厚度进行选择，使得该衬底是适度柔性的，但是足够刚性的以起作用。该聚碳酸酯衬底38的柔软的或粗糙的有织纹的表面优选地可具有基于ISO 4288标准的小于5微米直到25微米的Rz3粗糙度。然而，所理解的是，该聚碳酸酯衬底38的柔软的或粗糙的有织纹的表面可具有处于上述范围以外的粗糙度，而不偏离本发明的预期范围。
该聚碳酸酯衬底38可被切割成对于打印床10而言被适当确定尺寸的可工作的被确定尺寸的压制片材。接着，在可选择的步骤中，该聚碳酸酯衬底38可以是被利用二维(2D)制图法印制的子表面(相反侧)以便为该衬底提供定制颜色、设计布局、和/或产品标记。当该聚碳酸酯衬底38为透明的或至少半透明的时，可提供该可选则的2D打印。作为选择，可以以诸如黑色之类的单色供给该聚碳酸酯衬底38，在这种情况下，可以省略掉该2D打印。
接着，双涂层粘合层32可被设置在聚碳酸酯衬底38的下表面上，即，并非柔软的或粗糙的有织纹的表面。在覆盖件30旨在被用于需要使用加热的打印床10的FDM型3D打印的情况下，优选地使用一种耐热的或抗热的硅树脂双涂层粘合剂。例如，一种耐热的双涂层粘合层32可包括(1)具有上表面和下表面的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)底膜35、(2)具有上表面和下表面并被设置在该PET底膜35的上表面和该聚碳酸酯衬底38的下表面之间的第一粘合子层36、(3)具有上表面和下表面并被设置在PET底膜35的下表面上的第二粘合子层34、以及(4)被设置在第二粘合子层34的下表面上的PET保护衬里33。作为选择，当覆盖件30并不旨在与加热的打印床10一起使用时，一种在粘性和可移动性方面是可比较的双涂层粘合剂可被进行替换。
双涂层粘合层32可在卷轴上供给并通过将第一粘合子层36粘附到该聚碳酸酯衬底的(不柔软的或不粗糙的)下表面而被层压到该聚碳酸酯衬底38。在导致从聚碳酸酯衬底38上提取PET保护衬里33的层压步骤之后，该PET保护衬里可被移除以使用户能够将覆盖件30的第二粘合子层34粘附到该打印床10。由此，该PET保护衬里33保护第二粘合子层34的完整性，直到将覆盖件30应用到该打印床。制造覆盖件30中的最终步骤可以是冲切该生产印制片材(现在包括打印或非打印的聚碳酸酯衬底38和双涂层粘合层32)。
如本领域技术人员将会理解到的那样，本发明可以其它具体形式体现，而并不背离其精神或基本特征。例如，如上所述的具体体系结构仅表示本发明的一个实施方案。如上所述的功能元件和方法步骤被作为用于实施本发明的一种技术的说明性示例来提供；本领域技术人员将认识到，许多其它的实施方案均是可能的，而并不背离如在权利要求书中所阐明的本发明。此外，本发明可被作为方法、过程、用户界面、计算机程序产品、系统、设备、或其任何组合来实施。因此，本发明的公开意在说明但并不限制本发明的范围。这意味着，本发明涵盖了本发明的所有的这种修改和变型，只要它们处于所附权利要求及其等效方案的范围内即可。

Claims (21)

1.一种覆盖用于三维物体的打印床的方法，包括：
在所述打印床上提供粘合层；以及
将聚碳酸酯衬底的下表面粘附到所述粘合层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粘合层至少部分为硅树脂基的。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述粘合层包括：
具有上表面和下表面的PET底膜；
具有上表面和下表面的第一粘合子层，所述第一粘合子层被设置在所述PET底膜的上表面和所述聚碳酸酯衬底的下表面之间；以及
具有上表面和下表面的第二粘合子层，所述第二粘合子层被设置在所述PET底膜的下表面上。
4.根据要求3所述的方法，其中，所述方法还包括：
在所述第二粘合子层的下表面上提供PET保护衬里；
移除所述PET保护衬里以暴露所述第二粘合子层的下表面；以及
将所述第二粘合子层的下表面粘附到所述打印床。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一粘合子层和所述第二粘合子层为耐热的。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述聚碳酸酯衬底具有柔软的有织纹的上表面。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述聚碳酸酯衬底具有粗糙的有织纹的上表面。
8.一种制造用于三维物体所用的打印床的覆盖件的方法，包括：
提供具有上表面和下表面的聚碳酸酯衬底；以及
在所述聚碳酸酯衬底的下表面上提供粘合层。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述粘合层至少部分为硅树脂基的。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述粘合层是双涂层粘合层。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述粘合层包括：
具有上表面和下表面的PET底膜；
具有上表面和下表面的第一粘合子层，所述第一粘合子层被设置在所述PET底膜的上表面和所述聚碳酸酯衬底的下表面之间；以及
具有上表面和下表面的第二粘合子层，所述第二粘合子层的上表面被设置在所述PET底膜的下表面上。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述方法还包括：
被设置在所述第二粘合子层的下表面上的PET保护衬里。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一粘合子层和所述第二粘合子层为耐热的。
14.根据权利要求8所述的方法，其中，所述聚碳酸酯衬底具有柔软的有织纹的上表面。
15.根据权利要求8所述的方法，其中，所述聚碳酸酯衬底具有粗糙的有织纹的上表面。
16.一种用于三维物体所用的打印床的覆盖件，包括：
具有上表面和下表面的聚碳酸酯衬底；以及
设置在所述聚碳酸酯衬底的下表面上的粘合层。
17.根据权利要求16所述的覆盖件，其中，所述粘合层包括：
具有上表面和下表面的PET底膜；
具有上表面和下表面的第一粘合子层，所述第一粘合子层被设置在所述PET底膜的上表面和所述聚碳酸酯衬底的下表面之间；以及
具有上表面和下表面的第二粘合子层，所述第二粘合子层的上表面被设置在所述PET底膜的下表面上。
18.根据权利要求16所述的覆盖件，其中，所述覆盖件还包括：
被设置在所述第二粘合子层的下表面上的PET保护衬里。
19.根据权利要求18所述的覆盖件，其中，所述粘合层至少部分为硅树脂基的。
20.根据权利要求19所述的覆盖件，其中，所述第一粘合子层和所述第二粘合子层为耐热的。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述聚碳酸酯衬底具有柔软的或粗糙的有织纹的上表面。
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