CN108137920B - 三维(3d)打印复合构建材料成分 - Google Patents

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Abstract

一种三维(3D)打印复合构建材料成分包括聚合物颗粒和无机颗粒。所述聚合物颗粒是脂肪族聚酰胺。所述无机颗粒具有在大约1μm到大约100μm的范围内的平均颗粒大小。所述复合构建材料成分中的聚合物颗粒与无机颗粒的质量比在大约5:2到大约1:3的范围内。

Description

三维(3D)打印复合构建材料成分
背景技术
三维(3D)打印可以是用于根据数字模型制作三维固态物体的加法打印工艺。3D打印往往被用于快速产品原型制作、模型生成、主模生成以及小批量制造中。3D打印技术被看作是加法工艺，因为它们涉及相继材料层的组合施加。这与传统的机械加工工艺不同，传统的机械加工工艺往往依赖于去除材料来建立最终的对象。3D打印中使用的材料往往需要固化或者熔合，这对于一些材料而言可以使用热辅助挤压、熔化或烧结来实现，并且对于其它材料而言可以使用数字光投射技术来实现。其它3D打印工艺利用不同的机制(例如，打印粘合胶)来建立3D形状。
附图说明
通过参考下面的具体实施方式和附图，本公开的示例的特征将变得显而易见，在附图中，类似的附图标记对应于相似的(尽管可能并不相同的)部件。为了简洁起见，具有先前描述的功能的附图标记或特征可以或可以不结合其中出现了这些附图标记或特征的其它附图来描述。
图1是示出了本文公开的3D打印方法的示例的流程图；
图2是用于形成3D物体的(多个)层的构建材料成分的示例的半示意性截面图；
图3A到图3D是显示使用本文中公开的构建材料成分、3D打印方法和系统的示例来形成3D物体的一个层的半示意性截面图；
图3E是在执行了几次图3A到图3D之后可以形成的3D物体的示例的半示意性截面图；
图4是图3C的部分的放大半示意性切开截面图；
图5是图3E的3D物体的透视图；
图6是可以在本文中公开的3D打印方法的示例中使用的3D打印系统的示例的简化示意性等距视图。
图7是显示利用复合构建材料成分(1:1质量比的聚酰胺12:AA-18氧化铝粉)的示例形成的零件的部分的示例的显微图像(以500x的放大率)。
图8是描绘不同温度下的示例试样和比较性示例试样的刚度(N/m)的曲线图；以及
图9是描绘不同温度范围下的示例试样和比较性示例试样的热膨胀系数(CTE，μm/(m·℃)的柱状图。
具体实施方式
文中公开了三维(3D)打印构建材料成分的示例。3D打印构建材料成分是聚合物颗粒和无机颗粒的复合物。聚合物颗粒是具有低熔化温度(例如，从大约80℃到大约300℃)和低熔体粘度的脂肪族聚酰胺，而无机颗粒材料具有高熔化温度(例如，通常高于1000℃)，并且具有可被熔化的聚合物颗粒润湿的表面。
无机颗粒的表面化学性质可能对该表面可被熔化的聚合物颗粒润湿有贡献。例如，氧化铝(文中公开的无机颗粒的一个示例)在表面处可以具有羟基(-OH基)群，并且可以充当弱酸。脂肪族聚酰胺在其主链结构中具有酰胺基(-CO-NH2-)。酰胺基是可以通过酸碱相互作用或者氢键键合而对氧化铝表面具有高亲合性的潜在基底。文中公开的无机颗粒的其它示例也具有使熔化的聚合物颗粒能够润湿其表面的适当表面化学性质。
聚合物颗粒的“低熔体粘度”是指聚合物熔体具有使其能够充当在与无机颗粒接触时能够将无机颗粒润湿透(例如，在无机颗粒之间发生毛细作用)的自由流动的流体的粘度。熔体聚合物的粘度取决于温度。在示例中，在3D构建期间聚合物颗粒的熔体粘度(在从大约180℃到大约200℃的范围内的工作温度下)在从大约50Pa·s(帕斯卡-秒)到大约350Pa·s的范围内。聚合物颗粒的低熔体粘度还对聚合物颗粒将复合构建材料中的无机聚合物中的提高的比例分数润湿的能力有贡献。
在3D打印期间，聚合物颗粒和无机材料的这些特性使得聚合物颗粒能够快速地熔化，并且容易地润湿无机颗粒的表面，而不使无机颗粒熔化。在示例中，聚合物熔体能够在从不到一秒(例如，从大约10毫秒(ms)到大约30ms)到几分钟的时间内润湿无机颗粒，具体取决于聚合物熔体粘度以及所要润湿的无机材料的体积。对于大约100μm厚的个体复合构建材料层而言，快速润湿可以在从<1秒到5秒的范围内。
同样在3D打印期间，熔化的聚合物颗粒的聚合形成了连续的聚合物相，并且无机颗粒能够插入到连续的聚合物相中。在存在无机颗粒的情况下，聚合物相的回流时间可能增大，因为无机颗粒能够充当聚合物流动的障碍物。时间增大并不显著，并且因而无机颗粒的存在并不显著提高聚合物的熔体粘度，也就不会显著增大加热和/或熔合时间(即，打印速度不会受到不利影响)。
如前所述，脂肪族聚酰胺聚合物颗粒能够被熔化，并且快速润湿无机颗粒。可以出乎意料地发现，这种相互作用并未利用经常用于增强聚合物基质和无机填充颗粒之间的粘附的任何互溶剂(例如，硅烷偶联剂)。
文中公开的复合构建材料的聚合物颗粒和无机颗粒被混合到一起，但是并未化合成既含有聚合物又含有无机材料的单一构建材料颗粒。相反，所述材料的化合是在3D打印过程期间发生的，此时聚合物颗粒熔化，并且无机颗粒变得嵌入到聚合物熔体内。
具有嵌入于其中的无机颗粒的聚合物熔体的凝固形成了3D物体的个体熔合层，该层由聚合物-无机复合材料构成。所产生的3D物体表现出了增强的机械特性，例如，提高的刚度、在升高的温度下的提高的尺寸稳定性(例如，形状、大小等)、以及降低的热膨胀系数(CTE)。降低的CTE还可以使由在打印过程期间可能跨越制造基床(或者其它支座)出现的温度梯度所引起的3D物体的热翘曲的程度降至最低。
例如，由文中公开的复合构建材料成分的示例形成的3D物体可以在最高可达聚合物颗粒的熔点的温度下表现出与无机颗粒质量分数成正比的材料刚度的提高，并且在聚合物基质热稳定的温度(例如，从0到120℃，具体取决于所使用的聚合物颗粒)下表现出热膨胀系数(CTE)的降低。在升高的温度下维持的示例性3D物体的材料刚度的提高以及在各种温度下示例性3D物体的热膨胀系数的降低指示聚合物颗粒和无机颗粒的混合物可以显著改进由聚合物颗粒所打印的3D物体的机械特性和尺寸稳定性。
在图1中描绘了3D打印方法100的示例，并且在图3A到图3E中示出了在整个方法100中使用的打印系统10的示例。应当理解，文中将详细讨论图1所示的方法100，并且在一些实例中，将结合图1讨论图2以及图3A到图3E。
如图1(在附图标记102处)和图3A所示，方法100的示例包括使用3D打印系统10施加复合构建材料成分12。在图3A所示的示例中，复合构建材料成分12的一个层14已经被施加，如下文将更详细讨论的。
复合构建材料成分12的示例包括聚合物颗粒9以及与聚合物颗粒9混合的无机颗粒11，如图2所示。颗粒9、11被作为单独的颗粒9、11而混合到一起，但是并不处于化合状态(即，单个颗粒既包括聚合物又包括无机材料)。
聚合物颗粒9可以选自具有低熔化温度和低熔体粘度的任何聚合物颗粒。适当的聚合物颗粒9的低熔化温度在从大约80℃到大约300℃的范围内。在一些示例中，聚合物颗粒9具有处于给定范围内的尖锐的熔化峰值(即，明确定义的熔化温度)。
在示例中，适当的聚合物颗粒9的低熔体粘度在从大约50Pa·s(帕斯卡-秒)到大约350Pa·s的范围内(在180℃到大约200℃的温度下)。
适当的聚合物颗粒9的一些示例包括脂肪族聚酰胺。脂肪族聚酰胺(PA)的一些具体示例包括PA 11/尼龙11、PA 12/尼龙12、PA 6/尼龙6、PA 8/尼龙8、PA 9/尼龙9、PA 66/尼龙66、PA 612/尼龙612、PA 812/尼龙812、PA912/尼龙912等。在示例中，脂肪族聚酰胺是PA11/尼龙11或PA 12/尼龙12或其混合物。在另一示例中，脂肪族聚酰胺是PA 12/尼龙12。
在示例中，聚合物颗粒9具有在从大约1μm到大约250μm的范围内的平均颗粒大小。在一些实例中，聚合物颗粒大小的上限是200μm。在另一示例中，聚合物颗粒9具有在从大约10μm到大约100μm的范围内的平均颗粒大小。
无机颗粒11可以选自具有高熔化温度并且具有可被熔化的聚合物颗粒9润湿的表面的无机颗粒。
无机颗粒11的高熔化温度可以为至少1000℃。在一些示例中，无机颗粒11的熔化温度远高于1000℃，其示例包括大约2070℃、大约2800℃或者更高。
适当的无机颗粒11的一些示例包括金属氧化物、半导体氧化物、无机玻璃、碳化物、氮化物、硼化物或其组合。一些具体示例包括氧化铝(Al2O3)、Na2O/CaO/SiO2玻璃(碱石灰玻璃)、二氧化硅(SiO2)、氧化锆(ZrO2)、二氧化钛(TiO2)或其组合。作为一种适当组合的示例，可以将30wt％的玻璃与70wt％的氧化铝混合。
无机颗粒11具有在从大约1μm到大约100μm的范围内的平均颗粒大小。在另一示例中，无机颗粒11是具有在从大约3μm到大约40μm的范围内的颗粒大小的颗粒。在又一示例中，无机颗粒11是具有在从大约5μm到大约20μm的范围内的颗粒大小的颗粒。
就大小而言，无机颗粒11的大小可以不同于或类似于聚合物颗粒9。在使用大小不同的颗粒9、11时，意味着无机颗粒11的平均颗粒大小和聚合物颗粒9的平均颗粒大小相差超过大约10μm。对于不同大小的颗粒9、11而言，聚合物颗粒9可以是两种颗粒9、11中的较大者。无机颗粒11可以比聚合物颗粒9重，并且因此为了获得成分12的适当质量比(如下所述)，较小的无机颗粒11可以是合乎需要的。此外，较小的无机颗粒11可以填充较大的聚合物颗粒9之间的空间或空隙，这样可以有助于实现大体上均匀的混合。在使用大小类似的颗粒9、11时，意味着无机颗粒11的平均颗粒大小和聚合物颗粒9的平均颗粒大小相差不超过大约10μm。聚合物颗粒9和无机颗粒11之间的最小大小差异可以使得无机颗粒11能够被大体上均匀地与聚合物颗粒9混合。
复合构建材料成分12中的聚合物颗粒9与无机颗粒11的质量比(聚合物颗粒:无机颗粒)在从大约5:2到大约1:3的范围内。在示例中，复合构建材料成分12中的聚合物颗粒9与无机颗粒11的质量比(聚合物颗粒:无机颗粒)在从大约1:1到大约1:2的范围内。在示例中，聚合物颗粒9和无机颗粒11两者在整个复合构建材料成分12中均匀分布。
构成复合构建材料成分12的颗粒9、11的形状可以是相同或者不同的。在示例中，构建材料成分12的颗粒9、11具有球形或者接近球形的形状。具有>0.84的圆球度的构建材料成分12颗粒在文中被认为是球形或者接近球形的。因而，具有<0.84的圆球度的任何构建材料成分12颗粒是非球形的。在颗粒9、11为球形时，颗粒大小是指球形颗粒9、11的直径。在颗粒9、11为非球形时，颗粒大小是指非球形颗粒9、11的平均直径(即，跨越非球形颗粒的多个尺寸的平均值)或者有效直径(即，与非球形颗粒9、11具有相同的质量和密度的球的直径)。
在示例中，复合构建材料成分12由聚合物颗粒9和无机颗粒11构成，并且没有其它组分。在另一示例中，复合构建材料成分12由聚合物颗粒9和无机颗粒11以及混合在颗粒之间的电荷剂和/或助流剂和/或抗氧化剂构成。
可以添加电荷剂以抑制摩擦起电。适当电荷剂的示例包括脂肪族胺(其可以是乙氧基)、脂肪族酰胺、季铵盐(例如，山嵛基三甲基氯化铵或椰油酰胺丙基甜菜碱)、磷酸酯、聚乙二醇酯或多元醇。一些适当的市面可得的电荷剂包括
Figure BDA0001618141910000061
FA 38(基于自然的乙氧基化烷基胺)、
Figure BDA0001618141910000062
FE2(脂肪酸酯)和
Figure BDA0001618141910000063
HS1(烷基磺酸盐)，它们当中的每者均可从Clariant有限公司获得。在示例中，基于构建材料成分12颗粒的总wt％以在从大于0wt％到小于5wt％的范围内的量添加电荷剂。
可以添加助流剂以提高构建材料成分12的涂覆流动性。在构建材料成分12颗粒的大小小于25小上时，助流剂可能尤其符合需要。助流剂通过减小摩擦力、横向阻力以及摩擦电荷积聚(通过提高颗粒电导率)而提高构建材料成分12的流动性。适当助流剂的示例包括磷酸三钙(E341)、粉末状纤维素(E460(ii))、硬脂酸镁(E470b)、碳酸氢钠(E500)、亚铁氰化钠(E535)、亚铁氰化钾(E536)、亚铁氰化钙(E538)、骨质磷酸盐(E542)、硅酸钠(E550)、二氧化硅(E551)、硅酸钙(E552)、三硅酸镁(E553a)、滑石粉(E553b)、铝硅酸钠(E554)、硅酸钾铝(E555)、铝硅酸钙(E556)、膨润土(E558)、硅酸铝(E559)、硬脂酸(E570)、二氧化钛、氧化锌或聚二甲硅氧烷(E900)。在示例中，助流剂是基于构建材料成分12的总wt％以最高达2wt％的量添加的，或者可以是基于构建材料成分12颗粒的总wt％以在从0.5wt％到1wt％的范围内的量添加的。
现在参考图3A，用于形成3D物体的打印系统10包括供应基床(包括复合构建材料成分12的供应)、输送活塞18、辊子20、制造基床(具有接触表面23)和制造活塞24。尽管未示出，但是打印系统10还可以包括中央制造/构建基床以及两个侧供应基床。作为示例，第一供应基床可以被提升到高于中央制造基床，中央制造基床又被提升到高于第二供应基床。在该示例中，辊子可以沿适当的方向移动，以将构建材料成分12(从第一供应基床)推到中央制造基床上，其中，多于的构建材料成分12则被推到第二供应基床上(即，处于较低位置的供应基床)。在该示例中，可以使基床的定位以及所述过程发生反转。
在打印系统10中，物理元件中的每者可以操作连接至打印系统10的中央处理单元(CPU)。中央处理单元(例如，运行存储在非暂态有形计算机可读存储介质上的计算机可读指令)对被表示为打印机的寄存器和存储器内的物理(电子)量的数据进行操纵和转换，以控制物理元件来建立3D物体。用于复合构建材料成分12、液体功能材料26等的选择性输送的数据可以从所要形成的3D物体的模型导出。
输送活塞18和制造活塞24可以是相同类型的活塞，但是它们被编程为朝相反的方向移动。在示例中，在要形成3D物体的第一层时，输送活塞18可以被编程为将预定量的复合构建材料成分12从供应基床16的开口内推出，并且制造活塞24可以被编程为朝输送活塞18的相反方向移动，从而增加制造基床22的深度。
输送活塞18将前进足够量，从而在辊子20将复合构建材料成分12推入到制造基床22中并推到接触表面23上时，使得制造基床22的深度足以使得在基床22中形成构建材料成分12的层14。辊子20能够使复合构建材料成分12铺展到制造基床22中，以形成在厚度上相对均匀的层14(如图1和图3A中的附图标记102处所示)。在示例中，层14的厚度在从大约10μm到大约500μm的范围内，尽管也可以使用更薄(例如，5μm)或者更厚(例如，800μm)的层。在另一个示例中，层14的厚度可以在从大约110μm到大约150μm的范围内。
如上所述，复合构建材料成分12包括多个聚合物颗粒9和多个无机颗粒11的混合物。
应当理解，辊子20是可以被其它工具代替的构建材料分配器，替代工具例如是可能符合铺展不同类型的粉末的需要的刮板或者辊子和刮板的组合。在施加复合构建材料成分12时，可以使用0.1英寸/秒到100英寸/秒的横越速度。在示例中，横越速度约为5英寸/秒。
所示的供应基床22只是一个示例，并且另一适当输送系统可以代替供应基床22向制造基床22供应复合构建材料成分12。其它适当输送系统或分配器的示例包括送料斗、螺旋输送器等。
所示的制造基床22也只是一个示例，并且可以被诸如压盘、打印基床、玻璃板或者另一构建表面之类的另一支承构件代替。
在复合构建材料成分12的层14被引入到制造基床22中之后，可以使层14受到加热(如图1和图3B中的附图标记104处所示)。执行加热(例如，通过经由辐射源34(图3D)暴露于辐射36下)以对复合构建材料成分12进行预加热(但不熔化/熔合)，并且因而希望加热温度低于复合构建材料成分12的聚合物颗粒9的熔点。因而，所选择的温度将取决于所使用的聚合物颗粒9。作为示例，加热温度可以是从比聚合物颗粒9的熔点低大约5℃到比聚合物颗粒9的熔点低大约50℃。在示例中，加热温度在从大约130℃到大约180℃的范围内。在另一示例中，加热温度在从大约150℃到大约160℃的范围内。
对复合构建材料成分12的层14进行预加热可以使用将制造基床22中的所有复合构建材料成分12都暴露于热量的任何适当热源来完成。热源的示例包括诸如可视/红外光源、微波等的电磁辐射源、或者被置入制造基床22和供应基床16中的电阻式加热器。可以使用预加热来确保复合构建材料成分12处于均匀的温度下，其可以有助于改善循环时间。
在对层14进行预加热之后，将液体功能材料26选择性地施加在层14中的复合构建材料成分12的至少一部分上，如图1和图3C中的附图标记106处所示。液体功能材料26的选择性施加使复合构建材料成分12图案化。可以根据所要形成的3D物体的层40的截面(平行于接触表面23)的图案而选择性地施加液体功能材料26。
液体功能材料26(包括文中将进一步讨论的活性材料)增强电磁辐射36的吸收，将所吸收的电磁辐射36转换为热能，并且促进热量向与液体功能材料26接触的(即，区域/部分30中的)构建材料成分12的转移。在示例中，液体功能材料26将区域/部分30中的复合构建材料成分12的温度充分提高到聚合物颗粒9的熔点以上，从而允许聚合物颗粒9快速熔化。熔化的聚合物将无机颗粒11的表面润湿。更具体而言，随着聚合物颗粒9的熔化，它们联合起来以产生嵌入了无机颗粒11的连续相聚合物。在熔化时，聚合物颗粒9熔合到一起，从而将无机颗粒11俘获到连续相聚合物的点阵中。
具有嵌入于其中的无机颗粒11的连续相聚合物的冷却和凝固形成了3D物体的层40。该层40由具有嵌入于其中的无机颗粒11的凝固的聚合物的复合物构成。与由没有无机颗粒11的相同的聚合物颗粒9构建的层相比，层40可以表现出增强的机械特性和热特性。
图4是图3C的部分的半示意性切开截面图。应当理解，该截面垂直于接触表面23，而且与将要形成的层40的图案的截面不同。图4中的视图示出了在液体功能材料26施加在接触表面23上之后的接触表面23上的复合构建材料成分12中的一些。如所示，液体功能材料26渗透到部分30内的构建材料成分12的颗粒9、11'之间的空隙中的至少一些空隙中。液体功能材料26能够增强部分30中的复合构建材料成分12的熔化、熔合、固化等。在部分/区域32中，颗粒9、11尚未被施加液体功能材料26。
如图3C所示，液体功能材料26可以是从喷墨敷料器28(例如，热喷墨打印头或者压电喷墨打印头)分配的。尽管图3C中示出了单个喷墨敷料器28，但是应当理解可以使用跨越制造基床22的宽度的多个喷墨敷料器。(多个)喷墨敷料器28可以附接至移动XY台或平移托架(两者都未示出)，其使(多个)喷墨敷料器28移动到邻近制造基床22，从而将液体功能材料26沉积到(多个)期望的区域中。
(多个)喷墨敷料器28可以被编程为接收来自中央处理单元的命令，以及根据所要形成的3D物体的层的截面的图案沉积液体功能材料26。如文中所使用的，所要形成的3D物体的层的截面是指平行于接触表面23的截面。(多个)喷墨敷料器28选择性地将液体功能材料26施加到层14中的要被熔合起来以形成3D物体的一个层40的那些部分上。作为示例，如果要将第一层40的形状塑造成立方体或圆柱体，那么液体功能材料26将被分别按照方形图案或者圆形图案(从顶部来看)沉积到复合构建材料成分12的层14的至少一部分上。在图3C所示的示例中，液体功能材料26被按照方形图案沉积到层14的区域或部分30上，而非区域或部分32上。
在文中公开的示例中使用的液体功能材料26是基于水的。液体功能材料26的含水性质和特定组分增强了液体功能材料26的润湿特性，即使在复合构建材料成分12(其在一些示例中可以是疏水性的)上亦如此。这使得液体功能材料26能够被更均匀地打印在复合构建材料成分12表面之上。
适当的液体功能材料26的示例是包括辐射吸收剂(即，电磁辐射吸收体或者活性材料)的基于水的分散质。辐射吸收剂可以被选择为吸收电磁波谱中的任何波长。作为示例，辐射吸收剂能够吸收IR辐射(即，大约700nm到大约1mm的波长，包括近IR辐射(即，大约750nm到大约1.4nm的波长))、紫外辐射(即，大约10nm到大约380nm的波长)、可见辐射(即，大约390nm到大约700nm的波长)、微波辐射(即，大约1nm到大约1m的波长)、无线电辐射(即，大约1m到大约1000m的波长)或其组合。在示例中，辐射吸收剂可以被选择为吸收具有从大约100nm到大约1mm、或者从大约200nm到大约3000nm的范围内的波长的光学辐射，例如UV到IR。辐射吸收剂的示例可以是感受器，例如炭黑、石墨、磁铁矿和/或各种铁氧化物。炭黑也可以被用作IR(包括近IR)辐射吸收体。其它适当辐射吸收体的示例包括近红外光吸收染料或色素或者任何适当颜色的可见染料。
近红外着色剂的一些示例是由Fabricolor、Eastman Kodak或Yamamoto生产的，并且这些着色剂中的任一种可以用于液体功能材料26中。作为一个示例，液体功能材料26可以是包含炭黑作为活性材料的墨水型制剂。该墨水型制剂的示例在市面上被称为CM997A、516458、C18928、C93848、C93808等，它们全部可从Hewlett-Packard公司获得。其它基于色素的墨水的示例包括可从HP公司获得的市面可得的墨水CM993A和CE042A。
存在于液体功能材料26中的活性材料的量可以基于液体功能材料26的总wt％在从大约0.1wt％到大约15wt％的范围内。在其它示例中，存在于液体功能材料26中的活性材料的量在从大于1.0wt％直至大约10.0wt％的范围内。在其它示例中，存在于液体功能材料26中的活性材料的量在从大于3.0wt％直至大约5.0wt％的范围内。应当相信，这些活性材料/色素载入在使液体功能材料26具有喷射可靠性和电磁辐射吸收效率之间提供了平衡。当活性材料存在于墨水型制剂中时，被添加到液体功能材料26的墨水型制剂的量可以被选择为使得液体功能材料26中的活性材料的量处于给定范围内。
液体功能材料26还可以包括额外的组分。例如，液体功能材料26可以包括表面活性剂、共溶剂、杀生物剂、保湿剂、抗结垢剂或其组合。
(多种)表面活性剂可以用于改善液体功能材料26的润湿特性。适当表面活性剂的示例包括基于炔二醇化学试剂的可自乳化的非离子湿润剂(例如，来自Air Products andChemicals公司的
Figure BDA0001618141910000111
SEF)、非离子氟表面活性剂(例如，以前被称为ZONYL FSO的来自DuPont的
Figure BDA0001618141910000112
氟表面活性剂)及其组合。在其它示例中，表面活性剂是乙氧基低泡沫润湿剂(例如，来自Air Products and Chemical公司的
Figure BDA0001618141910000113
440或
Figure BDA0001618141910000114
CT-111)或者乙氧基润湿剂和分子消泡剂(例如，来自Air Products andChemical公司的
Figure BDA0001618141910000115
420)。其它适当表面活性剂包括非离子润湿剂和分子消泡剂(例如，来自Air Products and Chemical公司的
Figure BDA0001618141910000116
104E)或者可溶于水的非离子表面活性剂(例如，来自Dow Chemical公司的TERGITOLTMTMN-6)。在一些示例中，可能希望利用具有低于10的亲水-亲油平衡值(HLB)的表面活性剂。
不管是使用单一表面活性剂还是表面活性剂的组合，液体功能材料26中的表面活性剂的总量可以基于液体功能材料26的总wt％在从大约0.2wt％到大约1.5wt％的范围内。在另一示例中，表面活性剂的总量在从大约0.5wt％到大约1.4wt％的范围内。
表面活性剂的类型和量可以被选择为使得与构建材料成分12的接触线的接触角小于90°。在一些实例中，接触角可以小于45°，该角度可能是合乎需要的以确保利用液体功能材料26来润湿构建材料成分12。
共溶剂可以被包括在液体功能材料26中以在液体功能材料26被施加到复合构建材料成分12之后加速液体功能材料26的汽化。共溶剂的一些示例包括1-(2-羟乙基)-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、1,5-戊二醇、三甘醇、四甘醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,6-己二醇、三丙二醇甲醚、N-甲基吡咯烷酮、乙氧基甘油-1(LEG-1)及其组合。在示例中，选择2-吡咯烷酮作为共溶剂。
(多种)共溶剂可以基于液体功能材料26的总wt％以从大约1wt％到大约50wt％的范围内的总量存在于液体功能材料26中。
适当杀生物剂的示例包括1,2-苯并异噻唑啉-3-酮(例如，来自Arch Chemicals公司的
Figure BDA0001618141910000117
GXL)、季胺化合物(例如，全部来自Lonza有限公司的
Figure BDA0001618141910000118
2250和2280、
Figure BDA0001618141910000119
50-65B和
Figure BDA00016181419100001110
Figure BDA00016181419100001111
250-T)的水溶液以及甲基异噻唑酮的水溶液(例如，来自Dow Chemical公司的
Figure BDA0001618141910000121
MLX)。可以相对于液体功能材料26的总wt％以从大约0.05wt％到大约0.5wt％的范围内的任何量添加杀生物剂或者抗菌剂。
在保湿剂被包括在液体功能材料26中时，其以从大约0.1wt％到大约50wt％的范围内的量存在。适当保湿剂的示例包括二-(2-羟乙基)-5、5-二甲基乙内酰脲(例如，来自Lonza公司的
Figure BDA0001618141910000122
DHF)、丙二醇、己二醇、丁二醇、三乙酸甘油酯、乙烯醇、新琼二糖、甘油、山梨糖醇、木糖醇、麦芽糖醇、聚葡萄糖、皂树皮提取物、甘油、2-甲基-1,3-丙二醇及其组合。
抗结垢剂可以被包括在液体功能材料26中。结垢是指热喷墨打印头的加热元件上的干了的墨水(例如，液体功能材料26)的沉积。包括(多种)抗结垢剂有助于避免结垢的积聚。适当抗结垢剂的示例包括油醇聚醚-3-磷酸酯(例如，来自Croda的市面可得的CRODAFOSTM O3A或CRODAFOSTM N-3酸)或者油醇聚醚-3-磷酸酯和低分子量(例如，<5000)聚丙烯酸聚合物(例如，来自Lubrizol的市面可得的CARBOSPERSETM K-7028聚丙烯酸酯)的组合。不管使用单一抗结垢剂，还是使用抗结垢剂的组合，液体功能材料26中的(多种)抗结垢剂的总量都可以基于液体功能材料26的总wt％在从大于0.20wt％到大约0.7wt的范围内。在示例中，油醇聚醚-3-磷酸酯以从大约0.20wt％到大约0.60wt％的范围内的量被包括，并且低分子量聚丙烯酸聚合物以从大约0.005wt％到大约0.2wt％的范围内的量被包括。
液体功能材料26的其余部分为水。在示例中，水的量在从液体功能材料26的总重量的大约70wt％到大约95wt％的范围内。然而，应当理解，水的量可以变化，具体取决于其它液体功能材料成分的量。
液体功能材料26可以是有色(例如，CMYK)喷墨墨水或者是弱有色(即，在可见范围内几乎没有颜色)喷墨墨水。表1提供了有色液体功能材料26的一些示例。
Figure BDA0001618141910000123
Figure BDA0001618141910000131
尽管图3C示出了单一液体功能材料26，但是应当理解可以使用多种流体。例如，可以使用具有不同功能的不同流体。作为示例，液体功能材料26可以用于提供颜色，并且另一种液体功能材料26可以用于并入活性物质以实现熔合增强。
在液体功能材料26被选择性地施加到期望的区域或部分30中之后，使复合构建材料成分12的层14(即，整个层14)和被施加到其至少一部分的液体功能材料26暴露于电磁辐射36，由此使得至少复合构建材料成分12的与液体功能材料26接触的部分(即，区域/部分30中)至少部分地熔合(如图1中的附图标记108处所示)。这在图3D中被示出。应当理解，在示例中，可以从预加热(图3B)到施加液体功能材料26(图3C)、并且在曝光期间(图3D)连续施加电磁辐射36。
除了使用所施加的辐射源34之外，还可以对制造基床22(图3系列)/支承构件60(图6)进行加热(如果希望进一步加热的话)。多辐射和/或加热源的示例包括固定头顶IR-可见光灯、处于供应基床和制造基床16、22中的电阻式加热器以及能够在制造基床22之上通过的移动/巡回可见光-IR灯。单辐射源34的示例是在制造基床22之上反复移动以使复合构建材料成分12暴露于辐射36和热量的巡回灯(即，没有任何固定灯)。
此外，应当理解，构建材料成分12的不具有施加于其上的液体功能材料26的部分32对所施加的辐射36吸收得很少。例如，复合构建材料成分12可以吸收所施加的辐射36的大约8％到大约10％。因而，(多个)部分32内的构建材料颗粒9、11一般不超过构建材料颗粒9、11中的任一者的熔点，并且不会熔化/熔合/固化。
图3A到图3D所示的3D打印方法是逐层构建方案，并且光学辐射(例如UV到IR，其具有从大约100nm到大约1mm、或者从大约200nm到大约3000nm的范围内的波长)可能是合乎需要的。然而，应当理解，电磁辐射36可以在从UV-可见光到红外的范围内，其包括例如中间红外辐射和近红外辐射到微波再到射频(RF)辐射。电磁辐射36是从辐射源34发射的，辐射源34例如是IR或近IR固化灯、发射可见光和近-IR范围内的光的卤素灯、IR或近IR发光二极管(LED)、微波或RF炉、或者具有期望的电磁波长的激光器。在示例中，光源电磁波长在从大约100nm(UV)到大约10大约的范围内。在另一示例中，光源是具有大约800nm的波长的近红外光源。在又一示例中，辐射源34是具有大约2具有的波长的红外光源。辐射源34可以被附接至例如托架，所述托架还固定着喷墨敷料器28。托架可以将辐射源34移动到与制造基床22相邻的位置。辐射源34可以被编程为接收来自中央处理单元的命令，并使层14和所施加的液体功能材料26暴露于电磁能量36。
例如，施加辐射36的持续时长或者能量曝光时间可以取决于下述因素中的一者或多者：辐射源34的特点、复合构建材料成分12的特点和/或液体功能材料26的特点。
由暴露于辐射36而导致的熔化和熔合形成了所要形成的3D物体50(图3E和图5)的一个层40。
如果期望形成3D物体50的后续层，那么可以在三维物体50的层40上施加复合构建材料成分12的另一层(如图1中的附图标记110处所示)。复合构建材料成分12的另一层/附加层可以被暴露于辐射36，以进行预加热(如图3B所示)。在对复合构建材料成分12的该层进行预加热之后，将液体功能材料26选择性地施加到构建材料成分12的另一层的至少一部分上，如图1中的附图标记112处和图3C中所示。在液体功能材料26被选择性地施加到(多个)期望区域或部分中之后，使复合构建材料成分12的层(即，整个构建材料成分12的层)和被施加到其至少一部分的液体功能材料26暴露于电磁辐射36，由此使得至少复合构建材料成分12的另一层的与液体功能材料26接触的部分内的聚合物颗粒9至少部分地熔化并且熔合(如图1中的附图标记114处和图3D中所示)。从暴露于辐射36而导致的熔化和熔合形成了包封无机颗粒11的连续聚合物相。在使连续聚合物相(其中具有无机颗粒11)凝固后，形成了3D物体50的第二层42(图3E和图5)。
应当理解，图1的附图标记110到114可以重复期望的次数，从而建立后续层42、44、46(图3E和图5)，并且最终形成3D物体50。应当理解，在能量施加期间从构建材料成分12的在上面已经输送了液体功能材料26或者液体功能材料26已经渗透的部分30吸收的热量可以传播到先前凝固的层，例如层40，从而使得该层内的聚合物中的至少一些被加热到超过其熔点。该效应有助于在3D物体50的相邻层之间建立强的层间接合。
应当理解，后续形成的层42、44、46可以具有任何期望的形状和/或厚度，并且可以与任何其它层40、42、44、46相同或者不同，具体取决于所要形成的3D物体50的大小、形状等。
如图3E所示，在后续层42、44、46已经形成时，输送活塞18被推到更接近输送基床16的开口，并且输送基床16中的构建材料成分12的供应减少(例如，与方法100开始时的图3A相比)。制造活塞24被推到离制造基床22的开口更远，以便容纳构建材料成分12的后续层以及选择性地施加的液体功能材料26。由于构建材料成分12中的至少一些在形成每个层40、42、44、46之后保持未被熔合，制造基床22中的3D物体50至少部分地被未熔合的构建材料成分12围绕。
在形成3D物体50之后，其被从制造基床22移出，并且暴露于从3D物体50去除未熔合的构建材料成分12的清洁过程。清洁过程的一些示例包括刷、喷水清洁、超声波清洁、吹风及其组合。留在制造基床22中的未熔合的构建材料成分12可以被再利用，其部分地取决于工艺条件。在示例中，使用过的未熔合的构建材料成分12在与新鲜的构建材料成分12按照最高可达大约80:20的比例(即，80％用过的，20％新鲜的)进行混合时可以被再利用。
在一些示例中，3D物体50还可以暴露于退火过程。可以在低于聚合物颗粒9的熔化温度(对于晶体聚合物)或者低于聚合物颗粒9的玻璃态转化温度(对于非晶聚合物)的温度上完成对3D物体50的退火。使3D物体50暴露于略低于(例如，低5℃到低约60℃)聚合物颗粒9的熔化温度或玻璃态转化温度的温度可以有助于缓解内置应力。
图5示出了3D物体50的透视图。层40、42、44、46中的每者包括嵌入于其中的熔合9和颗粒11。
现在参考图6，描绘了打印系统10'的另一示例。系统10'包括控制加法打印系统10'的总体操作的中央处理单元(CPU)56。作为示例，中央处理单元56可以是例如经由通信总线(未示出)耦合至存储器52的基于微处理器的控制器。存储器52存储计算机可读指令54。中央处理单元56可以执行指令54，因而可以根据指令54控制系统10'的操作。
在该示例中，打印系统10'包括喷墨敷料器28，其用于将液体功能材料26选择性地输送/施加到设置在支承构件60上的复合构建材料成分12的层14(在该图中未示出)。在示例中，支承构件60具有在从大约10cm×10cm到高达大约100cm×100cm的范围内的尺寸，尽管取决于所要形成的3D物体50，支承构件60可以具有更大或更小的尺寸。
中央处理单元56根据输送控制数据58控制液体功能材料26到构建材料成分12的层14的选择性输送。
在图6所示的示例中，应当理解，喷墨敷料器28是打印头，例如热打印头或者压电喷墨打印头。喷墨敷料器28可以是按需喷射打印头或者连续喷射打印头。
喷墨敷料器28可以用于选择性地输送液体功能材料26。如上所述，液体功能材料26包括含水载质(例如水)，并且在一些实例中还包括其它适当组分，例如共溶剂、表面活性剂等，以促进其经由喷墨敷料器28的输送。
在一个示例中，喷墨敷料器28可以被选择为以从大约300点/英寸(DPI)到大约1200DPI的范围内的分辨率输送液体功能材料26的液滴。在其它示例中，喷墨敷料器28可以被选择为能够以更高或更低的分辨率输送液体功能材料26的液滴。
喷墨敷料器28可以包括喷嘴阵列，喷墨敷料器28能够通过所述喷嘴阵列选择性地喷射流体的液滴。在一个示例中，每一液滴可以约为大约10皮升(pl)/液滴，尽管可以设想可以使用更高或者更低的液滴大小。在一些示例中，喷墨敷料器28能够输送可变大小的液滴。
喷墨敷料器28可以是打印系统10'的不可分割的部分，或者其可以是用户可更换的。在喷墨敷料器28是用户可更换的时，可以将其从适当的分配器接收器或接口模块(未示出)中拆除，也可以将其插入到适当的分配器接收器或接口模块中。
在打印系统10'的另一示例中，可以使用单个喷墨打印头选择性地输送不同的液体功能材料流体26。例如，打印头的第一组打印头喷嘴可以被配置为输送流体26中的一种流体，并且打印头的第二组打印头喷嘴可以被配置为输送流体26中的另一种流体。
如图6所示，喷墨敷料器28具有使其能够在页面范围阵列配置中跨越支承构件60的整个宽度的长度。在示例中，页面范围阵列配置是通过多个喷墨敷料器28的适当布置实现的。在另一示例中，页面范围阵列配置是通过具有喷嘴阵列的单个喷墨敷料器28实现的，所述喷嘴阵列具有使这些喷嘴能够跨越支承构件60的宽度的长度。在打印系统10'的其它示例中，喷墨敷料器28可以具有不能使其跨越支承构件60的整个宽度的较短长度。
尽管在图6中未示出，但是应当理解，喷墨敷料器28可以安装在可移动托架上，以使其能够沿所示的Y轴跨越支承构件60的长度双向移动。这实现了在单次扫描中跨越支承构件60的整个宽度和长度选择性地输送液体功能材料26。在其它示例中，喷墨敷料器28可以是固定的，而支承构件60被配置为相对于喷墨敷料器28移动。
如文中所使用的，术语“宽度”一般表示在与图6所示的X轴和Y轴平行的平面中的最短尺寸，并且术语“长度”表示在该平面中的最长尺寸。然而，应当理解，在其它示例中术语“宽度”与术语“长度”可以是可互换的。作为示例，喷墨敷料器28可以具有使其能够跨越支承构件60的整个长度的长度，而可移动托架可以跨越支承构件60的宽度双向移动。
在喷墨敷料器28具有不能使其跨越支承构件60的整个宽度的较短长度的示例中，喷墨敷料器28还可以是可沿图示的X轴跨越支承构件60的宽度双向移动的。该配置使得能够使用多次扫描来跨越支承构件60的整个宽度和长度选择性地输送液体功能材料26。
喷墨敷料器28可以在其中包括液体功能材料26的供应源，或者可以操作连接至液体功能材料26的单独的供应源。
如图6所示，打印系统10'还包括构建材料分配器64。该分配器64用于在支承构件60上提供复合构建材料成分12的层(例如，层14)。例如，适当的构建材料分配器64可以包括刮板、辊子或其组合。
复合构建材料成分12可以从送料斗或者其它适当的输送系统供应到构建材料分配器64。在所示的示例中，构建材料分配器64跨越支承构件60的长度(Y轴)移动，以沉积构建材料成分12的层。如前所述，复合构建材料成分12的第一层将被沉积在支承构件60上，而复合构建材料成分12的后续层将被沉积在先前沉积(并且凝固)的层上。
还应当理解，支承构件60也可以是可沿Z轴移动的。在示例中，支承构件60沿Z方向移动，从而沉积构建材料成分12的新的层，并且在最新形成的层的表面和喷墨敷料器28的下表面之间保持预定间隙。然而，在其它示例中，支承构件60可以是沿Z轴固定的，并且喷墨敷料器28可以是可沿Z轴移动的。
与系统10类似，系统10'也包括辐射源34，以在需要时向所沉积的构建材料成分12的层和选择性地施加的液体功能材料26施加能量。可以使用先前描述的辐射源34中的任何辐射源。在示例中，辐射源34是能够向所施加的材料均匀地施加能量的单个能量源，并且在另一个示例中，辐射源34包括能量源的阵列，以向所沉积的材料均匀地施加能量。
在文中公开的示例中，辐射源34可以被配置为按照大体上均匀的方式向所沉积的构建材料成分12的整个表面施加能量。该类型的辐射源34可以被称为非聚焦能量源。同时使整个层暴露于能量可以有助于提高可以生成三维物体50的速度。
尽管未示出，但是应当理解，辐射源34可以安装在可移动托架上，或者可以处于固定位置。
中央处理单元56可以控制辐射源34。所施加的能量的量可以根据输送控制数据58。
系统10'还可以包括预加热器62，其可以用于对支承构件60和/或所沉积的构建材料成分12进行预加热(如上文所述)。此外，系统10'还可以包括执行先前所述的清洁的工具和部件。
为了对本公开进一步举例说明，本文中给出了示例。应当理解，这些示例是出于举例说明的目的而提供的，并且不应被解释为限制本公开的范围。
示例
示例1通过使尼龙12(脂肪族聚酰胺12)、聚合物颗粒(熔化温度约为190℃)与AA-18氧化铝颗粒(可从Sumitomo Chemical获得)混合而形成复合构建材料成分。尼龙12颗粒的平均颗粒大小约为50μm，并且AA-18氧化铝颗粒的平均颗粒大小约为18μm。尼龙12颗粒与AA-18氧化铝颗粒的质量比为1:1。
一个部分通过下述操作形成：
1)将复合构建材料的层(约100mm厚)铺展在打印机粉末基床的表面上；
2)使用具有黑色墨水的HP 940打印头墨盒对铺展的复合构建材料表面进行数字图案化，所述黑色墨水中含有炭黑分散质作为辐射吸收体；
3)在图案化之后立即通过高功率卤素等照射粉末基床表面。图案化的表面对辐射的吸收使得构建材料成分的温度升高到从大约180℃到大约190℃的范围内的温度，并且导致尼龙12颗粒熔化并且熔合，并且将AA-18氧化铝颗粒并入到聚合物熔体中；以及
4)在先前熔合的层的顶上铺展新的一层构建材料表面，并重复步骤(2)-(3)。形成了几个层。
使所得到的部分断裂，并取得断裂部分的内部的显微图像(以500x的放大率)，并且图7示出了一幅图像。在图7中可以看到该部分的几个层，这几个层呈现为从该图的左下朝右上倾斜的略微斜线的层。如图7所示，个体AA-18氧化铝颗粒(图7中的较亮的球状颗粒)大体上均匀地散布在聚合物相(在图7中呈现为较暗的更加连续的部分)中。
该示例说明了在无需首先形成化合颗粒的情况下形成由具有均匀地散布于其中的无机颗粒的复合聚合物材料制成的零件的能力。
示例2在该示例中，在使用复合构建材料成分打印的测试基床中3D打印出矩形杆物体(试样)，所述复合构建材料成分具有尼龙12(脂肪族聚酰胺12)聚合物颗粒(熔化温度约为190℃)与AA-18氧化铝颗粒(可从Sumitomo Chemical获得)。尼龙12颗粒的平均颗粒大小约为50μm，并且AA-18氧化铝颗粒的平均颗粒大小约为18μm。测试了两种成分，一种成分的尼龙12颗粒与AA-18氧化铝颗粒的质量比为1:1，另一种成分的尼龙12颗粒与AA-18氧化铝颗粒的质量比为1:2。尼龙12颗粒单独(无AA-18氧化铝颗粒)被用作对照。
示例性试样的制作是通过重复下述操作的序列执行的：
1)将1:1或者1:2的尼龙12颗粒:AA-18氧化铝颗粒混合物的层铺展到打印机粉末基床的表面上；
2)使用具有黑色墨水的HP 940打印头墨盒对铺展的粉末表面进行数字图案化，所述黑色墨水中含有炭黑分散质作为辐射吸收体；
3)在图案化之后立即通过高功率卤素等照射粉末基床表面。图案化的表面对辐射的吸收使得构建材料成分的温度升高到尼龙12颗粒的熔化温度以上(即，>186℃)，并且导致尼龙12颗粒熔化并且熔合，并且将AA-18氧化铝颗粒并入到聚合物熔体中；以及
4)在先前熔合的层的顶上铺展尼龙12颗粒:AA-18氧化铝颗粒的混合物的新的层，并重复步骤(2)-(3)。已经测试了多达150层。
类似的过程被用于形成对比试样，只是对比试样的层仅仅包括尼龙12颗粒(没有AA-18氧化铝颗粒)。
在处于单悬臂模式中的TA Instruments Q800DMA上对由两种构建材料混合物以及由对照尼龙12颗粒打印的试样的机械特性进行测试。在图8和图9中分别呈现了测试试样的刚度和热膨胀系数(CTE)。
在图8和9中，对比试样被标示为仅仅PA-12(对照)，并且示例性试样被标示为PA12:AA-18＝1:1以及PA12:AA-18＝1:2。
与对比试样相比，两种示例性试样在从20℃到100℃的范围内的所有温度上均表现出材料刚度的提高(图8)，并且在所测试的两个温度范围(0-25℃和100-120℃)内均表现出热膨胀系数的下降。示例性试样在升高的温度上保持的材料刚度的显著提高以及示例性试样在各种温度上的热膨胀系数的下降指示聚酰胺和氧化铝粉末的混合可以显著提高由脂肪族聚酰胺打印的3D物体的机械特性和尺寸稳定性。
在说明书各处对“一个示例”、“另一示例”、“示例”等的提及是指结合该示例所描述的特定要素(例如，特征、结构和/或特点)被包括在文中描述的至少一个示例中，并且可以或可以不存在于其它示例中。此外，应当理解，在各种示例中可以按照任何适当的方式对针对任何示例所描述的要素进行组合，除非上下文另行给出了明确的指示。
应当理解，文中提供的范围包括所陈述的范围以及处于所陈述的范围内的任何值或者子范围。例如，大约1μm到大约250μm的范围应当被解释为不仅包括明确陈述的大约1μm到大约250μm的界限，还包括诸如12μm、94.5μm、225μm等的单个值以及如大约30μm到大约125μm等的子范围。此外，在利用“大约”描述值时，其是指包含所陈述的值的较小变动(最多+/-10％)。
在描述并主张文中公开的示例时，单数形式的冠词包括复数个参考对象，除非上下文另外做出了明确指示。
尽管已经详细描述了几个示例，但是应当理解可以对所公开的示例进行修改。因此，应当以非限制性的方式考虑上文的描述。

Claims (14)

1.一种三维（3D）打印复合构建材料组合物，包含：
聚合物颗粒，其中，所述聚合物颗粒是脂族聚酰胺；以及
无机颗粒，其中，所述无机颗粒选自由金属氧化物、半导体氧化物、无机玻璃、碳化物、氮化物、硼化物及其组合组成的组，并且所述无机颗粒具有在3μm到40μm的范围内的平均颗粒大小；
其中，所述复合构建材料组合物中的聚合物颗粒与无机颗粒的质量比在5:2到1:3的范围内，并且
其中所述无机颗粒的平均颗粒大小和所述聚合物颗粒的平均颗粒大小相差超过10μm，并且所述聚合物颗粒比所述无机颗粒大。
2.根据权利要求1所述的三维（3D）打印复合构建材料组合物，其中，所述无机颗粒选自由氧化铝（Al2O3）、Na2O/CaO/SiO2玻璃、二氧化硅（SiO2）、氧化锆（ZrO2）、二氧化钛（TiO2）及其组合组成的组。
3.根据权利要求2所述的三维（3D）打印复合构建材料组合物，其中，所述无机颗粒是30重量%的Na2O/CaO/SiO2玻璃与70重量%的氧化铝混合的组合。
4.根据权利要求1所述的三维（3D）打印复合构建材料组合物，其中，所述聚合物颗粒具有在1μm到100μm的范围内的平均颗粒大小。
5.根据权利要求1所述的三维（3D）打印复合构建材料组合物，其中，所述脂族聚酰胺选自由聚酰胺12、聚酰胺11及其组合组成的组。
6.根据权利要求1所述的三维（3D）打印复合构建材料组合物，还包含以最高达所述复合构建材料组合物的总重量%中的2重量%的量存在的助流剂。
7.根据权利要求1所述的三维（3D）打印复合构建材料组合物，其中，所述聚合物颗粒与所述无机颗粒的质量比在1:1到1:2的范围内。
8.一种三维（3D）打印方法，包括：
施加复合构建材料，所述复合构建材料是根据权利要求1到7中任一项所述的复合构建材料；
将所述复合构建材料加热到处于比所述聚合物颗粒的熔点低5℃到比所述聚合物颗粒的熔点低50℃的范围内的温度；
在所述复合构建材料的一部分上选择性地施加液体功能材料，所述液体功能材料包含电磁辐射吸收体，所述电磁辐射吸收体的量处于基于所述液体功能材料的总重量的0.1重量%到15重量%的范围内；以及
使所施加的复合构建材料和所施加的液体功能材料暴露于电磁辐射，由此，所述液体功能材料吸收所述电磁辐射，并对所述复合构建材料的与所述液体功能材料接触的部分加热，以使所述复合构建材料的与所述液体功能材料接触的部分至少部分地熔合，并且形成三维（3D）物体的层。
9.根据权利要求8所述的三维（3D）打印方法，还包括：
将所述复合构建材料的另一层沉积在所述3D物体的层上；
在所述复合构建材料的另一层的至少一部分上选择性地施加所述液体功能材料的另一层；以及
使所述复合构建材料的另一层和所述液体功能材料的另一层暴露于电磁辐射，由此，所述液体功能材料吸收所述电磁辐射，并对所述复合构建材料的另一层的与所述液体功能材料的另一层接触的部分加热，以使所述复合构建材料的另一层的与所述液体功能材料的另一层接触的部分至少部分地熔合，并且形成所述3D物体的另一层。
10.根据权利要求9所述的三维（3D）打印方法，还包括重复所述沉积、所述选择性地施加另一层、以及所述暴露，以生成所述3D物体的后续层。
11.根据权利要求10所述的三维（3D）打印方法，还包括：
使所述3D物体暴露于清洁过程，由此从所述3D物体上去除任何未熔合的复合构建材料，所述清洁过程选自由刷、喷水清洁、超声波清洁、吹风及其组合组成的组；以及
在低于所述聚合物颗粒的熔点的温度下对所述3D物体进行退火。
12.根据权利要求8所述的三维（3D）打印方法，其中，所述聚合物颗粒具有在80℃到300℃的范围内的熔化温度。
13.一种三维（3D）打印系统，包括：
制造基床；
要引入到所述制造基床中的复合构建材料，所述复合构建材料是根据权利要求1到7中任一项所述的复合构建材料；
喷墨敷料器；
液体功能材料，所述液体功能材料通过所述喷墨敷料器被选择性地引入到所述制造基床中的所述复合构建材料上，所述液体功能材料包含电磁辐射吸收体，所述电磁辐射吸收体的量处于基于所述液体功能材料的总重量的0.1重量%到15重量%的范围内；以及
辐射源，所述辐射源使所述制造基床中的所述液体功能材料和所述复合构建材料暴露于电磁辐射。
14.根据权利要求13所述的三维（3D）打印系统，其中：
所述脂族聚酰胺选自由聚酰胺12、聚酰胺11及其组合组成的组。
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