CN108349229B - 使用增材制造生产物体的组合物 - Google Patents

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Abstract

可以使用增材制造法生产物体并可从在其上形成物体的基底上移除该物体。物体可包括包含二酸组分单元和二醇组分单元的聚合材料的多个层。可以使用一种方法形成该物体，其包括将聚合材料的多个层沉积到基底上以形成该物体。在一些情况下，根据预定设计将所述多个层沉积到基底上。

Description

使用增材制造生产物体的组合物
背景
增材制造是用于生产三维(3D)物体的方法。增材制造可通过经喷嘴挤出材料并将该材料沉积（通常逐层）到基底上以形成物体进行。在一些情况下，用于形成3D物体的层的材料在本文中可被称作“构建材料（build material）”。基于挤出的增材制造有时被称作“熔融沉积成型®”（FDM®），这是Stratasys Ltd. Of Edina, Minnesota的商标，“熔丝制造”（FFF）或更通常，“3D打印”。
增材制造法通常利用代表物体的电子数据，如该物体的计算机辅助设计（CAD）模型形成该物体。可通过增材制造装置（例如3D打印机）的计算设备组件处理该电子数据以形成该物体。例如，可将该物体的电子形式数学剖切成多个水平层。这些水平层可具有会产生通过增材制造装置形成的物体的形状的轮廓。该计算设备组件可生成构建路径以形成各水平层的轮廓并将控制信号发送到增材制造装置的挤出部分以沿构建路径移动喷嘴以沉积一定量的构建材料以形成各水平层。通过将构建材料的液态线材（fluent strands）（也称作“路径（roads）”）以逐层方式沉积到平台或构建基底上，互相叠加形成水平层。例如，增材制造系统可相对于彼此垂直和水平移动挤出头、构建基底或挤出头和构建基底两者以形成该物体。用于形成该物体的构建材料在挤出后不久硬化以形成固体3D物体。
概述
本公开涉及使用增材制造法生产物体的组合物。可将该组合物成型为纤丝，其用于增材制造法以生产物体。
一种制品可包括包含二酸组分单元和二醇组分单元的聚合材料的多个层。二酸组分单元可衍生自第一酸和第二酸。一种方法可用于形成所述制品，其包括将聚合材料的多个层沉积到基底上。在一些情况下，根据预定设计将所述多个层沉积到基底上。
一种制品还可包括包含聚合材料的主体（body），所述聚合材料包含二酸组分单元和二醇组分单元，其中二酸组分单元衍生自第一酸和第二酸。所述制品的主体可具有大约1毫米至大约5毫米的直径和至少大约3厘米的长度。所述制品可通过包括合并二酸组分和二醇组分以形成聚合材料并挤出所述聚合材料以形成纤丝的方法形成。
附图简述
参照附图描述该详述。在附图中，附图标记的最左数字指定最初出现该附图标记的图。不同图中的相同附图标记是指类似或相同项目。
图1图示说明第一示例性增材制造系统的示例性组件。
图2图示说明第二示例性增材制造系统的示例性组件。
图3图示说明在增材制造法的过程中沉积到基底上的物体的多个层的侧视图。
图4是通过将聚合材料的多个层沉积到基底上而在基底上形成物体和从基底上移除物体的示例性方法的流程图。
图5显示由第一聚合材料在大约1 mm3/s的挤出速率下制成的示例性物体，其中在挤出纤丝以形成物体之前在不同温度下加热该纤丝。
图6显示由第二聚合材料在大约2 mm3/s的挤出速率下制成的另一示例性物体，其中在挤出纤丝以形成物体之前在不同温度下加热该纤丝。
图7显示使用基于挤出的增材制造装置在大约235℃的温度下由第一聚合材料制成的物体，其中形成该物体的层的挤出速率随物体高度提高而提高。
图8显示使用基于挤出的增材制造装置在大约235℃的温度下由第二聚合材料制成的物体，其中形成该物体的层的挤出速率随物体高度提高而提高。
详述
本公开尤其涉及使用增材制造系统生产物体的技术、系统和材料。可通过根据可基于三维(3D)模型数据的预定设计在基底表面上沉积一个或多个构建材料层而生产物体。该构建材料可以以纤丝形状成型。可通过合并二醇组分和二酸组分以制造聚合材料并挤出该聚合材料而形成纤丝。在一些情况下，该聚合材料可包含具有衍生自环己烷二甲醇的单元和衍生自对苯二甲酸、间苯二甲酸、环己烷二甲酸、萘二甲酸、均二苯乙烯二甲酸、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇或其组合的单元的共聚酯。
使用本文中公开的技术、系统和材料形成的物体旨在用于任何合适的应用，包括但不限于建模、快速原型法、生产（production）等。另外，用于制造该物体的系统可用于任何合适的环境，包括最终消费者系统、产消者系统或专业级增材制造系统。例如，增材制造系统，如基于挤出的3D打印机和用于实施本文中公开的技术的材料可以被制造并出售给消费者用于在家构建物体（例如“自制用（do-it-yourself）” 3D打印套装、桌面式3D打印机、用于3D打印机的包装件（package），包括基底（例如聚合片材）等。本文所用的“包装件”意在描述为商业销售给消费者而包装并可用作增材制造系统或与增材制造系统一起使用的零件或组件的集合。举例而言，包装件可包括构建材料的纤丝。此外，增材制造系统的组件可作为捆绑包装件提供，如3D打印机、构建材料纤丝和/或在3D打印机中使用以形成物体的基底。在该包装件中或其上也可包括说明书（例如在包装件上或在包装件内的纸条上的印刷文本），以指示消费者以指定方式使用包装内容物。
附加地或替代地，本文所述的材料和方法可用于在增材制造厂以高生产量大规模制造物体。可获益于本文所述的技术、系统和材料的工业包括但不限于化妆品（例如化妆品容器制造）、饮料容器制造、产品外壳制造等。
本文中公开的技术和系统可产生可用于使用增材制造技术形成物体的聚合材料。该聚合材料可包括有助于将该聚合材料成型为纤丝的性质。例如，本文所述的用于使用增材制造法形成物体的聚合材料可具有使该聚合材料能够经受挤出并轧成纤丝的物理性质。
该聚合材料还可具有有助于增材制造法的物理属性。举例而言，该聚合材料可在使用增材制造系统形成物体所用的温度下具有粘度和熔体稳定性。特别地，本文所述的聚合材料具有能使该聚合材料以极低（如果有的话）堵塞流过挤出头的粘度。另外，该聚合材料的熔体稳定性使该聚合材料在可使用增材制造技术生产物体所用的温度下的降解最小化。
此外，该聚合材料可具有使挤出后的收缩最小化并也提供与基底（在其上形成物体）的充分粘合的物理性质。基底与用于经增材制造形成物体的构建材料之间的充分粘合可使物体中的缺陷最小化。在许多情况下，选择构建材料、基底和增材制造系统以实现基底和物体之间的界面处的充分粘合特征可基于许多因素。例如，如果部分完成的物体没有与基底的充分粘合，该部分完成的物体可在基底上移动和改变其位置。相应地，随后的构建材料层会以导致物体形状偏离预期形状的方式沉积。在另一实例中，如果构建材料和在其上形成物体的基底之间没有充分粘合，部分完成的物体可能从基底上脱离，阻碍物体的完成。
此外，用于形成物体的构建材料和在其上形成物体的基底之间的粘合会造成物体中的一些缺陷。特别地，在从基底上移除物体时会以某种方式破坏基底、物体或两者。例如，可能使用物理对象或工具，如凿子或刀，或化学方法从基底上移除物体并对该物体和/或基底造成破坏，如导致与该物体的主体或基底分离的材料的碎屑或薄片。
本文所述的技术和系统可以许多方式实施。下面参照下列附图提供示例性的实施方案。
图1图示说明第一示例性增材制造系统100的示例性组件。系统100可配置成通过利用增材制造原理制造物体。例如，系统100可被视为熔融沉积成型®（FDM®）系统、熔丝制造（FFF）系统或更通常，3D打印系统（或3D打印机）。特别地，系统100可用于通过在布置在平台106上的基底104上沉积构建材料层而生产物体102。在完成物体102后，可将物体102与基底104分离。在一些情况下，可以用手、用工具、通过弯曲基底或其组合从基底104上移除物体102。在另一些情况下，可以在基底104上形成有助于从基底104上移除物体102的层。举例而言，可以在物体102的层和基底104之间形成可水分散层。该可水分散层可包含在基底104和物体102的层之间提供充分粘合的材料以使物体102形成中的缺陷最小化。可以通过与一定量的水接触以破坏该可水分散层而从基底104上移除物体102。
基底104可放置在平台106上，其中平台106配置成支承基底104。由此，可以在平台106上提供基底104作为用于在基底104上构建物体102的“工作表面”。在一些情况下，基底104可包括玻璃材料。在另一些情况下，基底104可包括一种或多种聚合材料。
可以使用连接机制，包括但不限于一个或多个螺栓、夹子、钩、闩、锁、钉、螺母、销、螺钉、槽、固定器、粘合剂、Velcro®、胶带或能在物体102的形成过程中将基底104固定到平台106上但也可在形成物体102后移除的任何其它合适的连接机制将基底104可移除地安装、连接或紧固到平台106上。在一些情况下，可以对基底104施加吸力以在物体102的形成过程中将基底104固定就位。例如，可在平台106中提供一个或多个孔并可经由所述一个或多个孔施加吸力或真空以将基底104压向平台106。在一些实例中，将基底104安装在平台106上可包括不用任何附加固定机制将基底104安置（平放或放置）在平台106上。
系统100可包括用于系统100的许多组件的外壳108。外壳108可由许多材料，如一种或多种金属、一种或多种聚合物或其组合形成。系统100还可包括挤出头110。挤出头110可配置成在形成物体102的方法的过程中将构建材料挤出到基底104上。挤出头110可以是配置成接收材料并经喷嘴（或尖端）挤出该材料的任何合适类型的挤出头110，所述喷嘴（或尖端）包括孔口，可从中将构建材料的液态线材或“路径”以逐层方式沉积到基底104上以形成物体102。可利用具有不同尺寸的孔口的喷嘴从挤出头110沉积具有不同厚度的构建材料路径。
挤出头110可包括加热元件，其在将构建材料挤出到基底104上之前将构建材料加热到使构建材料变得可流动的温度。为在挤出头110中加热构建材料而施加的温度可以为至少大约180℃、至少大约190℃、至少大约200℃或至少大约210℃。另外，为在挤出头112中加热构建材料而施加的温度可以不大于大约260℃、不大于大约250℃、不大于大约240℃、不大于大约230℃或不大于大约220℃。在一个示例性实例中，为在挤出头110中加热构建材料而施加的温度可包括在大约175℃至大约275℃的范围内。在另一示例性实例中，为在挤出头112中加热构建材料而施加的温度可包括在大约195℃至大约245℃的范围内。在另一示例性实例中，为在挤出头112中加热构建材料而施加的温度可包括在大约220℃至大约240℃的范围内。
在系统100的运行过程中，可以在沉积构建材料的第一层之前最初以沿图1中所示的Z轴的方向将基底104放置在挤出头110下方。基底104在挤出头110下方的间隔距离可以是能以所需厚度沉积构建材料的液态线材或“路径”的任何合适的距离。在一些情况下，在沉积构建材料的第一层之前基底104和挤出头110之间的距离可以为大约0.02毫米至大约4毫米。随着沉积构建材料的层以形成物体102，挤出头110可以在Z方向移动能以指定厚度沉积下一层构建材料的增量距离。在一些实例中，该增量距离可以为大约0.1毫米。
挤出头110可以接合至水平轨道112。挤出头110可沿水平轨道112在X方向移动。挤出头110可借助一个或多个步进电机、一个或多个伺服电机、一个或多个微控制器、一个或多个带、它们的组合等沿水平轨道112移动。系统100还可包括第一垂直轨道114和第二垂直轨道116。任选地，水平轨道112可接合至第一垂直轨道114和第二垂直轨道116，以使水平轨道112可沿第一垂直轨道114和第二垂直轨道116在Z方向垂直移动。
挤出头110可沿水平轨道112和/或第一垂直轨道114和第二垂直轨道116以至少大约5毫米/秒、至少大约10毫米/秒、至少大约25毫米/秒、至少大约50毫米/秒、至少大约75毫米/秒或至少大约125毫米/秒的速度移动。此外，挤出头110可沿水平轨道112和/或第一垂直轨道114和第二垂直轨道116以不大于大约400毫米/秒、不大于大约350毫米/秒、不大于大约300毫米/秒、不大于大约250毫米/秒、不大于大约200毫米/秒或不大于大约150毫米/秒的速度移动。在一个示例性实例中，挤出头110可沿水平轨道112和/或第一垂直轨道114和第二垂直轨道116以大约2毫米/秒至大约500毫米/秒的速度移动。在另一示例性实例中，挤出头110可沿水平轨道112和/或第一垂直轨道114和第二垂直轨道116以大约20毫米/秒至大约300毫米/秒的速度移动。在另一示例性实例中，挤出头110可沿水平轨道112和/或第一垂直轨道114和第二垂直轨道116以大约30毫米/秒至大约100毫米/秒的速度移动。
系统100还可包括储存用于使用系统100形成物体的构建材料的材料源118。材料源118可通过供应线路120接合至挤出头110。材料源118可包括容纳构建材料纤丝的线轴的材料仓或外壳，所述构建材料纤丝可通过电机或驱动装置从该线轴退卷。在一些实例中，可以启动或关闭经供应线路120供应构建材料，并可沿供应线路120向前和向后进给（advanced）构建材料。沿供应线路120向材料源118收回构建材料可使挤出头110处的“溢出（drool）”最小化和/或能在完成物体102后将未用的构建材料再循环。此外，可以通过驱动装置（例如蜗杆传动）以不同速度控制向挤出头110供应构建材料的速率使得可提高或降低速度。
构建材料流经挤出头110的挤出速率可以为至少大约3 mm3/s、至少大约3.5 mm3/s、至少大约4 mm3/s、至少大约4.5 mm3/s、至少大约5 mm3/s、至少大约5.5 mm3/s、至少大约6 mm3/s、至少大约10 mm3/s、至少大约20 mm3/s、至少大约50 mm3/s、至少大约100 mm3/s、至少大约200 mm3/s、至少大约500 mm3/s、至少大约1000 mm3/s或至少大约2000 mm3/s。构建材料流经挤出头110的挤出速率也可以不大于大约10 mm3/s、不大于大约9.5 mm3/s、不大于大约9 mm3/s、不大于大约8.5 mm3/s、不大于大约8 mm3/s、不大于大约7.5 mm3/s、不大于大约7 mm3/s或不大于大约6.5 mm3/s。在一个示例性实例中，构建材料流经挤出头110的挤出速率可以为大约2 mm3/s至大约8400 mm3/s。在一个示例性实例中，构建材料流经挤出头110的挤出速率可以为大约2 mm3/s至大约12 mm3/s。在另一示例性实例中，构建材料流经挤出头110的挤出速率可以为大约4 mm3/s至大约10 mm3/s。在另一示例性实例中，构建材料流经挤出头的挤出速率可以为大约7 mm3/s至大约9 mm3/s。在一个示例性实例中，构建材料流经挤出头的挤出速率可以为大约7 mm3/s至大约8400 mm3/s。在一个示例性实例中，构建材料流经挤出头的挤出速率可以为大约100 mm3/s至大约8400 mm3/s。
材料源118储存的构建材料可包括聚合材料。例如，该构建材料可包括热塑性聚合物。举例而言，该构建材料可包括热塑性树脂。另外，该构建材料可包括聚酯。此外，该构建材料可包括共聚物。任选地，该构建材料可包括共聚酯。
该构建材料可包含酸组分单元和二醇组分单元。酸组分单元可衍生自一种或多种特定酸，而二醇组分单元可衍生自一种或多种特定二醇。另外，该构建材料可包含100摩尔%的酸组分和100摩尔%的二醇组分。在一些情况下，一部分二醇组分或一部分酸组分可包含支化剂。例如，酸组分或二醇组分可包含至少大约0.1摩尔%的支化剂或不多于大约1.5摩尔%的支化剂。该支化剂可包括偏苯三甲酸酐、偏苯三甲酸、均苯四甲酸二酐、均苯三甲酸、连苯三甲酸、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、1,2,4-丁三醇、1,2,6-己三醇、山梨糖醇、1,1,4,4-四(羟甲基)环己烷、二季戊四醇或其组合的一种或多种。
该酸组分可包含衍生自一种或多种酸的单元。在一些情况下，该酸组分可包含二酸组分。例如，该酸组分可包含第一酸的单元和一种或多种第二酸的单元。举例而言，第一酸可包括对苯二甲酸。此外，所述一种或多种第二酸可选自二酸，包括间苯二甲酸、1,3-环己烷二甲酸、1,4-环己烷二甲酸、萘二甲酸、均二苯乙烯二甲酸、癸二酸、二甲基丙二酸、琥珀酸或其组合。在一些特定实例中，萘二甲酸可包括1,4-萘二甲酸、1,5-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸或2,7-萘二甲酸。
该酸组分可包含至少大约30摩尔%的衍生自第一酸的单元、至少大约35摩尔%的衍生自第一酸的单元、至少大约38摩尔%的衍生自第一酸的单元、至少大约42摩尔%的衍生自第一酸的单元、至少大约45摩尔%的衍生自第一酸的单元、至少大约48摩尔%的衍生自第一酸的单元、至少大约50摩尔%的衍生自第一酸的单元或至少大约52摩尔%的衍生自第一酸的单元。此外，该酸组分可包含不多于大约75摩尔%的衍生自第一酸的单元、不多于大约70摩尔%的衍生自第一酸的单元、不多于大约68摩尔%的衍生自第一酸的单元、不多于大约65摩尔%的衍生自第一酸的单元、不多于大约62摩尔%的衍生自第一酸的单元、不多于大约60摩尔%的衍生自第一酸的单元、不多于大约58摩尔%的衍生自第一酸的单元或不多于大约55摩尔%的衍生自第一酸的单元。在一个示例性实例中，该酸组分可包含大约30摩尔%至大约75摩尔%的衍生自第一酸的单元。在另一示例性实例中，该酸组分可包含大约35摩尔%至大约65摩尔%的衍生自第一酸的单元。在另一示例性实例中，该酸组分可包含大约40摩尔%至大约60摩尔%的衍生自第一酸的单元。在另一示例性实例中，该酸组分可包含大约45摩尔%至大约55摩尔%的衍生自第一酸的单元。
另外，该酸组分可包含至少大约30摩尔%的衍生自所述一种或多种第二酸的单元、至少大约35摩尔%的衍生自所述一种或多种第二酸的单元、至少大约38摩尔%的衍生自所述一种或多种第二酸的单元、至少大约42摩尔%的衍生自所述一种或多种第二酸的单元、至少大约45摩尔%的衍生自所述一种或多种第二酸的单元、至少大约48摩尔%的衍生自所述一种或多种第二酸的单元、至少大约50摩尔%的衍生自所述一种或多种第二酸的单元或至少大约52摩尔%的衍生自所述一种或多种第二酸的单元。此外，该酸组分可包含不多于大约75摩尔%的衍生自所述一种或多种第二酸的单元、不多于大约70摩尔%的衍生自所述一种或多种第二酸的单元、不多于大约68摩尔%的衍生自所述一种或多种第二酸的单元、不多于大约65摩尔%的衍生自所述一种或多种第二酸的单元、不多于大约62摩尔%的衍生自所述一种或多种第二酸的单元、不多于大约60摩尔%的衍生自所述一种或多种第二酸的单元、不多于大约58摩尔%的衍生自所述一种或多种第二酸的单元或不多于大约55摩尔%的衍生自所述一种或多种第二酸的单元。在一个示例性实例中，该酸组分可包含大约30摩尔%至大约75摩尔%的衍生自所述一种或多种第二酸的单元。在另一示例性实例中，该酸组分可包含大约35摩尔%至大约65摩尔%的衍生自所述一种或多种第二酸的单元。在另一示例性实例中，该酸组分可包含大约40摩尔%至大约60摩尔%的衍生自所述一种或多种第二酸的单元。在另一示例性实例中，该酸组分可包含大约45摩尔%至大约55摩尔%的衍生自所述一种或多种第二酸的单元。
此外，该酸组分在一些情况下可包含一定量的衍生自附加酸，如具有4至大约40个碳原子的附加脂肪族二元酸、具有大约4至大约40个碳原子的附加脂环族二元酸、具有大约4至大约40个碳原子的附加芳族二元酸或其组合的单元。在一个特定实例中，该酸组分可包含不多于大约10摩尔%的衍生自一种或多种附加酸的单元、不多于大约8摩尔%的衍生自一种或多种附加酸的单元、不多于大约6摩尔%的衍生自一种或多种附加酸的单元或不多于大约4摩尔%的衍生自一种或多种附加酸的单元。另外，该酸组分可包含至少大约0.5摩尔%的衍生自一种或多种附加酸的单元、至少大约1摩尔%的衍生自一种或多种附加酸的单元或至少大约2摩尔%的衍生自一种或多种附加酸的单元。在一个示例性实例中，该酸组分可包含大约0.5摩尔%至大约10摩尔%的衍生自一种或多种附加酸的单元。
任选地，可以使用酸的酯形成该构建材料的聚合材料。在一个实例中，可以使用酸的低级烷基酯形成该聚合材料。在一个特定实例中，可以使用酸的甲酯形成该聚合材料。在一个示例性实例中，可以使用对苯二甲酸的酯、间苯二甲酸的酯、1,3-环己烷二甲酸的酯、1,4-环己烷二甲酸的酯、萘二甲酸的酯、均二苯乙烯二甲酸的酯或其组合形成该聚合材料。
该二醇组分可包含衍生自环己烷二甲醇的单元。任选地，该构建材料的聚合材料可包含多种二醇。例如，该二醇组分可包含衍生自第一二醇的单元和衍生自一种或多种第二二醇的单元。举例而言，第一二醇可包括环己烷二甲醇且所述一种或多种第二二醇可包括一种或多种包含大约2至大约20个碳原子的二醇。在一个特定实例中，所述一种或多种第二二醇可包括乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、新戊二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、对苯二甲醇或其组合。在一些情况下，该构建材料可包含聚乙二醇、聚丁二醇、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇或其组合。
任选地，当该二醇组分包含衍生自多种二醇的单元时，该二醇组分可包含至少大约75摩尔%的衍生自第一二醇的单元、至少大约78摩尔%的衍生自第一二醇的单元、至少大约80摩尔%的衍生自第一二醇的单元、至少大约82摩尔%的衍生自第一二醇的单元或至少大约85%的衍生自第一二醇的单元。此外，当该二醇组分包含衍生自多种二醇的单元时，该二醇组分可包含不多于大约98摩尔%的衍生自第一二醇的单元、不多于大约95摩尔%的衍生自第一二醇的单元、不多于大约92摩尔%的衍生自第一二醇的单元、不多于大约90摩尔%的衍生自第一二醇的单元或不多于大约88摩尔%的衍生自第一二醇的单元。在一个示例性实例中，当该二醇组分包含衍生自多种二醇的单元时，该二醇组分可包含大约75摩尔%至大约98摩尔%的衍生自第一二醇的单元。在另一示例性实例中，当该二醇组分包含衍生自多种二醇的单元时，该二醇组分可包含大约85摩尔%至大约95摩尔%的衍生自第一二醇的单元。
此外，当该二醇组分包含衍生自多种二醇的单元时，该二醇组分可包含不多于大约25摩尔%的衍生自所述一种或多种第二二醇的单元、不多于大约22摩尔%的衍生自所述一种或多种第二二醇的单元、不多于大约20摩尔%的衍生自所述一种或多种第二二醇的单元、不多于大约18摩尔%的衍生自所述一种或多种第二二醇的单元、不多于大约15摩尔%的衍生自所述一种或多种第二二醇的单元或不多于大约12摩尔%的衍生自所述一种或多种第二二醇的单元。在一些情况下，当该二醇组分包含衍生自多种二醇的单元时，该二醇组分可包含至少大约1摩尔%的衍生自所述一种或多种第二二醇的单元、至少大约3摩尔%的衍生自所述一种或多种第二二醇的单元、至少大约5摩尔%的衍生自所述一种或多种第二二醇的单元、至少大约8摩尔%的衍生自所述一种或多种第二二醇的单元或至少大约10摩尔%的衍生自所述一种或多种第二二醇的单元。在一个示例性实例中，当该二醇组分包含衍生自多种二醇的单元时，该二醇组分可包含大约2摩尔%至大约25摩尔%的衍生自所述一种或多种第二二醇的单元。在另一示例性实例中，当该二醇组分包含衍生自多种二醇的单元时，该二醇组分可包含大约5摩尔%至大约15摩尔%的衍生自所述一种或多种第二二醇的单元。
在一个特定实例中，该构建材料的聚合材料可由包含大约48摩尔%至大约55摩尔%的衍生自对苯二甲酸的单元和大约44摩尔%至大约52摩尔%的衍生自间苯二甲酸的单元的酸组分和包含衍生自1,4-环己烷二甲醇的单元的二醇组分构成。在另一特定实例中，该聚合材料可由包括大约47摩尔%至大约53摩尔%的衍生自对苯二甲酸的单元和大约47摩尔%至大约53摩尔%的衍生自间苯二甲酸的单元的酸组分和包含衍生自1,4-环己烷二甲醇的单元的二醇组分构成。
该构建材料的纤丝可具有至少大约0.5毫米、至少大约1毫米、至少大约1.5毫米或至少大约2毫米的直径。此外，该构建材料的纤丝可具有不大于大约5毫米、不大于大约4毫米、不大于大约3毫米或不大于大约2.5毫米的直径。在一个示例性实例中，该构建材料的纤丝的直径可以为大约0.3毫米至大约6毫米。在另一示例性实例中，该构建材料的纤丝的直径可以为大约1毫米至大约5毫米。在另一示例性实例中，该构建材料的纤丝的直径可以为大约1.5毫米至大约3毫米。此外，该构建材料的纤丝可具有大约3厘米至大约10厘米、大约15厘米至大约25米、大约30厘米至大约5米或大约50厘米至大约1米的长度。在一些情况下，该构建材料的纤丝可具有至少大约3厘米、至少大约5厘米、至少大约10厘米、至少大约20厘米、至少大约30厘米、至少大约50厘米、至少大约1米、至少大约2米或至少大约5米的长度。在另一些情况下，该构建材料的纤丝可具有不大于大约25米、不大于大约20米、不大于大约15米、不大于大约12米、不大于大约10米、不大于大约8米或不大于大约6米的长度。另外，该构建材料的纤丝可具有不大于大约500米、不大于大约400米、不大于大约300米、不大于大约200米、不大于大约100米或不大于大约50米的长度。在一个示例性实例中，该构建材料的纤丝可具有大约10米至500米的长度。在另一示例性实例中，该构建材料的纤丝可具有大约25米至大约300米的长度。在另一示例性实例中，该构建材料的纤丝可具有大约50米至大约200米的长度。
任选地，可以加热平台106以助于在物体102的形成过程中物体102粘合到基底104上。在一个示例性实例中，可以在大约30℃至大约125℃的温度下加热平台106。可通过任何合适的加热元件，如可启动或关闭的电元件、在平台106下方的气体加热元件或任何其它合适的加热元件进行平台106的加热。但在一些情况下，可以不加热平台106。在另一示例性实例中，可以在大约40℃至大约90℃的温度下加热平台106。在一些情况下，平台106的加热温度可取决于沉积到基底104上以形成物体102的构建材料的玻璃化转变温度。此外，加热平台106可为用于形成物体102的构建材料提供防翘曲作用。
系统100可包括控制系统122。控制系统122可包括一个或多个硬件处理器设备和一个或多个物理存储设备。所述一个或多个物理存储设备可以是用于存储由所述一个或多个处理器执行的指令以实施各种功能的计算机存储介质的实例。所述一个或多个物理存储设备可包括易失性存储器和非易失性存储器（例如RAM、ROM等）。所述一个或多个物理存储设备还可包括一个或多个缓存存储设备、一个或多个缓冲器、一个或多个闪存设备或其组合。系统100还可包括一个或多个附加组件，如一个或多个输入/输出设备。例如，系统100可包括键盘、鼠标、触摸屏、显示器、扬声器、麦克风、摄影机、它们的组合等。系统100还可包括一个或多个用于与其它设备交换数据的通信接口，例如经由网络、直接连接等。例如，通信接口可促进各种网络或连接，如一个或多个有线网络或有线连接和/或一个或多个无线网络或无线连接内的通信。
控制系统122可包括、接合至或获得来自计算机辅助设计（CAD）系统的数据以提供待通过系统100形成的物体102的数字形式。可以使用任何合适的CAD软件程序建立物体102的数字形式。例如，用户可以使用在主机上执行的3D建模软件程序设计待使用系统100制造的具有特定形状及指定尺寸的物体，如物体102。为了将物体102的几何形状转化成处理器或合适的控制器在形成物体102时可用的计算机可读指令或命令，控制系统122可以将物体102的数字形式数学剖切成多个水平层。控制系统122可随后设计构建路径，沿所述构建路径逐层沉积构建材料以形成物体102。
控制系统122可通过根据数字控制的计算机辅助制造（CAM）程序沿计算机控制路径控制这些组件的移动来管理和/或指导系统100的一个或多个组件，如挤出头110。任选地，控制系统122可以根据以编程语言，如Python编写的脚本控制系统100的一个或多个组件的移动。该脚本可用于以数字编程语言产生控制系统122可执行的代码，如G代码。可以通过使用步进电机、伺服电机、微控制器、它们的组合等实现系统100的各种组件，如挤出头110的移动。
在将构建材料供应至挤出头110时，控制系统122指导挤出头110沿水平轨道112和/或垂直轨道114、116移动以使挤出头110可在沉积物体102的各层的构建材料的同时依循预定构建路径。在这种意义上，轨道112、114、116允许挤出头110在如图1中的箭头所示的垂直和/或水平方向上二维和/或三维移动。附加地或替代地，平台106可二维和/或三维移动，并可通过控制系统122控制这样的移动以提供基底104和平台106和挤出头110之间的类似的相对移动，以可通过在二维（2D）水平面（即X-Y面）中移动挤出头110和/或平台106而沉积多个构建材料路径以形成物体102的各层，然后可通过在垂直Z方向移动挤出头110和/或平台106而互相叠加沉积多个相继层。
任选地，基底104、材料源118的构建材料或其组合可包括在可与系统100一起购买和使用的包装件中。该包装件还可包括关于如何与系统100一起使用构建材料的纤丝形成物体的说明书。例如，该说明书可指示系统100的设定，如在挤出头110中加热构建材料的温度，其与构建材料的纤丝的组成对应。
物体102可在受控环境中形成，如通过将系统100的各个组件限定在由外壳108形成的室或其它外罩中，其中可通过配置成控制温度、压力等的元件（例如加热元件、泵等）将温度和任选其它参数（例如压力）控制和保持在所需水平。在一些情况下，对构建材料施加的温度可对应于该构建材料的蠕变松弛温度或更高。这可使构建材料在沉积到基底104上时更逐渐冷却以防止物体102的层在沉积时翘曲。
尽管图1图示说明了可用于实施本文中公开的技术的增材制造系统的某些组件的一个示例性实例，要认识到，图1中所示的某些组件的配置和存在是合适的增材制造系统的一个非限制性实例。也就是说，增材制造系统的其它类型和配置可以与本文中公开的技术和材料一起使用而不改变增材制造系统100的基本特征，且增材制造系统100可作为适合特定工业或用途的任何尺寸实施，如用于商业物体生产和/或测试的工业尺寸、桌面型尺寸、消费者使用的手持式等。例如，手持增材制造系统可用于在基底104上形成物体102或传送带布置可用于在基底104上形成物体102。合适的手持系统的一个示例性实例是3Doodler®——来自WobbleWorks LLC的3D打印笔。
图2图示说明第二示例性增材制造系统200的示例性组件。系统200类似于图1的增材制造系统100，除了系统200布置在delta机器配置中。因此，系统200的一些组件未显示在图2中并省略关于图2中所示的系统200的一些组件的细节，因为之前在图1的描述中已经描述了这些组件的特征。
系统200可包括挤出头202，其接合至第一臂204、第二臂206和第三臂208。第一臂204可移动地接合至第一轨道210，第二臂206可移动地接合至第二轨道212，且第三臂208可移动地接合至第三轨道214。此外，挤出头214可接合至第一臂204、第二臂206和第三臂208。此外，系统200可包括平台216。任选地，可将基底218布置在平台216上。在一些情况下，基底218可以可移除地连接至平台216。
第一臂204、第二臂206和第三臂208可通过控制系统（未显示）控制从而以定位挤出头202以形成物体220的方式移动。特别地，第一臂204、第二臂206和第三臂208可根据预定设计移动挤出头202以形成物体220的层。用于生产物体220的聚合材料可经由供应线路222供至挤出头202。在一些情况下，供应线路222可将纤丝进给到挤出头202中以生产物体220。
图3图示说明在增材制造法的过程中沉积到基底302上的物体300的多个层的侧视图。如上文参照图1和图2论述，在基底上形成物体的增材制造法的过程中，将构建材料供应至挤出头304并任选加热该构建材料。然后将构建材料成道（in roads）沉积到表面上。在图3的示例性实例中，将构建材料直接沉积到基底302上。在另一些情况下，可以将构建材料沉积到布置在基底302上的层（未显示）上，如可移除以将物体300与基底302分离的层上。构建材料的第一层306(1)显示为根据预定构建路径沉积到基底302上，其可代表增材制造法的开始。随着挤出头304根据物体300的预定设计以预定速度移动，可将构建材料的多个附加层306(2)、306(3)、306(N-1)、306(N)以逐层方式沉积到之前沉积的层上以在基底302上形成物体300。沉积构建材料以形成层306(1)–306(N)可导致在各层306(1)–306(N)之间形成至少局部界面。所述至少局部界面可以是人眼在无辅助下或在辅助下（如某类显微镜）可见的。例如，可在层306(1)和层306(2)之间形成界面。在另一实例中，可在层306(2)和层306(3)之间形成界面。可以以100%填充（即实心物体）或以小于100%填充（物体300的至少部分空心的内部）形成物体300。
基底302可包括玻璃材料。此外，基底302可包括聚合材料。在一些情况下，基底302可包括聚合材料的涂层。在另一些情况下，基底302可以基本由聚合材料制成。在一个实例中，基底302可包括热塑性聚合物。基底302也可包括聚酯。另外，基底302可包括二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯。此外，基底302可包括共聚物。举例而言，基底302可包括共聚酯。任选地，基底302可包括聚乳酸、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、聚苯砜、聚砜、聚醚砜、聚亚苯基（polyphenylene）、聚(甲基丙烯酸甲酯)或其组合。
物体300的构建材料可包含一种或多种聚合材料。所述一种或多种聚合材料可包括上文对形成图1的物体102所述的任何构建材料。在一个特定实例中，物体300的层306(1)– 306(N)的构建材料可包含具有酸组分单元和二醇组分单元的共聚酯。
用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有有助于在增材制造法中形成物体的特定物理性质。例如，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有至少大约0.4 dL/g、至少大约0.5 dL/g、至少大约0.55 dL/g、至少大约0.6 dL/g或至少大约0.65 dL/g的特性粘数（inherent viscosity）。另外，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有不大于大约0.9 dL/g、不大于大约0.8 dL/g、不大于大约0.75 dL/g或不大于大约0.7 dL/g的特性粘数。在一个示例性实例中，层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约0.4 dL/g至大约0.9 dL/g的特性粘数。在另一示例性实例中，层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约0.5 dL/g至大约0.8 dL/g的特性粘数。在另一示例性实例中，层306(1) – 306(N)的构建材料可具有0.55 dL/g至大约0.7 dL/g的特性粘数。可以在包含大约0.5克聚合物的100毫升60/40苯酚/四氯乙烷溶液中在大约25℃下测量特性粘数。
另外，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有至少大约70℃、至少大约72℃、至少大约75℃、至少大约78℃或至少大约80℃的玻璃化转变温度。另外，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有不大于大约110℃、不大于大约100℃、不大于大约95℃、不大于大约92℃、不大于大约90℃、不大于大约88℃或不大于大约85℃的玻璃化转变温度。在一个示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约70℃至大约110℃的玻璃化转变温度。在另一示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约75℃至大约100℃的玻璃化转变温度。在另一示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约80℃至大约90℃的玻璃化转变温度。可以使用差示扫描量热计(DSC)以大约20℃的扫描速率测量玻璃化转变温度。
此外，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有至少大约0.8克/立方厘米、至少大约0.85克/立方厘米、至少大约0.9克/立方厘米、至少大约0.95克/立方厘米、至少大约1克/立方厘米或至少大约1.05克/立方厘米的密度。任选地，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有不大于大约1.35克/立方厘米、不大于大约1.30克/立方厘米、不大于大约1.25克/立方厘米、不大于大约1.2克/立方厘米、不大于大约1.15克/立方厘米或不大于大约1.1克/立方厘米的密度。在一个示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约0.75克/立方厘米至大约1.4克/立方厘米的密度。在另一示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约0.9克/立方厘米至大约1.3克/立方厘米的密度。在另一示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约1.15克/立方厘米至大约1.25克/立方厘米的密度。可以使用截止到本专利申请的提交日的American Society for Testing and Materials (ASTM) D 792标准测量密度。
用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料也可具有至少大约30 MPa、至少大约35MPa、至少大约40 MPa、至少大约45 MPa或至少大约50 MPa的拉伸屈服强度。此外，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有不大于大约80 MPa、不大于大约75 MPa、不大于大约70 MPa、不大于大约65 MPa、不大于大约60 MPa或不大于大约55 MPa的拉伸屈服强度。在一个示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约25 MPa至大约100MPa的拉伸屈服强度。在另一示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约35 MPa至大约60 MPa的拉伸屈服强度。在另一示例性实例中，用于形成层306(1) –306(N)的构建材料可具有大约45 MPa至大约55 MPa的拉伸屈服强度。可以根据本专利申请提交时的ASTM D638标准测量拉伸屈服强度。
用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料也可具有至少大约80%、至少大约95%、至少大约110%、至少大约125%、至少大约140%或至少大约155%的断裂伸长率。此外，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有不大于大约230%、不大于大约215%、不大于大约200%、不大于大约185%或不大于大约170%的断裂伸长率。在一个示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约75%至大约250%的断裂伸长率。在另一示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约95%至大约205%的断裂伸长率。在另一示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约80%至大约120%的断裂伸长率。在另一示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约180%至大约220%的断裂伸长率。可以根据本专利申请提交时的ASTM D638标准测量断裂伸长率。
另外，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有至少大约80分钟、至少大约90分钟、至少大约100分钟、至少大约110分钟、至少大约120分钟或至少大约130分钟的半结晶时间。用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料也可具有不大于大约1000分钟、不大于大约1000分钟、不大于大约750分钟、不大于大约500分钟、不大于大约400分钟、不大于大约300分钟或不大于大约200分钟的半结晶时间。在一个示例性实例中，用于形成层306(1) –306(N)的构建材料可具有大约75分钟至大约1000分钟的半结晶时间。在另一示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约100分钟至大约400分钟的半结晶时间。在另一示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约110分钟至大约180分钟的半结晶时间。可以使用小角度光散射技术使用氦氖激光器测量在将样品冷却至预定温度的同时实现透射光的强度降至最大强度的一半的时间，以测量半结晶时间。
任选地，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有至少大约1800泊、至少大约1900泊、至少大约2000泊、至少大约2100泊或至少大约2200泊的零剪切粘度。用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料也可具有不大于大约7000泊、不大于大约5000泊、不大于大约3000泊、不大于大约2800泊、不大于大约2600泊或不大于大约2400泊的零剪切粘度。在一个示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约1750泊至大约8000泊的零剪切粘度。在另一示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约1800泊至大约4000泊的零剪切粘度。在另一示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约1900泊至大约3000泊的零剪切粘度。可以使用小振幅振荡剪切技术在260℃下使用10%应变值以大约1 rad/s至大约400 rad/s的频率扫描测量零剪切粘度，其中在1 rad/s下测得的粘度指示零剪切粘度。
用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有至少大约1700 MPa、至少大约1750 MPa、至少大约1800 MPa、至少大约1850 MPa或至少大约1900 MPa的弯曲模量。此外，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有不大于大约2100 MPa、不大于大约2050MPa、不大于大约2000 MPa或不大于大约1950 MPa的弯曲模量。在一个示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约1700 MPa至大约2100 MPa的弯曲模量。在另一示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约1775 MPa至大约1975 MPa的弯曲模量。可以根据本专利申请提交时的ASTM D790标准测定弯曲模量。
用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有至少大约60 J/m、至少大约62 J/m、至少大约64 J/m、至少大约66 J/m或至少大约68 J/m的悬臂梁缺口冲击强度。此外，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有不大于大约82 J/m、不大于大约80 J/m、不大于大约78 J/m、不大于大约76 J/m、不大于大约74 J/m或不大于大约72 J/m的悬臂梁缺口冲击强度。在一个示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约60 J/m至大约85 J/m的悬臂梁缺口冲击强度。在另一示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约65 J/m至大约75 J/m的悬臂梁缺口冲击强度。可以根据本专利申请提交时的ASTM D256标准在23℃下测定悬臂梁缺口冲击强度。
用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料也可具有至少大约52℃、至少大约54℃、至少大约56℃、至少大约58℃或至少大约60℃的热挠曲温度。此外，用于形成层306(1) –306(N)的构建材料可具有不大于大约72℃、不大于大约70℃、不大于大约68℃、不大于大约66℃、不大于大约64℃或不大于大约62℃的热挠曲温度。在一个示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约50℃至大约72℃的热挠曲温度。在另一示例性实例中，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有大约55℃至大约65℃的热挠曲温度。可以根据本专利申请提交时的ASTM D648标准在大约264 psi下测定热挠曲温度。
用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料的物理性质的值有助于使用基于挤出的增材制造法形成物体，如物体300。例如，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有至少100分钟的半结晶时间以最小化或消除由该构建材料形成的物体中的雾度形成并使由于由该构建材料形成的物体中的结晶行为造成的收缩最小化。另外，用于形成层306(1) –306(N)的构建材料可具有能在相对较低温度，如小于250℃下使用该构建材料形成物体的零剪切粘度值。具有如本文所述的零剪切粘度值的构建材料还可降低挤出头中的压力量，这可有利于在较不强健的设备上，即在不适合承受在相对较高压力下的加工条件的设备上使用基于挤出的增材制造形成物体。此外，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料的玻璃化转变温度值和密度值赋予在挤出头304内和在挤出头304外的构建材料的加热和冷却特征以使该构建材料可以流过挤出头304，同时一旦沉积到基底302或另一层上就固化以使物体300的缺陷最小化。用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料还可具有使该构建材料在挤出后具有极低脆度的断裂伸长率。此外，用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料可具有使施加至构建材料以使该构建材料流动和挤出的热量最小化的特性粘数。在最小化的温度下挤出构建材料降低构建材料在挤出过程中的降解并使构建材料在挤出后的收缩最小化。用于形成层306(1) – 306(N)的构建材料的特性粘数也能使该构建材料适当地流过挤出头304并使物体300在形成后具有特定强度量。
基底302可具有厚度308和长度310。基底302也可具有垂直于长度310的宽度。基底302可以为各种形状，包括正方形、圆形、矩形、三角形或任何合适的多边形形状。
基底302的厚度308可以为至少大约0.5毫米、至少大约1毫米或至少大约2毫米。另外，基底302的厚度308可以不大于大约5毫米、不大于大约4毫米或不大于大约3毫米。在一个示例性实例中，基底302的厚度308可包括在大约0.7毫米至大约4毫米的范围内。在另一示例性实例中，基底302的厚度308可包括在大约1毫米至大约2毫米的范围内。
基底302的长度310可以为至少大约40毫米、至少大约80毫米、至少大约120毫米或至少大约150毫米。另外，基底302的长度310可以不大于大约500毫米、不大于大约400毫米、不大于大约300毫米、不大于大约250毫米或不大于大约200毫米。在一个示例性实例中，基底302的长度310可包括在大约30毫米至大约600毫米的范围内。在另一示例性实例中，基底302的长度310可包括在大约40毫米至大约250毫米的范围内。在另一示例性实例中，基底302的长度310可包括在大约50毫米至大约200毫米的范围内。
此外，基底302的宽度可以为至少大约35毫米、至少大约75毫米、至少大约125毫米或至少大约160毫米。基底302的宽度也可以不大于大约480毫米、不大于大约390毫米、不大于大约310毫米、不大于大约250毫米或不大于大约210毫米。在一个示例性实例中，基底302的宽度可包括在大约30毫米至大约600毫米的范围内。在另一示例性实例中，基底302的宽度可包括在大约40毫米至大约250毫米的范围内。在另一示例性实例中，基底302的宽度可包括在大约50毫米至大约200毫米的范围内。在一些实例中，正方形基底302可具有大约100毫米至大约200毫米的宽度和具有大约100毫米至大约200毫米的长度312。
物体300的各层306(1)-(N)的厚度（在图3的Z方向），如厚度312可具有为物体300提供指定分辨率（resolution）的值。也就是说，具有相对较大厚度值的层可产生明显坚硬或参差不齐的物体300的外表面（即较低分辨率的物体），而具有相对较低厚度值的层可使单独的层不明显且物体300可具有外观和触感都更光滑的外表面（即更高分辨率的物体）。此外，各层306(1)-(N)可具有基本一致的厚度或不同厚度。
层306(1) – 306(N)的代表层，如层306(N-1)可具有大约5微米至大约2000微米的厚度312。在一些情况下，厚度312可以为大约10微米至大约1000微米。另外，厚度312可以为大约25微米至大约500微米。厚度312也可以为大约35微米至大约250微米。
选择基底302的材料和层306(1)–306(N)的构建材料以提供各层之间的粘合。例如，可以选择基底302的材料和层306(1)的材料以提供基底302和层306(1)之间的充分粘合以使层306(1)在物体300的形成过程中保持在基底302上，同时在极小（如果有的话）破坏物体300或基底302的情况下从基底302上移除。另外，可以选择层306(1)-306(N)的构建材料以将层306(1)-306(N)的任何移动最小化以避免或减轻物体300的任何变形。
图4是通过将多个聚合材料层沉积到基底上而在基底上形成物体和从基底上移除物体的示例性方法400的流程图。方法400图示说明为逻辑流程图中的一系列方框，其代表可以至少部分通过基于挤出的增材制造系统，如图1的增材制造系统100、图2的增材制造系统200或两者实施的一系列操作。描述这些操作的顺序无意被视为限制，并且任何数量的所述方框可以以任何顺序和/或平行组合以实施该方法。
在402，可以提供基底404以使用增材制造法在其上形成物体。基底404可以与图1的基底104、图2的基底204或图3的基底302相同或类似。在一些实例中，在402处提供基底404可包括将预制基底404可移除地安装或连接到平台，如图1的平台106上。在另一些实例中，在402处提供基底404可进一步包括通过合适的制造技术，如注塑、挤出、吹塑、压塑、浇铸或任何其它合适的制造基底402的方法制造基底404。
在406，可以提供由包含酸组分单元和二醇组分单元的聚合材料形成的纤丝408。在一些情况下，在406处提供纤丝408可包括合并二酸组分和二醇组分以形成聚合材料。例如，可以将一种或多种二酸和一种或多种二醇混合在一起。在一些情况下，所述一种或多种二酸和所述一种或多种二醇可以是丸粒、粉末或它们的一些组合的形式。在一个特定实例中，可以在合并之前对二酸组分或二醇组分的至少一种的丸粒施以研磨操作。酸组分单元可衍生自一种或多种酸且二醇组分单元可衍生自一种或多种二醇。在一个特定实例中，可以通过一种或多种酸和一种或多种二醇之间的缩合反应制造该聚合材料。
在一些情况下，该聚合材料的酸组分可包含衍生自一种或多种二元酸的单元。例如，该酸组分可包含衍生自对苯二甲酸的单元、衍生自间苯二甲酸的单元、衍生自环己烷二甲酸的单元、衍生自萘二甲酸的单元、衍生自均二苯乙烯二甲酸的单元或其组合。任选地，该酸组分可以由大约40摩尔%至大约60摩尔%的衍生自第一酸的单元和大约40摩尔%至大约60摩尔%的衍生自第二酸的单元构成。在一个特定实例中，该酸组分可以由大约45摩尔%至大约55摩尔%的衍生自对苯二甲酸的单元和大约45摩尔%至大约55摩尔%的衍生自间苯二甲酸的单元构成。
另外，二醇组分可包含衍生自环己烷二甲醇的单元。此外，二醇组分可包含衍生自一种或多种附加二醇，如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、新戊二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、对苯二甲醇、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇或其组合的单元。在该聚合材料包含衍生自多种二醇的单元的一些情况下，二醇组分可包含大约75摩尔%至大约98摩尔%的衍生自第一二醇的单元和大约2摩尔%至大约25摩尔%的衍生自一种或多种第二二醇的单元。
纤丝408的聚合材料还可包含添加剂，如稳定剂、抗氧化剂、填料、支化剂、颜料、染料、它们的组合等。
任选地，该聚合材料可具有大约0.55 dL/g至大约0.7 dL/g的特性粘数、不大于大约1.25克/立方厘米的密度、至少大约80℃的玻璃化转变温度和不大于大约300分钟的半结晶时间。该聚合材料也可具有不大于大约3000泊的零剪切粘度。此外，该聚合材料可具有至少大约75%的断裂伸长率。
在合并二酸组分和二醇组分以形成聚合材料后，可以挤出该聚合材料以形成纤丝408。在一些情况下，该聚合材料可以以丸粒形式供入挤出机，而在另一些情况下，该聚合材料可作为粉末供入挤出机。特别地，可使用挤出机，如在一些情况下单螺杆挤出机或在另一些情况下双螺杆挤出机制造构建材料的纤丝408。在一些情况下，该挤出机可包括熔体泵，而在另一些情况下，在该挤出机中可以不存在熔体泵。在使用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机制造纤丝408时，挤出机的一个或多个螺杆可以以大约50转/分钟至大约200转/分钟的速度运行。在一个示例性实例中，单螺杆挤出机或双螺杆挤出机的速度可以为大约75转/分钟至大约175转/分钟。在另一示例性实例中，单螺杆挤出机或双螺杆挤出机的速度可以为60转/分钟至85转/分钟。此外，用于形成纤丝408的一种或多种材料至挤出机的进料速率可以为10克/分钟至40克/分钟、15克/分钟至35克/分钟、20克/分钟至30克/分钟或15克/分钟至25克/分钟。
该挤出机可包括一个或多个室并且可以在挤出机的一个或多个室中加热用于形成纤丝408的材料的混合物。例如，可以在挤出机的第一室中在100℃至180℃、110℃至160℃或120℃至140℃的第一温度下对该聚合材料施加热。也可以在挤出机的第二室中在第二不同温度，如160℃至260℃、190℃至250℃、200℃至240℃或210℃至230℃下对用于形成纤丝408的聚合材料施加热。当挤出机包括多于两个室时，可以在挤出机的一个或多个附加的室中在第一温度或第二温度下对用于形成纤丝408的聚合材料施加热。在一个示例性实例中，可以在挤出机的一个或多个室中在大约210℃至大约240℃的温度下对用于形成纤丝408的聚合材料施加热。
纤丝408可具有大约1毫米至大约5毫米的直径和至少大约3厘米的长度。在一些情况下，纤丝408可具有至少大约5厘米的长度。在一些情况下，纤丝408可具有至少大约30厘米的长度。在一些情况下，纤丝408可具有大约3厘米至大约5米的长度。在一些情况下，纤丝408可具有大约30厘米至大约5米的长度。另外，纤丝408可具有大于5米的长度。在一个特定实例中，纤丝408可具有直径为大约1.5毫米至大约3毫米且长度为至少大约2米的主体。
在410，可以将多个聚合材料层沉积到基底404上以制造物体412。例如，可以根据预定设计经由挤出头将所述一个或多个聚合材料层挤出到基底404上以形成物体412。举例而言，可以基于预定设计将所述一个或多个聚合材料层沉积到基底404上以根据通过增材制造系统处理的3D模型数据以逐层方式构建物体412。在一些情况下，在将一定量的聚合材料沉积到基底404上之前可以在大约190℃至大约270℃的温度下加热该量的聚合材料。
此外，在将多个纤丝408层沉积到基底404上时，可以以指定速率沉积该聚合材料。在一些情况下，可以将纤丝408挤出到基底404上以制造该物体的多个层。在这些情况下，挤出纤丝408的速率可被称作“挤出速率”。在一个示例性实例中，在物体412的形成过程中将纤丝408沉积到基底404上的速率可以为大约5.5 mm3/s至大约9.5 mm3/s。在另一示例性实例中，在物体412的形成过程中将纤丝408沉积到基底404上的速率可以为大约6.5 mm3/s至大约9.0 mm3/s。在另一示例性实例中，在物体412的形成过程中将纤丝408沉积到基底404上的速率可以为大约7.6 mm3/s至大约8.7 mm3/s。
物体412可具有至少大约0.4 dL/g、至少大约0.45 dL/g、至少大约0.50 dL/g、至少大约0.55 dL/g或至少大约0.60 dL/g的特性粘数。另外，物体412可具有不大于大约0.90dL/g、不大于大约0.85 dL/g、不大于大约0.80 dL/g、不大于大约0.75 dL/g、不大于大约0.70 dL/g或不大于大约0.65 dL/g的特性粘数。在一个示例性实例中，物体412可具有大约0.35 dL/g至大约1.00 dL/g的特性粘数。在另一示例性实例中，物体412可具有大约0.50dL/g至大约0.80 dL/g的特性粘数。在另一示例性实例中，物体412可具有大约0.55 dL/g至大约0.70 dL/g的特性粘数。可以在大约25℃下在大约60/40苯酚/四氯乙烷溶液中以大约0.5 g/100 ml的浓度测量物体412的特性粘数。
在一些情况下，物体412可相对于用于制造物体412的聚合材料的特性粘数具有最低特性粘数损失。特别地，特性粘数损失（特性粘数在下列方程中缩写为I.V.）可表示为：
I.V.损失 =
Figure 918652DEST_PATH_IMAGE001
X 100
特别地，物体412可具有不大于大约6%、不大于大约5%、不大于大约4%、不大于大约3%、不大于大约2%、、不大于大约1.5%、不大于大约1.3%、不大于大约1.1%、不大于大约1%、不大于大约0.9%、不大于大约0.7%或不大于大约0.5%的特性粘数损失。在一些情况下，该物体可以基本没有特性粘数损失。在一个示例性实例中，物体412可具有大约0.01%至大约10%的特性粘数损失。在另一示例性实例中，物体412可具有大约0.05%至大约8%的特性粘数损失。在另一示例性实例中，物体412可具有大约0.10%至大约5%的特性粘数损失。在另一示例性实例中，物体412可具有大约0.5%至大约2%的特性粘数损失。
任选地，特性粘数损失可依赖于在物体412的形成过程中将聚合材料层沉积到基底404上时加热纤丝408的聚合材料的温度。举例而言，当物体412在大约225℃的温度下形成时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以不大于大约2.5%、不大于大约2.1%、不大于大约1.7%、不大于大约1.5%、不大于大约1.3%、不大于大约1.1%、不大于大约0.9%、不大于大约0.7%、不大于大约0.5%、不大于大约0.3%或不大于大约0.1%。在一些情况下，当物体412在大约225℃的温度下形成时，物体412相对于纤丝408的聚合材料可以基本没有特性粘数损失。在一个示例性实例中，当物体412在大约225℃的温度下形成时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以为大约0.01%至大约3%。在另一示例性实例中，当物体412在大约225℃的温度下形成时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以为大约0.04%至大约2.50%。在另一示例性实例中，当物体412在大约225℃的温度下形成时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以为大约0.1%至大约2%。
另外，当物体412在大约230℃的温度下形成时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以不大于大约5.5%、不大于大约5.0%、不大于大约4.5%、不大于大约4%、不大于大约3.5%、不大于大约3%、不大于大约2.5%、不大于大约2.0%、不大于大约1.5%、不大于大约1.0%、不大于大约0.9%、不大于大约0.7%、不大于大约0.5%、不大于大约0.3%或不大于大约0.1%。在一些情况下，当物体412在大约230℃的温度下形成时，物体412相对于纤丝408的聚合材料可以基本没有特性粘数损失。在一个示例性实例中，当物体412在大约230℃的温度下形成时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以为大约0.01%至大约6%。在另一示例性实例中，当物体412在大约230℃的温度下形成时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以为大约0.04%至大约2.50%。在另一示例性实例中，当物体412在大约230℃的温度下形成时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以为大约0.1%至大约2%。
此外，当物体412在大约240℃的温度下形成时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以不大于大约6%、不大于大约5.5%、不大于大约5%、不大于大约4.5%、不大于大约4%、不大于大约3.5%、不大于大约3%、不大于大约2.5%、不大于大约2%、不大于大约1.9%、不大于大约1.7%、不大于大约1.5%、不大于大约1.3%、不大于大约1.1%或不大于大约0.9%。在一个示例性实例中，当物体412在大约240℃的温度下形成时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以为大约0.8%至大约6%。在另一示例性实例中，当物体412在大约240℃的温度下形成时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以为大约1%至大约4%。在另一示例性实例中，当物体412在大约240℃的温度下形成时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以为大约1.1%至大约2.1%。
此外，当物体412在大约250℃的温度下形成时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以不大于大约7.5%、不大于大约7%、不大于大约6.5%、不大于大约6%、不大于大约5.5%、不大于大约5%、不大于大约4.5%、不大于大约4%、不大于大约3.5%、不大于大约3%、不大于大约2.5%、不大于大约2%、不大于大约1.9%、不大于大约1.7%或不大于大约1.5%。在一个示例性实例中，当物体412在大约250℃的温度下形成时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以为大约2.3%至大约7.5%。在另一示例性实例中，当物体412在大约250℃的温度下形成时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以为大约2.7%至大约6.1%。在另一示例性实例中，当物体412在大约250℃的温度下形成时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以为大约2.8%至大约5.1%。
此外，特性粘数损失可依赖于在物体412的形成过程中将纤丝408的聚合材料沉积到基底404上的速率。例如，当在物体412的形成过程中以大约7 mm3/s至大约8 mm3/s的速率将纤丝408沉积到基底404上时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以不大于大约5%、不大于大约4.5%、不大于大约4%、不大于大约3.5%、不大于大约3%、不大于大约2.5%、不大于大约2%、不大于大约1.5%、不大于大约1%、不大于大约0.9%、不大于大约0.7%、不大于大约0.5%、不大于大约0.3%或不大于大约0.1%。在一些情况下，当在物体412的形成过程中以大约7 mm3/s至大约8 mm3/s的速率将纤丝408沉积到基底404上时，物体412相对于纤丝408的聚合材料可以基本没有特性粘数损失。在一个示例性实例中，当在物体412的形成过程中以大约7 mm3/s至大约8 mm3/s的速率将纤丝408沉积到基底404上时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以为大约0.01%至大约6%。在另一示例性实例中，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以为大约0.7%至大约4.3%。在另一示例性实例中，当在物体412的形成过程中以大约7 mm3/s至大约8 mm3/s的速率将纤丝408沉积到基底404上时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以为大约0.9%至大约2.5%。
此外，当在物体412的形成过程中以大约8 mm3/s至大约9 mm3/s的速率将纤丝408沉积到基底404上时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以不大于大约5%、不大于大约4.5%、不大于大约4%、不大于大约3.5%、不大于大约3%、不大于大约2.5%、不大于大约2%、不大于大约1.5%、不大于大约1%、不大于大约0.9%、不大于大约0.7%、不大于大约0.5%、不大于大约0.3%或不大于大约0.1%。在一些情况下，当在物体412的形成过程中以大约8 mm3/s至大约9 mm3/s的速率将纤丝408沉积到基底404上时，物体412相对于纤丝408的聚合材料可以基本没有特性粘数损失。在一个示例性实例中，当在物体412的形成过程中以大约8 mm3/s至大约9 mm3/s的速率将纤丝408沉积到基底404上时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以为大约0.01%至大约4%。在另一示例性实例中，当在物体412的形成过程中以大约8 mm3/s至大约9 mm3/s的速率将纤丝408沉积到基底404上时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以为大约0.1%至大约3.3%。在另一示例性实例中，当在物体412的形成过程中以大约8 mm3/s至大约9 mm3/s的速率将纤丝408沉积到基底404上时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以为大约0.2%至大约0.9%。
在一个特定实例中，当物体412在大约230℃的温度下形成并且当在物体412的形成过程中以大约7 mm3/s至大约8 mm3/s的速率将纤丝408沉积到基底404上时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以不大于大约5.5%，如大约0.7%至大约5.3%。在另一特定实例中，当物体412在大约240℃的温度下形成并且当在物体412的形成过程中以大约7 mm3/s至大约8 mm3/s的速率将纤丝408沉积到基底404上时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以不大于大约5.5%，如大约1.5%至大约5.3%。在另一特定实例中，当物体412在大约250℃的温度下形成并且当在物体412的形成过程中以大约7 mm3/s至大约8 mm3/s的速率将纤丝408沉积到基底404上时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以不大于大约7.1%，如大约2.7%至大约6.8%。
此外，当物体412在大约230℃的温度下形成并且当在物体412的形成过程中以大约8 mm3/s至大约9 mm3/s的速率将纤丝408沉积到基底404上时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以不大于大约2.5%，如大约0.1%至大约2.3%。另外，当物体412在大约240℃的温度下形成并且当在物体412的形成过程中以大约8 mm3/s至大约9 mm3/s的速率将纤丝408沉积到基底404上时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以不大于大约3.5%，如大约0.9%至大约3.3%。此外，当物体412在大约250℃的温度下形成并且当在物体412的形成过程中以大约8 mm3/s至大约9 mm3/s的速率将纤丝408沉积到基底404上时，物体412相对于纤丝408的聚合材料的特性粘数损失可以不大于大约6.1%，如大约2.5%至大约5.7%。
特性粘数损失可以指示在增材制造法的过程中发生的材料降解量。特性粘数的损失可造成材料的机械性质改变。在一些情况下，机械性质的改变会导致使用增材制造法制成的物体变脆。
此外，物体412可具有大约35 kJ/m2至大约60 kJ/m2的缺口悬臂梁式试验值。在另一实例中，物体412可具有大约40 kJ/m2至大约55 kJ/m2的缺口悬臂梁式试验值。在另一实例中，物体412可具有大约45 kJ/m2至大约50 kJ/m2的缺口悬臂梁式试验值。可以根据本专利申请提交时的ASTM D256标准测量物体412的缺口悬臂梁式试验值。
在414，可以从基底404上移除物体412。在一些情况下，可以使用机器，如机器人臂从基底404上移除物体412。在另一些情况下，个人可以用手或工具从基底404上移除物体412。
可以使用其它构造实施所述功能，并且其意在本公开的范围内。此外，尽管上文为论述目的指定了职责（responsibilities）的特定分配，但各种功能和职责可能视情况以不同方式分配和划分。
在下列实施例中参照下列附图进一步描述本文所述的概念，其不限制权利要求书中描述的本公开的范围。
实施例
实施例1
制备具有表1中所述的组成的聚合材料样品。根据本文所述的技术形成样品1和2且作为对比例制备样品3和4。除表1中所示的组分外，样品4还包含偏苯三甲酸酐支化剂。使用质子核磁共振谱（NMR）测定样品的组成。
表1. 样品1-4的组成
样品1 样品2 样品3 样品4
环己烷二甲醇 100摩尔% 31摩尔% 31摩尔% 31摩尔%
乙二醇 0摩尔% 69摩尔% 69摩尔% 69摩尔%
对苯二甲酸 52摩尔% 100摩尔% 100摩尔% 100摩尔%
间苯二甲酸 48摩尔% 0摩尔% 0摩尔% 0摩尔%
根据ASTM D标准测量样品的一些特征。样品测量的结果显示在表2中。
表2. 样品1-4的物理性质测量结果
样品1 样品2 样品3 样品4
密度(g/cm<sup>3</sup>) 1.20 1.28 1.28 1.27
特性粘数(dL/g) 0.64 0.59 0.75 0.75
玻璃化转变温度(℃) 84 78 78 78
半结晶时间(分钟) 128 >1500 >1500 >1500
零剪切粘度(泊) 2750 2810 - -
热挠曲温度(℃) 63 62 62 62
拉伸屈服强度(MPa) 50 51 51 50
断裂伸长率(%) 193 33 33 110
弯曲模量(MPa) 1814 2007 2007 2100
悬臂梁缺口冲击强度(J/m) 70 69 98 95
使用本专利申请提交时的ASTM D 792标准测量样品的密度。此外，在大约25℃下在大约60/40苯酚/四氯乙烷溶液中以大约0.5 g/100 ml的浓度测量样品的特性粘数。此外，使用TA Instruments差示扫描量热计（DSC）以大约20℃的扫描速率测量样品的玻璃化转变温度。
使用小角度光散射（SALS）技术用氦氖激光器测量样品的半结晶时间。特别地，样品在大约280℃下熔融以除去预先存在的结晶度。然后将样品迅速冷却到大约140℃至大约160℃的预定结晶温度并随时间记录透射光强度。光强度降至原始值的一半的时间是指半结晶时间。
使用用来自Rheometrics Scientific的RDA II进行的小振幅振荡剪切（SAOS）流变学测量样品的零剪切粘度。在大约260℃下使用大约10%应变值进行从大约1至大约400rad/s的频率扫描。该样品在1-10 rad/s剪切速率方案中表现出牛顿型平台。在大约1 rad/s下测得的粘度被报道为零剪切粘度。
对于其余试验，在Toyo 90注塑机上模制ASTM试验棒。将样品的丸粒首先在大约70℃下干燥大约3-6小时。模制熔体温度为大约260℃且模具温度为大约30℃。根据本专利申请提交时的ASTM D 648标准在大约264 psi下测量样品的热挠曲温度。此外，根据本专利申请提交时的ASTM D 790标准测量弯曲模量。此外，根据本专利申请提交时的ASTM D 638标准测量拉伸屈服强度和断裂伸长率。还根据本专利申请提交时的ASTM D 256标准在大约23℃下测量样品的悬臂梁缺口冲击强度。
实施例2
使用由表1的样品1-4形成的纤丝制造物体并在大约60/40苯酚/四氯乙烷溶液中在大约0.5 g/100 ml的浓度下测量物体的特性粘数。将该溶液加热至大约150℃以将材料混合和溶解在该溶液中。然后将该溶液冷却至大约25℃。通过相对于用于将不含该材料的60/40苯酚/四氯乙烷溶液沿管向下压的压力测量用于将该溶液沿窄孔不锈钢管向下压的压力，测定特性粘数。
表3显示用对于样品1具有大约7.6 mm3/s、对于样品2具有大约7.4 mm3/s、对于样品3具有大约4.4 mm3/s和对于样品4具有大约4 mm3/s的第一挤出速率的挤出头由对应于表1的样品1-4的聚合材料纤丝制成的物体的工艺条件和特性粘数(I.V.)测量结果。表4显示用对于样品1具有大约8.7 mm3/s、对于样品2具有大约8.8 mm3/s、对于样品3具有大约4.8mm3/s和对于样品4具有大约4.1 mm3/s的第二挤出速率的挤出头由对应于表1的样品1-4的聚合材料纤丝制成的物体的工艺条件和特性粘数测量结果。在表3和4中基于制造物体前的聚合材料的第一特性粘数和完成的物体的第二特性粘数计算特性粘数损失。样品1的第一特性粘数为大约0.619 dL/g，样品2的第一特性粘数为大约0.588 dL/g，样品3的第一特性粘数为大约0.720 dL/g，且样品4的第一特性粘数为大约0.735 dL/g。完成的物体的第二特性粘数测量结果显示在表3和4中。
表3. 使用增材制造在第一挤出速率下制成的物体的特性粘数和特性粘数损失
Figure 101371DEST_PATH_IMAGE002
。
表4. 使用增材制造在第二挤出速率下制成的物体的特性粘数和特性粘数损失
Figure 287633DEST_PATH_IMAGE003
。
表5显示工艺条件和用于使用基于挤出的增材制造生产物体之前的聚合材料的特性粘数和由该聚合材料制成的完成物体的特性粘数之间的特性粘数变化的概要。表5的最大温度和最小温度指示在该物体的层之间的粘合充分下的最大和最小温度。由样品1的聚合材料制成的物体具有比使用样品2-4的聚合材料制成的物体低的特性粘数降低值。另外，使用样品1的聚合材料生产物体的温度范围大于使用样品2-4的聚合材料生产物体的温度范围。
表5. 工艺条件和用于生产物体之前的聚合材料的特性粘数和由该聚合材料制成的完成物体的特性粘数之间的特性粘数变化
Figure 948422DEST_PATH_IMAGE004
。
通过使用Ultimaker 2基于挤出的增材制造系统在使速度保持相对恒定的同时在不同温度下制造物体的层测试粘合力。使用Python脚本指导该系统形成物体的层。然后在不同温度下通过手动测试人手为了分开层而施加的力的值而测试粘合力。在使用人手不容易分开层时记录表5中所示的最小和最大温度。
图5显示在大约1 mm3/s的挤出速率下制成的示例性物体，其中在挤出纤丝以形成物体之前在不同温度下加热纤丝。特别地，图5中所示的物体由根据样品4的组成的聚合材料制成。当在挤出前使用不同温度加热纤丝时，制造直径小于之前形成的层的直径的层以助于划分温度之间的转变。图5中所示的物体包括指示在220℃、225℃、230℃、235℃和240℃下形成的层的分界线。图5还显示在高于240℃的温度下制造物体的层时发生该物体的视觉降解。在生产图5中所示的物体时，在各温度转变点下测试粘合力。例如，通过尝试在图5中所示的环处分开各层，测试在220℃下制成的层之间的粘合力和在225℃下制成的层之间的粘合力。对各温度转变进行后续试验。依照相同程序测试具有与样品1、样品2和样品3对应的组成的聚合材料在不同温度下制成的层之间的粘合力。图6显示使用具有与样品1对应的组成的聚合材料在大约2 mm3/s的挤出速率下制成的物体，其中在挤出纤丝以形成物体之前在不同温度下加热该纤丝。图6显示在高于245℃的温度下发生该物体的视觉降解。表6显示使用样品1、样品2、样品3和样品4的组合物制成的物体的视觉降解温度。在大约1 mm3/s的挤出速率下进行第一挤出速率测量并在大约2 mm3/s的挤出速率下进行第二挤出速率测量。
表6. 以℃计的观察到视觉降解时的温度
第一挤出速率 第二挤出速率
样品1 245 260
样品2 235 250
样品3 245 260
样品4 245 265
图7显示使用基于挤出的增材制造装置在大约235℃的温度下使用样品4的组合物制成的物体。形成该物体的层的挤出速率随物体高度提高而提高。另外，图8显示使用基于挤出的增材制造装置在大约235℃的温度下使用样品1的组合物制成的物体，其中形成该物体的层的挤出速率随物体高度提高而提高。初始挤出速率为大约1 mm3/s。通过测量在出现降解之前根据与各样品对应的组成形成的物体的高度，使用下列公式计算表5中记录的挤出速率：
以mm3/s计的挤出速率 =
Figure 28373DEST_PATH_IMAGE005
+ 初始挤出速率
公式中的常数“5”表示每制成5毫米物体，挤出速率提高1 mm3/s。图8中所示的塔（tower）的高度 相对于图7中所示的塔的高度表明，用于制造图8的塔的聚合材料可用于在更大的挤出速率范围内形成物体，表明物理性质比用于形成图7的塔的聚合材料更有益于基于挤出的增材制造法。
对由与样品1-4相关的聚合材料制成的物体进行缺口悬臂梁式试验且结果显示在表7中。表6中的缺口悬臂梁式试验结果的最高和最低值以KJ/m2测得。根据本专利申请提交时的ASTM D256标准进行缺口悬臂梁式试验。由对应于样品1的聚合材料制成的物体在缺口悬臂梁式试验结果中具有最小变化性。
表7. 缺口悬臂梁式试验结果
最大 最小 δ 变化性
样品1 47 46.5 0.5 0.03
样品2 47.3 46.7 0.6 0.06
样品3 47.4 46.4 1 0.1
样品4 47.9 45.7 2.2 0.22
结论
最后，尽管已经以具体到结构特征和/或方法操作的措辞描述了各种实施方案，但要理解的是，所附描述中限定的主题不一定限于所述具体特征或操作。相反，所述具体特征和操作作为实施所要求保护的主题的示例性形式公开。
本发明的概念的示例性实例
尽管申请人的公开包括提到上述具体实施方案，但要理解的是，本领域技术人员可以在不背离本文所述的发明概念的精神和范围的情况下作出修改和变动。意在涵盖所有这样的修改和变动。因此下列本发明的概念的示例性实例仅是示例性而非限制性的。
实例1. 一种制品，其包括：包含二酸组分单元和二醇组分单元的聚合材料的多个层，其中所述二酸组分单元衍生自第一二酸和第二二酸。
实例2. 实例1的制品，其中所述多个层根据设计布置。
实例3. 实例1-2任一项的制品，其中第一二酸是对苯二甲酸且第二二酸是间苯二甲酸、环己烷二甲酸、萘二甲酸、均二苯乙烯二甲酸或其组合。
实例4. 实例1-3任一项的制品，其中所述二酸组分包含大约40摩尔%至大约60摩尔%的衍生自第一二酸的单元和大约40摩尔%至大约60摩尔%的衍生自第二二酸的单元。
实例5. 实例1-4任一项的制品，其中所述二酸组分包含大约45摩尔%至大约55摩尔%的衍生自对苯二甲酸的单元和大约45摩尔%至大约55摩尔%的衍生自间苯二甲酸的单元。
实例6. 实例1-5任一项的制品，其中所述二醇组分单元衍生自环己烷二甲醇。
实例7. 实例1-6任一项的制品，其中所述二醇组分包含大约75摩尔%至大约98摩尔%的衍生自第一二醇的单元和大约2摩尔%至大约25摩尔%的衍生自一种或多种第二二醇的单元。
实例8. 实例7的制品，其中所述第一二醇包括环己烷二甲醇且所述一种或多种第二二醇包括乙二醇、丙二醇、新戊二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、对苯二甲醇或其组合。
实例9. 实例1-8任一项的制品，其中所述聚合材料具有大约0.55 dL/g至大约0.7dL/g的特性粘数、不大于大约1.25克/立方厘米的密度、至少大约80℃的玻璃化转变温度和不大于大约300分钟的半结晶时间。
实例10. 一种制品，其包括：由包含二酸组分单元和二醇组分单元的聚合材料构成的主体，其中：所述主体具有大约1毫米至大约5毫米的直径和至少大约3厘米的长度；且由所述聚合材料形成的物体相对于形成所述物体之前的聚合材料的特性粘数损失不大于大约0.9%。
实例11. 实例10的制品，其中所述聚合材料具有不大于大约3000泊的零剪切粘度。
实例12. 实例10-11任一项的制品，其中所述聚合材料具有至少大约75%的断裂伸长率。
实例13. 实例10-12任一项的制品，其中所述聚合材料具有不大于大约1.25克/立方厘米的密度。
实例14. 实例10-13任一项的制品，其中所述聚合材料具有至少大约80℃的玻璃化转变温度。
实例15. 实例10-14任一项的制品，其中所述主体具有至少大约3厘米的长度。
实例16. 实例10-15任一项的制品，其中所述主体具有大约1.5毫米至大约3毫米的直径和至少大约2米的长度。
实例17. 实例10-16任一项的制品，其中所述二醇组分单元衍生自环己烷二甲醇，大约40摩尔%至大约60摩尔%的二酸组分单元衍生自对苯二甲酸，且大约40摩尔%至大约60摩尔%的二酸组分单元衍生自间苯二甲酸。
实例18. 一种方法，其包括：在大约225℃至大约250℃的温度下加热聚合材料，所述聚合材料包含二酸组分单元和二醇组分单元；将聚合材料的多个层挤出到基底上以形成物体，其中挤出速率为大约7 mm3/s至大约9 mm3/s；其中当在大约250℃的温度下加热所述聚合材料时，所述物体相对于形成所述物体之前的聚合材料的特性粘数损失不大于大约5%。
实例19. 实例18的方法，其中根据预定设计将所述聚合材料的多个层沉积到基底上。
实例20. 实例18-19任一项的方法，其中将聚合材料的多个层沉积到基底上包括经挤出头将所述聚合材料挤出到基底上。
实例21. 实例18-20任一项的方法，其中所述二醇组分单元衍生自环己烷二甲醇，大约40摩尔%至大约60摩尔%的二酸组分单元衍生自对苯二甲酸，且大约40摩尔%至大约60摩尔%的二酸组分单元衍生自间苯二甲酸。
实例22. 实例18-21任一项的方法，其中所述聚合材料具有大约0.55 dL/g至大约0.7 dL/g的特性粘数、不大于大约1.25克/立方厘米的密度、至少大约80℃的玻璃化转变温度和不大于大约300分钟的半结晶时间。
实例23. 实例18-22任一项的方法，其中所述特性粘数损失不大于大约2%。
实例24. 一种方法，其包括：合并二酸组分和二醇组分以形成聚合材料，其中所述二酸组分包含第一二酸和第二二酸；挤出所述聚合材料以形成纤丝，所述纤丝具有直径为大约1毫米至大约5毫米且长度为至少大约3厘米的主体。
实例25. 实例24的方法，其中通过具有单螺杆或双螺杆的挤出机挤出所述聚合材料以形成纤丝。
实例26. 实例25的方法，其中所述挤出机的螺杆速度为大约60转/分钟（rpm）至大约85 rpm。
实例27. 实例25的方法，其中将所述挤出机的至少一个室在大约210℃至大约240℃的温度下加热。
实例28. 实例24-27任一项的方法，其进一步包括在合并二酸组分和二醇组分之前研磨二酸组分或二醇组分的至少一种的丸粒。
实例29. 实例24-28任一项的方法，其中所述纤丝具有至少大约30厘米的长度。
实例30. 实例24-29任一项的方法，其中所述纤丝具有大约30厘米至大约5米的长度。
实例31. 实例24-30任一项的方法，其进一步包括：根据预定设计将纤丝的多个层沉积到基底上以生产物体；和从基底上移除所述物体。
实例32. 实例24-31任一项的方法，其中所述二醇组分单元衍生自环己烷二甲醇且所述二酸组分单元衍生自对苯二甲酸和间苯二甲酸。

Claims (8)

1.制品在增材制造法中的用途，所述制品包括：
由包含二酸组分单元和二醇组分单元的聚合材料构成的主体，其中：
所述主体具有1毫米至5毫米的直径和至少3厘米的长度；且
由所述聚合材料形成的物体相对于形成所述物体之前的聚合材料的特性粘数损失不大于0.9%；
其中所述二醇组分单元衍生自环己烷二甲醇，40摩尔%至60摩尔%的二酸组分单元衍生自对苯二甲酸，且40摩尔%至60摩尔%的二酸组分单元衍生自间苯二甲酸、环己烷二甲酸、萘二甲酸、均二苯乙烯二甲酸或其组合。
2.根据权利要求1所述的用途，其中所述聚合材料具有不大于300 Pa·s的零剪切粘度。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的用途，其中所述聚合材料具有至少75%的断裂伸长率。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的用途，其中所述聚合材料具有不大于1.25克/立方厘米的密度。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的用途，其中所述聚合材料具有至少80℃的玻璃化转变温度。
6.根据权利要求1-2中任一项所述的用途，其中所述主体具有至少30厘米的长度。
7.根据权利要求1-2中任一项所述的用途，其中所述主体具有1.5毫米至3毫米的直径和至少2米的长度。
8.根据权利要求1-2中任一项所述的用途，其中所述二醇组分单元衍生自环己烷二甲醇，40摩尔%至60摩尔%的二酸组分单元衍生自对苯二甲酸，且40摩尔%至60摩尔%的二酸组分单元衍生自间苯二甲酸。
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