CN108602263B

CN108602263B - 材料套装

Info

Publication number: CN108602263B
Application number: CN201680079131.0A
Authority: CN
Inventors: S·查芬斯; K·P·德坎
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2016-04-15
Filing date: 2016-04-15
Publication date: 2021-04-27
Anticipated expiration: 2036-04-15
Also published as: EP3442781B1; EP3442781A1; EP3442781A4; US20190001567A1; WO2017180164A1; CN108602263A; US10926464B2

Abstract

本公开涉及用于三维印刷的材料套装、三维印刷系统和三维印刷部件。该材料套装可以包括平均粒度为20μm至100μm的热塑性聚合物粉末、包含过渡金属的导电熔融墨水和第二熔融墨水。该第二熔融墨水可以包含能够吸收电磁辐射以产生热量的熔融剂。该第二熔融墨水当印刷在该热塑性聚合物粉末上时提供比该导电熔融墨水更低的导电性。

Description

材料套装

发明背景

在过去几十年中，三维(3D)数字印刷方法——一种增材制造方法——在不断发展。已经开发了各种用于3D印刷的方法，包括热辅助挤出、选择性激光烧结(SLS)、光刻法等等。例如，在选择性激光烧结中，将粉末床暴露于来自激光的点加热以熔融在任何要形成物体处的粉末。这使得能够制造使用传统方法难以制造的复杂部件。但是，用于3D印刷的系统在历史上非常昂贵，尽管这些费用近来已经降低到了更可承受的水平。通常，3D印刷技术通过允许快速创建用于检查和测试的原型模型改善了产品开发周期。不幸的是，该概念在商业生产能力方面受到一定限制，因为3D印刷中所用材料范围同样受到限制。因此，在用于3D印刷的新技术和材料领域中继续进行研究。

附图概述

图1是根据本公开的实例的三维印刷系统的示意图；

图2是根据本公开的实例的具有印刷在该层一部分上的导电熔融墨水的热塑性聚合物粉末层的特写侧面剖视图；

图3是图2的层在该层已经根据本公开的实例固化之后的特写侧面剖视图；

图4是根据本公开的实例的由导电复合材料形成的迹线与通孔的对角线视图；

图5是根据本公开的实例的具有嵌入的迹线与通孔的三维印刷部件的对角线视图；

图6是根据本公开的实例的具有嵌入的迹线与通孔的三维印刷部件的侧面剖视图；和

图7是根据本公开的实例的具有嵌入的迹线与通孔的三维印刷部件的侧面剖视图。

附图描绘了本公开技术的几个实例。但是，应当理解本技术不限于所描绘的实例。

发明详述

本公开涉及三维印刷领域。更具体地，本公开提供了用于印刷具有导电特征的三维部件的材料套装和系统。在一种示例性印刷方法中，将聚合物粉末的薄层铺展在床上以形成粉末床。印刷头(如喷墨印刷头)随后用于在对应于要形成的三维物体的薄层的粉末床部分上印刷熔融墨水。随后将该床暴露于光源，例如通常为整个床。熔融墨水从光中吸收比未印刷粉末更多的能量。吸收的光能转化为热能，使该粉末的印刷部分熔化并聚结。这形成了固体层。在形成第一层后，在粉末床上铺展新的聚合物粉末的薄层并重复该过程以形成附加层，直到印刷完整的三维部件。这样的三维印刷过程可以以良好的精确度实现快速输出。

在本公开技术的一些实例中，导电熔融墨水可以与另一熔融墨水一起使用以形成具有导电特征的三维印刷部件。该导电熔融墨水可以喷射在需要为导电的粉末床的部分上，其它熔融墨水可以喷射在该粉末床的其它部分上以形成最终印刷部件的其它部分。本文中描述的材料、系统和方法可用于印刷具有多种电气配置的部件，如嵌入式电气元件和表面电气元件。本技术还可以形成由三维印刷实现的电气元件，这是使用标准电子制造技术不能实现的，如嵌入式线圈、对角线通孔等等。

在本公开的一些实例中，如用于三维印刷的材料套装可以包括热塑性聚合物粉末、导电熔融墨水和第二熔融墨水。该热塑性聚合物粉末可以包括平均粒度为20μm至100μm的粉末粒子。如本文中所用，除非另行规定，关于粒子性质的“平均”是指数均平均值。因此，“平均粒度”是指数均粒度。此外，“粒度”是指球形粒子的直径，或非球形粒子的最长尺寸。

在某些实例中，该聚合物粒子可以具有多种形状，如基本球形粒子或不规则形状粒子。在一些实例中，该聚合物粉末能够成型为具有20至100微米的分辨率的3D印刷部件。本文中所用的“分辨率”是指可以在3D印刷部件上形成的最小特征的尺寸。该聚合物粉末可以形成大约20至大约100微米厚的层，使得印刷部件的熔融层具有大致相同的厚度。这可以在z轴方向上提供大约20至大约100微米的分辨率。该聚合物粉末还可以具有足够小的粒度和足够规则的粒子形状以便沿x轴和y轴提供大约20至大约100微米的分辨率。

在一些实例中，该热塑性聚合物粉末可以是无色的。例如，该聚合物粉末可以具有白色、半透明或透明的外观。当与无色熔融墨水一起使用时，此类聚合物粉末可以提供白色、半透明或透明的印刷部件。在其它实例中，该聚合物粉末可以是有色的以便生产有色部件。在再其它实例中，当该聚合物粉末为白色、半透明或透明的时候，可以通过熔融墨水或另一种有色墨水来赋予该部件颜色。

该热塑性聚合物粉末可以具有大约70℃至大约350℃的熔点或软化点。在进一步的实例中，该聚合物可以具有大约150℃至大约200℃的熔点或软化点。可以使用具有在这些范围内的熔点或软化点的多种热塑性聚合物。例如，该聚合物粉末可以选自尼龙6粉末、尼龙9粉末、尼龙11粉末、尼龙12粉末、尼龙66粉末、尼龙612粉末、聚乙烯粉末、热塑性聚氨酯粉末、聚丙烯粉末、聚酯粉末、聚碳酸酯粉末、聚醚酮粉末、聚丙烯酸酯粉末、聚苯乙烯粉末及其混合物。在一个特定实例中，该聚合物粉末可以是尼龙12，其具有大约175℃至大约200℃的熔点。在另一具体实例中，该聚合物粉末可以是热塑性聚氨酯。

该热塑性聚合物粒子在一些情况下还可以与填料共混。该填料可以包括无机粒子如氧化铝、二氧化硅或其组合。当该热塑性聚合物粒子熔融在一起时，该填料粒子可以嵌在该聚合物中，形成复合材料。在一些实例中，该填料可以包括自由流动剂、抗结块剂等等。此类试剂可以防止粉末粒子堆积、涂覆该粉末粒子并使边缘光滑以减少粒子间摩擦，和/或吸收水分。在一些实例中，热塑性聚合物粒子对填料粒子的重量比可以为10∶1至1∶2或5∶1至1∶1。

该材料套装还可以包括导电熔融墨水。该导电熔融墨水可以包含过渡金属。当该导电熔融墨水印刷到热塑性聚合物粉末的层上时，该导电墨水可以渗透到粉末粒子之间的空间中。该层随后可以通过将该层暴露于电磁辐射来固化。该导电熔融墨水可以通过吸收来自该电磁辐射的能量并将该能量转化为热来促进粉末粒子的熔融。这将该粉末的温度升高至高于该热塑性聚合物的熔点或软化点。此外，在印刷、固化或两者的过程中，导电墨水中的过渡金属可以构成导电过渡金属基质，其与熔融的热塑性聚合物粒子互锁。

在一些实例中，导电墨水中的过渡金属可以为元素过渡金属粒子形式。该元素过渡金属粒子可以包括例如银粒子、铜粒子、金粒子、铂粒子、钯粒子、铬粒子、镍粒子、锌粒子或其组合。该粒子还可以包括超过一种过渡金属的合金，如Au-Ag、Ag-Cu、Ag-Ni、Au-Cu、Au-Ni、Au-Ag-Cu或Au-Ag-Pd。

在某些实例中，除过渡金属之外可以包含其它非过渡金属。非过渡金属可以包括铅、锡、铋、铟、镓等等。在一些实例中，可以包括钎焊合金。该钎焊合金可以包括各种组合的铅、锡、铋、铟、锌、镓、银、铜的合金。在某些实例中，此类钎焊合金可以在要用作印刷的电气组件的焊接接头的位置处印刷。该钎焊合金可以配制成具有可用于钎焊的低熔点，如低于230℃。

在某些实例中，该元素过渡金属粒子可以是具有10nm至200nm的平均粒度的纳米粒子。在更具体的实例中，该元素过渡金属粒子可以具有30nm至70nm的平均粒度。

当金属粒子的尺寸减小时，能烧结该粒子的温度也降低。因此，在该导电熔融墨水中使用元素过渡金属纳米粒子可以在相对低的温度下使该粒子烧结并形成烧结的纳米粒子的导电基质。例如，该导电熔融墨水中的元素过渡金属粒子能够在该三维印刷过程中的固化期间达到的温度或低于该温度下被烧结。在进一步的实例中，该热塑性聚合物粉末床可以在该印刷过程中被加热至预热温度，该元素过渡金属粒子能够在该预热温度下或低于该预热温度下被烧结。在更进一步的实例中，该元素过渡金属粒子能够在20℃至350℃的温度下被烧结。如本文中所用，该元素过渡金属粒子能够被烧结的温度是指该粒子烧结在一起，形成烧结粒子的导电基质的最低温度。要理解的是，高于该最低温度的温度也将会导致该粒子烧结。

在该导电熔融墨水的附加实例中，该过渡金属可以为元素过渡金属粒子形式，其通过粒子表面处的分散剂稳定化。该分散剂可以包括钝化该粒子的表面的配体。合适的配体可以包含结合该过渡金属的部分。此类部分的实例可以包括磺酸、膦酸、羧酸、二硫代羧酸、膦酸盐、磺酸盐、硫醇、羧酸盐、二硫代羧酸盐、胺等等。在一些情况下，该分散剂可以含有3-20个碳原子的烷基基团，上述部分之一在该烷基链的末端。在某些实例中，该分散剂可以是烷基胺、烷基硫醇或其组合。在进一步的实例中，该分散剂可以是聚合分散剂，如聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基乙烯基醚、聚(丙烯酸)(PAA)、非离子表面活性剂、聚合螯合剂等等。该分散剂可以通过化学和/或物理连接结合到该元素过渡金属粒子的表面上。化学键合可以包括共价键、氢键、配位络合键、离子键或其组合。物理连接可以包括通过范德华力、偶极-偶极相互作用或其组合物的连接。

在进一步的实例中，该导电熔融墨水可以包含金属盐或金属氧化物形式的过渡金属。在某些条件下，该导电墨水中的过渡金属盐或金属氧化物可以在印刷到该热塑性聚合物粉末床上之后原位形成元素过渡金属粒子。由此形成的元素过渡金属粒子可以随后烧结在一起以形成导电基质。在一些实例中，还原剂可以与该金属盐或金属氧化物反应以产生元素金属粒子。在一个实例中，还原剂可以在该导电熔融墨水之前底印到该粉末床上。在另一实例中，还原剂可以叠印在该导电熔融墨水上。在任一情况下，该还原剂可以与该金属盐或金属氧化物反应以便在热塑性聚合物粒子层固化之前形成元素金属粒子。合适的还原剂可以包括例如葡萄糖、果糖、麦芽糖、麦芽糖糊精、柠檬酸三钠、抗坏血酸、硼氢化钠、乙二醇、1，5-戊二醇、1，2-丙二醇等等。

该导电熔融墨水中过渡金属的浓度可以改变。但是，更高的过渡金属浓度倾向于提供更好的导电性，因为在粉末床上沉积了更大量的导电材料。在一些实例中，相对于该导电熔融墨水的总重量，该导电熔融墨水可以含有大约5重量％至大约50重量％的过渡金属。在进一步的实例中，相对于该导电熔融墨水的总重量，该导电熔融墨水可以含有大约10重量％至大约30重量％的过渡金属。

在本技术的材料套装的一些实例中，预处理墨水可以与该导电熔融墨水一起使用。该预处理墨水可以包含氯盐，如氯化钠或氯化钾。该氯盐可以与过渡金属粒子表面处的分散剂反应以便从该粒子上除去该分散剂。这可以提高金属粒子之间的烧结，并改善由烧结粒子形成的基质的导电性。该预处理墨水可以在该导电熔融墨水之前分配到粉末床上。当该导电熔融墨水在该预处理墨水上印刷时，该过渡金属粒子可以与预处理墨水中的氯盐接触。在替代实例中，该聚合物粉末可以在三维印刷系统中使用前用氯盐预处理。当该导电熔融墨水印刷到该粉末床上时，该导电熔融墨水中的过渡金属粒子可以与已经存在于该粉末上的氯盐接触。

根据本技术的材料套装还可以包括第二熔融墨水。在一些实例中，该第二熔融墨水可以不含或基本不含导电熔融墨水中所含的过渡金属。由此，当印刷在该热塑性聚合物粉末上时，第二熔融墨水可以提供比该导电熔融墨水更低的导电性。但是，在一些实例中该第二熔融墨水可以包含提供比导电熔融墨水中的过渡金属更低的导电性的金属粒子。例如，该第二熔融墨水可以包含不会烧结在一起以构成导电基质的具有钝化表面的金属粒子。

该第二熔融墨水可以含有另一种能够吸收电磁辐射以产生热量的熔融剂。该熔融剂可以是有色或无色的。在各种实例中，该熔融剂可以是炭黑、近红外吸收染料、近红外吸收颜料、钨青铜、钼青铜、金属纳米粒子或其组合。近红外吸收染料的实例包括铵(aminium)染料、四芳基二胺染料、花青染料、酞菁染料、二硫烯(dithiolene)染料等等。在进一步的实例中，该熔融剂可以是近红外吸收共轭聚合物，如聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT：PSS)、聚噻吩、聚(对苯硫醚)、聚苯胺、聚(吡咯)、聚(乙炔)、聚(对苯撑乙烯)、聚对苯撑或其组合。本文中所用的“共轭”是指分子中原子之间交替的双键和单键。由此，“共轭聚合物”是指具有包含交替的双键和单键的骨架的聚合物。在许多情况下，该熔融剂可以具有800nm至1400nm的峰值吸收波长。

第二熔融墨水中熔融剂的量可以根据熔融剂类型而不等。在一些实例中，第二熔融墨水中熔融剂的浓度可以为0.1重量％至20重量％。在一个实例中，第二熔融墨水中熔融剂的浓度可以为0.1重量％至15重量％。在另一实例中，该浓度可以为0.1重量％至8重量％。在又一实例中，该浓度可以为0.5重量％至2重量％。在一个特定实例中，该浓度可以为0.5重量％至1.2重量％。

在一些实例中，由于使用炭黑作为熔融剂，该熔融墨水可以具有黑色或灰色。但是，在其它实例中，该熔融墨水可以是无色或接近无色的。可以调节该熔融剂的浓度以提供其中该熔融墨水的可见颜色基本不会被该熔融剂改变的熔融墨水。尽管一些上述熔融剂在可见光范围内具有低吸光度，但是该吸光度通常大于0。因此，该熔融剂通常会吸收一部分可见光，但是它们在可见光谱中的颜色可以足够小，以至于在添加着色剂时基本不会影响该墨水呈现另一种颜色的能力(不同于炭黑，其使墨水颜色以灰色或黑色色调为主)。浓缩形式的熔融剂可以具有可见颜色，但是可以调节熔融墨水中的熔融剂浓度，以使该熔融剂不会以改变该熔融墨水的可见颜色的那么高的量存在。例如，与具有相对较高的可见光吸光度的熔融剂相比，可以以更大的浓度包含具有可见光波长的极低吸光度的熔融剂。这些浓度可以通过一些试验根据特定应用来调节。

在进一步的实例中，该熔融剂的浓度可以足够高，以使该熔融剂影响熔融墨水的颜色，可以足够低，以使墨水在热塑性聚合物粉末上印刷时，该熔融剂不会影响该粉末的颜色。该熔融剂的浓度可以与要在该聚合物粉末上印刷的熔融墨水的量平衡，以使印刷到该聚合物粉末上的熔融剂的总量足够低，使得该聚合物粉末的可见颜色不受影响。在一个实例中，该熔融剂在该熔融墨水中的浓度可以使得将该熔融墨水印刷到聚合物粉末上之后，该聚合物粉末中熔融剂的量为该聚合物粉末重量的0.0003重量％至5重量％。

该熔融剂可以具有足以将聚合物粉末的温度提高至高于该聚合物粉末的熔点或软化点的升温能力。本文中所用的“升温能力”是指熔融剂将近红外光能转化为热能以提高印刷的聚合物粉末的温度超过或高于该聚合物粉末的未印刷部分的温度的能力。通常，当温度提高至该聚合物的熔点或软化点时，该聚合物粉末粒子可以熔合在一起。本文中所用的“熔点”是指聚合物由结晶相转化为柔软的无定形相时的温度。一些聚合物不具有熔点，而是具有聚合物软化的温度范围。该范围可以分成较低软化范围、中间软化范围和较高软化范围。在较低和中间软化范围中，该粒子聚结以形成部件，而剩余聚合物粉末保持松散。如果采用较高软化范围，整个粉末床可能成为块状物。本文中所用的“软化点”是指该聚合物粒子聚结而剩余粉末保持分离和松散时的温度。当熔融墨水在一部分聚合物粉末上印刷时，该熔融剂可以将印刷部分加热至处于或高于该熔点或软化点的温度，同时该聚合物粉末的未印刷部分保持低于该熔点或软化点。这使得能够形成固体3D印刷部件，而松散的粉末可以容易地与成品印刷部件分离。

尽管熔点和软化点在本文中常常描述为用于聚结该聚合物粉末的温度，但是在一些情况下该聚合物粒子可以在略低于该熔点或软化点的温度下聚结在一起。因此，本文中所用的“熔点”和“软化点”可以包括比实际熔点或软化点略低，如低至多大约20℃的温度。

在一个实例中，对具有大约100℃至大约350℃的熔点或软化点的聚合物而言，该熔融剂可以具有大约10℃至大约70℃的升温能力。如果该粉末床处于该熔点或软化点的大约10℃至大约70℃之内的温度下，那么此类熔融剂可以将印刷粉末的温度升高至该熔点或软化点，而未印刷粉末保持在较低温度下。在一些实例中，可以将该粉末床预热至低于该聚合物的熔点或软化点大约10℃至大约70℃的温度。该熔融墨水随后可以印刷到该粉末上，并用近红外光照射该粉末床以聚结该粉末的印刷部分。

在本技术的材料套装的一些实例中，该导电熔融墨水与该第二熔融墨水可以平衡，以使用该导电熔融墨水和该第二熔融墨水印刷的热塑性聚合物粉末在固化过程中暴露于光时达到几乎相同的温度。可以选择该第二熔融墨水中熔融剂的类型和量以匹配该导电熔融墨水中过渡金属的升温能力。可以调节该导电熔融墨水中过渡金属的类型和量以匹配该第二熔融墨水中熔融剂的升温能力。此外，在一些实例中，该导电熔融墨水可以含有过渡金属之外的另一熔融剂。在某些实例中，该导电熔融墨水与该第二熔融墨水在固化过程中可以将该热塑性聚合物粉末的温度升高至彼此的30℃之内、20℃之内或10℃之内的温度。

在进一步的实例中，该材料套装还可以包括彩色墨水以便向该热塑性聚合物粉末添加颜色。这可以允许印刷全彩色三维部件。在一个实例中，除了该导电熔融墨水、第二熔融墨水和预处理墨水(如果存在的话)之外，该材料套装可以包括青色、洋红色、黄色和黑色墨水。

导电熔融墨水、预处理墨水、第二熔融墨水和附加的彩色墨水各自可以配制用于喷墨印刷机。该过渡金属和熔融剂在喷墨墨水连结料中是稳定的，并且该墨水可以提供良好的喷墨性能。在一些实例中，该过渡金属和熔融剂可以是水溶性的、水分散性的、有机可溶性的或有机可分散性的。该过渡金属和熔融剂还可以与该热塑性聚合物粉末相容，使得将该墨水喷射到聚合物粉末上提供了足够的覆盖率，并使过渡金属和熔融剂渗透到该粉末中。

任何上述墨水还可以包含赋予该墨水可见颜色的颜料或染料着色剂。在一些实例中，该着色剂可以以0.5重量％至10重量％的量存在于该墨水中。在一个实例中，该着色剂可以以1重量％至5重量％的量存在。在另一实例中，该着色剂可以以5重量％至10重量％的量存在。但是，该着色剂是任选的，并且在一些实例中该墨水可以不包含附加着色剂。这些墨水用于印刷保持该聚合物粉末的天然颜色的3D部件。此外，该墨水可以包含白色颜料如二氧化钛，其还可以赋予最终印刷部件白色颜色。其它无机颜料如氧化铝或氧化锌也可以使用。

在一些实例中，该着色剂可以是染料。该染料可以是非离子型、阳离子型、阴离子型的，或非离子型、阳离子型和/或阴离子型染料的混合物。可用的染料的具体实例包括但不限于磺基罗丹明B、酸性蓝113、酸性蓝29、酸性红4、Rose Bengal、酸性黄17、酸性黄29、酸性黄42、吖啶黄G、酸性黄23、酸性蓝9、Nitro Blue Tetrazolium Chloride Monohydrate或Nitro BT、罗丹明6G、罗丹明123、罗丹明B、罗丹明B异氰酸盐、番红O、天青B和天青B曙红，可获自Sigma-Aldrich Chemical Company(St.Louis，Mo.)。阴离子型水溶性染料的实例包括但不限于独自或与酸性红52一起的直接黄132、直接蓝199、洋红色377(可获自Ilford AG，Switzerland)。水不溶性染料的实例包括偶氮染料、呫吨染料、甲川染料、聚甲炔染料和蒽醌染料。水不溶性染料的具体实例包括可获自Ciba-Geigy Corp.的

Blue GN、

Pink知

Yellow染料。黑色染料可包括但不限于直接黑154、直接黑168、坚固黑2、直接黑171、直接黑19、酸性黑1、酸性黑191、Mobay Black SP和酸性黑2。

在其它实例中，该着色剂可以是颜料。该颜料可以用聚合物、低聚物或小分子自分散；或可以用单独的分散剂分散。合适的颜料包括但不限于可获自BASF的下列颜料：

Orange、

Blue L 6901F、

Blue NBD 7010、

Blue K 7090、

Blue L 7101F、

Blue L 6470、

Green K 8683和

Green L 9140。下列黑色颜料可获自Cabot：

1400、

1300、

1100、

1000、

900、

880、

800和

700。下列颜料可获自CIBA：

Yellow 3G、

Yellow GR、

Yellow 8G、

Yellow 5GT、

Rubine 4BL、

Magenta、

Scarlet、

Violet R、

Red B和

Violet Maroon B。下列颜料可获自Degussa：

U、

V、

140U、

140V、Color Black FW 200、Color Black FW 2、Color Black FW 2V、Color Black FW 1、ColorBlack FW 18、Color Black S 160、Color Black S 170、Special Black 6、Special Black5、Special Black 4A和Special Black 4。下列颜料可获自DuPont：

R-101。下列颜料可获自Heubach：

Yellow YT-858-D和Heucophthal Blue G XBT-583D。下列颜料可获自Clariant：Permanent Yellow GR、Permanent Yellow G、Permanent YellowDHG、Permanent Yellow NCG-71、Permanent Yellow GG、Hansa Yellow RA、HansaBrilliant Yellow 5GX-02、Hansa Yellow-X、

Yellow HR、

Yellow FGL、Hansa Brilliant Yellow 10GX、Permanent Yellow G3R-01、

Yellow H4G、

Yellow H3G、

Orange GR、

Scarlet GO和Permanent Rubine F6B。下列颜料可获自Mobay：

Magenta、

Brilliant Scarlet、

Red R6700、

Red R6713和

Violet。下列颜料可获自Sun Chemical：L74-1357Yellow、L75-1331 Yellow和L75-2577 Yellow。下列颜料可获自Columbian：

7000、

5750、

5250、

5000知

3500。下列颜料可获自Sun Chemical：LHD9303 Black。可以使用可用于改变上述墨水和/或最终该印刷部件的颜色的任何其它颜料和/或染料。

在该导电熔融墨水和/或该第二熔融墨水中可以包含着色剂以便当熔融墨水喷射到粉末床上时可以赋予印刷物体颜色。任选地，一组颜色不同的熔融墨水可用于印刷多种颜色。例如，包括青色、洋红色、黄色(和/或任何其它颜色)、无色、白色和/或黑色熔融墨水的任意组合的一组熔融墨水可用于以全彩色印刷物体。或者或此外，无色熔融墨水可以结合一组有色的非熔融墨水使用以提供颜色。在一些实例中，无色熔融墨水可用于聚结聚合物粉末，单独的一组不含有熔融剂的彩色或黑色或白色墨水可用于赋予颜色。

可以选择上述墨水的组分以赋予该墨水良好的墨水喷射性能，以及以良好的光学密度着色该聚合物粉末的能力。除了上述过渡金属、熔融剂、着色剂和其它成分之外，该墨水还可以包含液体连结料。在一些实例中，该液体连结料配制品可以包含水和一种或多种总计以1重量％至50重量％存在的助溶剂，取决于喷射架构。此外，任选可以存在一种或多种非离子型、阳离子型和/或阴离子型表面活性剂，其量为0.01重量％至20重量％。在一个实例中，该表面活性剂可以以5重量％至20重量％的量存在。该液体连结料还可以以5重量％至20重量％的量包含分散剂。该配制品的余量可以是纯净水，或其它连结料组分如杀生物剂、粘度调节剂、用于pH调节的材料、多价螯合剂、防腐剂等等。在一个实例中，该液体连结料可以主要是水。在一些实例中，水分散性或水溶性熔融剂可以与水性连结料一起使用。因为该熔融剂在水中可分散或可溶，不需要有机助溶剂来增溶该熔融剂。因此，在一些实例中，该墨水可以基本上不含有机溶剂。但是，在其它实例中，助溶剂可用于帮助分散其它染料或颜料，或改善墨水的喷射性质。在更进一步的实例中，非水性连结料可以与有机可溶性或有机可分散性熔融剂一起使用。

在某些实例中，在该墨水中可以包含高沸点助溶剂。该高沸点助溶剂可以是在印刷过程中在高于粉末床温度的温度下沸腾的有机助溶剂。在一些实例中，该高沸点助溶剂可以具有高于250℃的沸点。在更进一步的实例中，该高沸点助溶剂可以以大约1重量％至大约4重量％的浓度存在于该墨水中。

可用的助溶剂的种类可包括有机助溶剂，包括脂族醇、芳族醇、二醇、二醇醚、聚二醇醚、己内酰胺、甲酰胺、乙酰胺和长链醇。此类化合物的实例包括伯脂族醇、仲脂族醇、1，2-醇、1，3-醇、1，5-醇、乙二醇烷基醚、丙二醇烷基醚、聚乙二醇烷基醚的更高级同系物(C₆-C₁₂)、N-烷基己内酰胺、未取代的己内酰胺、取代和未取代的甲酰胺、取代和未取代的乙酰胺等。可用的溶剂的具体实例包括但不限于2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、2-羟乙基-2-吡咯烷酮、2-甲基-1，3-丙二醇、四乙二醇、1，6-己二醇、1，5-己二醇和1，5-戊二醇。

还可以使用一种或多种表面活性剂，如烷基聚环氧乙烷、烷基苯基聚环氧乙烷、聚环氧乙烷嵌段共聚物、炔属聚环氧乙烷、聚环氧乙烷(二)酯、聚环氧乙烷胺、质子化聚环氧乙烷胺、质子化聚环氧乙烷酰胺、聚二甲基硅氧烷共聚醇、取代胺氧化物等。添加到本公开的配制品中的表面活性剂的量可以为0.01重量％至20重量％。合适的表面活性剂可包括但不限于liponic esters，如可获自Dow Chemical Company的Tergitol^TM15-S-12、Tergitol^TM15-S-7，LEG-1和LEG-7；Triton^TMX-100；可获自Dow Chemical Company的Triton^TMX-405；和十二烷基硫酸钠。

与本公开的配制品相符，可以使用各种其它添加剂以优化用于特定用途的墨水组合物的性质。这些添加剂的实例是为抑制有害微生物的生长而添加的那些。这些添加剂可以是墨水配制品中常规使用的杀生物剂、杀真菌剂和其它抗微生物剂。合适的抗微生物剂的实例包括但不限于

(Nudex，Inc.)、Ucarcide^TM(Union carbide Corp.)、

(R.T.Vanderbilt Co.)、

(ICI America)及其组合。

可以包含多价螯合剂如EDTA(乙二胺四乙酸)以消除重金属杂质的有害影响，并可以使用缓冲液控制墨水的pH。例如可以使用0.01重量％至2重量％。还可以存在粘度调节剂和缓冲剂，以及按需要改变墨水的性质的其它添加剂。此类添加剂可以以0.01重量％至20重量％存在。

在一个实例中，该液体连结料可以包含如表1中所示的组分和量：

表1

在另一实例中，该液体连结料可以包含如表2中所示的组分和量：

表2

墨水组分	重量％
		2-吡咯烷酮	50-99.9
来自Croda的Crodafos N3<sup>TM</sup>表面活性剂	0.1-5

在又一实例中，该液体连结料可以包含如表3中所示的组分和量：

表3

在再一实例中，该液体连结料可以包含如表4中所示的组分和量：

表4

在又一实例中，该液体连结料可以包含如表5中所示的组分和量：

表5

在又一实例中，该液体连结料可以包含表6中所示的组分和量：

表6

墨水连结料组分	重量％
		乙二醇	65-96.9
乙醇	3-20
		异丙醇	0.1-15

应注意，表1至6的液体连结料配制品仅作为实例提供，同样可以根据本技术配制具有类似性质的其它配制品。

除了上述材料套装之外，本技术还涵盖了包括该材料套装的三维印刷系统。三维印刷系统100的一个实例显示在图1中。该系统包括粉末床110，其包含平均粒度为20μm至100μm的热塑性聚合物粉末115。在所示实例中，该粉末床具有可移动的底板120，其能够在印刷三维部件的各层之后降低该粉末床。该三维部件可以包括导电部分125和绝缘部分127。该系统还包括喷墨印刷机130，其包括与导电熔融墨水的储存器140连通的第一喷墨笔135。该第一喷墨笔可以配置成将该导电熔融墨水印刷到该粉末床上。第二喷墨笔145与第二熔融墨水的储存器150连通。该第二喷墨笔可以配置成将该第二熔融墨水印刷到该粉末床上。在熔融墨水已经印刷到该粉末床上之后，可以使用熔融灯160将该粉末床暴露于足以熔融已经印刷有该熔融墨水的粉末的电磁辐射。

用于该三维印刷系统的材料套装可以包含任何上述组分和成分。在一个特定实例中，该导电熔融墨水可以包含元素过渡金属粒子，其为银粒子、铜粒子、金粒子或其组合。在进一步的实例中，该元素过渡金属粒子可以具有10nm至200nm的平均粒度。在另一实例中，该第二熔融墨水中的熔融剂可以包括炭黑、近红外吸收染料、近红外吸收颜料、钨青铜、钼青铜、金属纳米粒子、共轭聚合物或其组合。

在一些实例中，该三维印刷系统还可以包括与预处理墨水的储存器连通的第三喷墨笔以便将预处理墨水印刷到该粉末床上。该预处理墨水可以包含氯化钠、氯化钾或其组合的水溶液。在进一步的实例中，该三维印刷系统可以包括用于上述彩色墨水的附加喷墨笔。

为了实现粉末床的熔融和未熔融部分之间良好的选择性，该熔融墨水可以吸收足够的能量以提高该热塑性聚合物粉末的温度高于该聚合物的熔点或软化点，同时该粉末床的未印刷部分保持低于该熔点或软化点。在一些实例中，该三维印刷系统可以包括预热器，以便将该热塑性聚合物粉末预热至接近该熔点或软化点的温度。在一个实例中，该系统可以包括印刷床加热器以便在印刷过程中加热该印刷床。所用预热温度取决于所用热塑性聚合物的类型。在一些实例中，该印刷床加热器可以将该印刷床加热到130℃至160℃的温度。该系统还可以包括供应床，在以层形式铺展到印刷床上之前聚合物粒子储存在其中。该供应床可以具有供应床加热器。在一些实例中，该供应床加热器可以将该供应床加热到90℃至140℃的温度。

适用于该三维印刷系统的熔融灯可以包括市售的红外灯和卤素灯。该熔融灯可以是固定灯或移动灯。例如，该灯可以安装在轨道上以便水平移动穿过该粉末床。根据聚结各印刷层所需的曝光量，此类熔融灯可以在该床上进行多个道次。该熔融灯可以配置成以基本均匀量的能量照射整个粉末床。这可以选择性聚结含有熔融墨水的印刷部分，保持该聚合物粉末的未印刷部分低于该熔点或软化点。

在一个实例中，该熔融灯可以与该熔融墨水中的熔融剂匹配，以使该熔融灯发射波长匹配该熔融剂的峰值吸收波长的光。在特定近红外波长处具有狭窄峰的熔融剂可以与在该熔融剂的峰值波长附近发射窄范围波长的熔融灯一起使用。类似地，吸收宽范围的近红外波长的熔融剂可以与发射宽范围波长的熔融灯一起使用。以这种方式匹配该熔融剂与该熔融灯可以提高聚结具有印刷在其上的熔融剂的聚合物粒子的效率，而未印刷的聚合物粒子不吸收这么多的光，并保持在较低温度下。

取决于该聚合物粉末中存在的熔融剂的量、该熔融剂的吸光度、该预热温度以及该聚合物的熔点或软化点，可以由熔融灯提供适当的照射量。在一些实例中，该熔融灯每道次可以照射各层大约0.5至大约10秒。

本技术还延伸至由本文中所述材料形成的三维印刷部件。在一个实例中，三维印刷部件可以包括包含与烧结元素过渡金属粒子基质互锁的熔融热塑性聚合物粒子基质的导电复合材料部分，和包含与导电复合材料部分中的熔融热塑性聚合物粒子基质连续的熔融热塑性聚合物粒子基质的绝缘部分。该绝缘部分可以基本不含烧结的元素过渡金属粒子。

在图2-3中例示了上述导电复合材料的形成。图2-3是已经印刷有导电熔融墨水和第二熔融墨水的热塑性聚合物粉末床的层的特写截面图。图2显示了印刷后但在固化前的粉末层200，图3显示了固化后的聚结粉末层300。在图2中，该粉末层200的第一部分210已经印刷有含有过渡金属粒子的导电熔融墨水220。该过渡金属粒子渗透到粉末粒子230之间的空间中。该粉末层的第二部分240已经印刷有包含另一熔融剂的第二熔融墨水。应当注意，这些附图不一定按比例绘制，粉末粒子和过渡金属粒子的相对尺寸可以不同于所示那些。例如，在许多情况下，该过渡金属粒子可能远小于该粉末粒子，如小2-3个数量级。

当粉末层200通过暴露于电磁辐射而固化时，第一部分310中的过渡金属粒子烧结在一起形成如图3中所示的烧结金属粒子的基质320。热塑性聚合物粒子230在第二部分340中熔合在一起，形成熔融热塑性聚合物粒子的基质330。烧结金属粒子的基质和熔融热塑性聚合物粒子的基质互锁，构成导电复合材料。应当注意，图3仅显示了导电复合材料的二维横截面。尽管烧结的金属粒子在该图中看上去处于分离的位置，但是烧结金属粒子的基质在三维中可以是连续连接的基质。由此，该导电复合材料通过烧结过渡金属粒子的基质可以具有良好的电导率。

在一些实例中，该导电复合材料可以具有足以用于形成电气组件的电导率。该导电复合材料的电阻可以以多种方式调节。例如，可以通过导电熔融墨水中过渡金属的类型、导电熔融墨水中过渡金属的浓度、分配到粉末床上的导电熔融墨水的量、三维印刷部件的导电部分的横截面与长度等等来影响该电阻。当该导电熔融墨水通过喷墨来分配时，分配的导电熔融墨水的量可以通过改变印刷速度、液滴重量、喷墨印刷机中发射墨水的狭缝的数量、以及每粉末层印刷的道次数量来调节。在某些实例中，导电复合元件可以具有1欧姆至5兆欧姆的电阻。

通过将足够量的过渡金属分配到该粉末床上，可以获得足够的电导率。在一些实例中，每体积导电复合材料的足够质量的过渡金属可用于实现电导率。例如，每体积导电复合材料的过渡金属质量可以为大于1mg/cm³、大于10mg/cm³、大于50mg/cm³、或大于100mg/cm³。在一个特定实例中，每体积导电复合材料的过渡金属质量可以为140mg/cm³。在进一步的实例中，每体积导电复合材料的过渡金属质量可以为1mg/cm³至1000mg/cm³、10mg/cm³至1000mg/cm³、50mg/cm³至500mg/cm³、或100mg/cm³至500mg/cm³。

在某些实例中，可以分配较少量的过渡金属以实现表面电导率，并可以施加较大量的过渡金属以便在该导电复合材料中获得体电导率。由此，可以用较少量的过渡金属印刷电迹线，并用较大量的过渡金属印刷电通孔。本文中所用的“迹线”是指在该三维印刷部件中沿x-y平面导电的导电元件。x-y平面是指在印刷层时包含粉末床的各个层的平面。由此，迹线可以沿着构成最终三维印刷部件的一个层取向。在各种实例中，迹线可以在最终三维印刷部件的表面上或嵌在该部件中。在一些实例中，迹线可以以大于1mg/cm³或大于10mg/cm³的每体积导电复合材料的过渡金属质量来形成。在进一步的实例中，迹线可以以1mg/cm³至1000mg/cm³、10mg/cm³至500mg/cm³、或30mg/cm³至200mg/cm³的每体积导电复合材料的过渡金属质量来形成。

本文中所用的“通孔”是指在z轴方向上导电的电气元件。z轴是指与x-y平面正交的轴。例如，在具有粉末床底板(其在印刷每个层之后降低)的三维印刷系统中，该z轴是该底板降低的方向。可以垂直形成通孔，以使它们仅在z轴方向上导电。或者，通孔可以在包括z轴方向与x轴和/或y轴方向的分量的对角线方向上形成。在一些实例中，通孔可以以大于50mg/cm³或大于100mg/cm³的每体积导电复合材料的过渡金属质量来形成。在进一步的实例中，通孔可以以50mg/cm³至1000mg/cm³、100mg/cm³至1000mg/cm³、或140mg/cm³至500mg/cm³的每体积导电复合材料的过渡金属质量来形成。

在一些实例中，可以通过以多个道次印刷该导电熔融墨水来调节分配到该粉末床上的过渡金属的量。在一个实例中，喷墨印刷头的单一道次足以分配足够的过渡金属以获得表面电导率。但是，在一些情况下，单一道次不足以在z轴方向上实现导电性。可以施加附加道次以提高过渡金属复合材料中过渡金属的量。可以使用足够数量的道次来实现z轴方向上的导电性。在一个实例中，可以使用三个或更多个道次来形成在z轴方向上具有导电性的导电复合材料。在进一步的实例中，可以通过调节喷墨印刷头的液滴重量(经由电阻器设计或通过改变发射参数)来调节分配的过渡金属的量。由此，采用更大的液滴重量，以每个发射的液滴，可以印刷更大量的导电熔融墨水。但是，在一些情况下在单一道次中喷射过多量的墨水可能因墨水扩散而导致印刷质量下降。因此，在一些实例中，可以采用多个道次以便以更好的印刷质量印刷更多的导电熔融墨水。

在一个特定实例中，可以如下形成三维印刷部件。喷墨印刷机可用于印刷第一道次，包括将导电熔融墨水印刷到该粉末床的第一部分上，并将第二熔融墨水印刷到该粉末床的第二部分上。随后可以通过使熔融灯在粉末床上穿过以熔合该聚合物粒子并烧结导电固化墨水中的过渡金属粒子来进行固化道次。随后，可以进行一个或多个将导电熔融墨水印刷到该粉末床的第一部分上的附加道次以提高过渡金属量。印刷导电熔融墨水的各道次可以后接使用熔融灯的固化道次。所用道次数量取决于所需电导率、印刷道次的连续色调水平(指的是每道次沉积的每个区域的墨水密度)、导电熔融墨水中过渡金属的类型、导电熔融墨水中过渡金属的浓度、印刷的聚合物粉末层的厚度等等。

图4显示了三维印刷导电复合材料400的实例，其包括在x轴方向上的迹线410和在z轴方向上的通孔420。图5显示了三维印刷部件500，其包括嵌入在绝缘部分510中的相同的三维印刷导电复合材料400。迹线410可以在该部件的顶部和底部表面处触及，并且通孔420连接顶部和底部表面上的迹线。

图6显示了具有迹线610和尝试通孔(attempted via)620的三维印刷部件600的横截面侧视图。但是，在该图中，尽管x和/或y轴表面迹线具有足够的导电性，但是尝试通孔不具有足够的导电性，因为印刷在各层上的过渡金属不足以穿透到下面的层。由此，迹线和通孔的形式包括离散的导电层，其在x轴方向上具有导电性，但在z轴方向上不具有导电性。图7显示了类似的三维印刷部件700的横截面侧视图，其中印刷了足够量的过渡金属以穿透这些层，形成了在z轴方向上具有导电性的通孔720。此外，还形成了在x和/或y轴方向上具有导电性的迹线710。

要指出，除非文中清楚地另行规定，本说明书和所附权利要求书中所用的单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数对象。

本文所用的“液体连结料”或“墨水连结料”是指将添加剂置于其中以形成可喷墨流体如墨水的液体流体。多种多样的液体连结料可用于本公开的技术。此类液体或墨水连结料可以包含多种不同试剂的混合物，包括表面活性剂、溶剂、助溶剂、抗结垢剂、缓冲剂、杀生物剂、多价螯合剂、粘度调节剂、表面活化剂、水等。虽然并非该液体连结料本身的一部分，除了着色剂和熔融剂之外，该液体连结料可以带有固体添加剂，如聚合物、胶乳、可UV固化材料、增塑剂、盐等等。在一些实例中，该液体连结料所携带的添加剂可以是本文中所述的光敏掺杂剂。

本文所用的“着色剂”可包括染料和/或颜料。

本文所用的“染料”是指吸收电磁辐射或其某些波长的化合物或分子。如果染料吸收可见光谱中的波长，该染料可赋予墨水可见颜色。

本文所用的“颜料”通常包括颜料着色剂、磁性粒子、氧化铝、二氧化硅和/或其它陶瓷、有机金属、或其它不透明粒子，无论此类颗粒是否提供颜色。因此，尽管本说明书主要例举颜料着色剂的使用，但术语“颜料”可以更笼统地不仅用于描述颜料着色剂，还用于描述其它颜料，如有机金属、铁氧体、陶瓷等。但是，在一个特定方面，该颜料是颜料着色剂。

本文所用的“可溶”是指溶解度百分比超过5重量％。

本文所用的“喷墨”或“喷射”是指从喷射架构，如喷墨架构喷出的组合物。喷墨架构可以包括热或压电架构。另外，此类架构可以配置为印刷不同的墨滴尺寸，如小于10皮升、小于20皮升、小于30皮升、小于40皮升、小于50皮升等。

本文所用的术语“基本”或“基本上”在用于表示材料或其特定特征的量时，是指足以提供该材料或特征意图提供的效果的量。容许的确切偏离程度在一些情况下取决于特定环境。

本文所用的术语“大约”用于为数值范围端点提供灵活性，其中给定值可以“略高于”或“略低于”该端点。这一术语的灵活性程度取决于特定变量并基于本文中的相关描述确定。

如本文所用，为方便起见，可能在通用名单中陈述多个项目、结构要素、组成要素和/或材料。但是，这些名单应该像该名单的各成员作为单独和独特的成员逐一规定的那样解释。因此，如果没有作出相反的指示，此类名单的任一成员不应仅基于它们出现在同一组中而被解释为同一名单中的任何其它成员的事实等同物。

浓度、量和其它数值数据在本文中可能以范围格式表示或呈现。要理解的是，这样的范围格式仅为方便和简要起见使用，因此应灵活解释为不仅包括作为该范围的界限明确列举的数值，还包括该范围内包含的独立数值或子范围，就像明确列举各数值和子范围那样。例如，“大约1重量％至大约5重量％”的数值范围应被解释为不仅包括大约1重量％至大约5重量％的明确列举的值，还包括在所示范围内的独立值和子范围。因此，在这一数值范围中包括独立值，如2、3.5和4，和子范围，如1-3、2-4和3-5等。这一原理同样适用于仅列举一个数值的范围。此外，无论该范围的幅度或描述的特征如何，都适用这样的解释。

实施例

下面例示本公开的几个实施例。但是，要理解的是，下面仅例示本公开的原理的应用。可以设计许多修改和替代性组成、方法和系统而不背离本公开的精神和范围。所附权利要求书意在涵盖这样的修改和布置。

实施例1

三维印刷系统用于印刷具有嵌入的迹线和通孔的25×40×3毫米试块。导电熔融墨水、预处理墨水和第二熔融墨水由三个单独的喷墨笔来印刷。该导电熔融墨水是含有银纳米粒子的银墨水(Mitsubishi NBSIJ-MU01)。银纳米粒子的平均粒度约为20nm。该预处理墨水是3重量％的氯化钠在水中的溶液。该第二熔融墨水包含作为熔融剂的炭黑和水性墨水连结料。

将该墨水喷射到尼龙(PA12)粒子(

x1556)的床上。该尼龙粒子的平均粒度约为50μm。层厚度约为100μm。各层用预处理墨水印刷，接着在导电部分中用银墨水印刷，在绝缘部分中用炭黑熔融墨水印刷。对于银墨水，该墨水以255的连续色调水平印刷，对于预处理墨水为255，对于炭黑墨水为15。每层印刷单一道次的银墨水。采用这些设置，分配到粉末上的固体银的量为47mg/cm³粉末层；分配的氯盐的量为7.7mg/cm³粉末层；分配的炭黑的量为4mg/cm³粉末层。

印刷机粉末供应床和粉末床填充有尼龙粒子。供应温度设定在110℃，印刷床温度设定在130℃。印刷床下的加热器设定在150℃。印刷速度设定为每秒10英寸(ips)，固化速度设定为7ips。使用距离粉末床表面大约1厘米放置的两个300瓦灯泡进行固化。

印刷的试块在顶面和底面上设计有导电迹线，导电通孔连接该迹线。在最终的印刷试块中，迹线在x轴方向上沿着迹线的表面导电。但是，在z轴方向上穿过通孔没有检测到导电性，类似于图6中所示。试块的X射线图像显示，银墨水已经在绝缘聚合物层之间形成导电层夹层。

实施例2

使用与实施例1中所述相同的方法印刷第二试块，除了对每个层进行3个道次的银墨水、预处理墨水和炭黑墨水。每个使用墨水的道次后，进行固化道次。减少印刷的炭黑量以防止由于三个固化道次造成的印刷层的绝缘部分的过热。在该实施例中，分配到粉末上的固体银的量是141mg/cm³粉末层；分配的氯盐的量为23mg/cm³粉末层；分配的炭黑的量为2.3mg/cm³粉末层。最终的印刷试块沿着迹线并穿过通孔在x-y平面中和在z轴方向上导电，类似于图7中所示。

Claims

1.材料套装，包括：

平均粒度为20μm至100μm的热塑性聚合物粉末；

包含过渡金属的导电熔融墨水，所述过渡金属为元素过渡金属粒子形式，其通过元素过渡金属粒子表面处的分散剂稳定化；和

包含能够吸收电磁辐射以产生热量的熔融剂的第二熔融墨水，其中所述第二熔融墨水当印刷在所述热塑性聚合物粉末上时提供比所述导电熔融墨水更低的导电性，

其中所述导电熔融墨水与所述第二熔融墨水在固化过程中将所述热塑性聚合物粉末的温度升高至彼此的30℃之内的温度。

2.根据权利要求1所述的材料套装，其中所述元素过渡金属粒子包括银粒子、铜粒子、金粒子或其组合。

3.根据权利要求1所述的材料套装，其中所述元素过渡金属粒子具有10nm至200nm的平均粒度。

4.根据权利要求1所述的材料套装，其中所述元素过渡金属粒子能够在20℃至350℃的温度下烧结。

5.根据权利要求1所述的材料套装，其中所述熔融剂包括炭黑、近红外吸收染料、近红外吸收颜料、钨青铜、钼青铜、金属纳米粒子、共轭聚合物或其组合。

6.根据权利要求1所述的材料套装，进一步包括包含氯化钠、氯化钾或其组合的水溶液的预处理墨水。

7.根据权利要求6所述的材料套装，其中所述过渡金属为元素过渡金属粒子形式，其在所述元素过渡金属粒子的表面处包含分散剂，其中所述分散剂能够通过与氯化钠、氯化钾或其组合接触从所述表面上除去。

8.包括根据权利要求1所述的材料套装的三维印刷系统，包括：

包含所述平均粒度为20μm至100μm的热塑性聚合物粉末的粉末床；

喷墨印刷机，包括：

与所述导电熔融墨水的储存器连通的第一喷墨笔，其用于将所述导电熔融墨水印刷到所述粉末床上，和

与所述第二熔融墨水的储存器连通的第二喷墨笔，其用于将所述第二熔融墨水印刷到所述粉末床上；和

熔融灯，其用于将所述粉末床暴露于足以熔融已经印刷有所述导电熔融墨水、所述第二熔融墨水或两者的热塑性聚合物粉末的电磁辐射。

9.根据权利要求8所述的系统，进一步包括与预处理墨水的储存器连通的第三喷墨笔，其用于将所述预处理墨水印刷到所述粉末床上，其中所述预处理墨水包含氯化钠、氯化钾或其组合的水溶液。

10.由根据权利要求1-7中任一项所述的材料套装形成的或通过根据权利要求8-9中任一项所述的系统制成的三维印刷部件，包括：

包含与烧结元素过渡金属粒子基质互锁的熔融热塑性聚合物粒子基质的导电复合材料部分；和

包含与导电复合材料部分中的熔融热塑性聚合物粒子基质连续的熔融热塑性聚合物粒子基质的绝缘部分，其中所述绝缘部分基本不含烧结的元素过渡金属粒子。

11.根据权利要求10所述的三维印刷部件，其中所述元素过渡金属粒子包括银粒子、铜粒子、金粒子或其组合。