CN108712957A

CN108712957A - 三维打印部件

Info

Publication number: CN108712957A
Application number: CN201680080623.1A
Authority: CN
Inventors: G·欣奇; K·P·德卡姆; S·沙芬斯; J·W·斯塔夏克
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2018-10-26
Also published as: US20190022930A1; EP3448658A4; EP3448658B1; US11465341B2; WO2017188963A1; US20220402205A1; US11981075B2; EP3448658A1

Abstract

三维打印部件可以包括：部件主体，包括第一熔剂基质和热塑性聚合物粉末；安全特征，包括第二熔剂基质、热塑性聚合物粉末和光致发光剂；以及掩蔽特征，包括第三熔剂基质和热塑性聚合物粉末。在安全特征的光致发光发射时，安全特征可以位于掩蔽特征下方并且可以通过掩蔽特征可见。

Description

三维打印部件

背景技术

在过去的几十年中，三维(3D)数字打印(一种增材制造)的方法继续得到发展。已经开发了各种3D打印方法，包括热辅助挤出、选择性激光烧结、光刻、粉末床打印以及其他方法。通常，3D打印技术通过允许快速创建原型模型以进行审查和测试，改进了产品开发周期。

附图说明

图1是根据本公开的示例的热塑性聚合物粉末的表面下颗粒层的特写侧截面视图，其中光致发光墨水打印在该层的一部分上；

图2是根据本公开的示例的在固化该层之后图1的层的特写侧截面视图；

图3是根据本公开的示例的热塑性聚合物粉末的表面颗粒层的特写侧截面视图，其中在该层的形成掩蔽区域或特征的一部分上打印减少的熔融墨滴体积；

图4是根据本公开的示例的在固化该层之后图3的层的特写侧截面视图；

图5是根据本公开的示例的具有熔融表面层的三维打印部件的透视图，该熔融表面层包括掩蔽区域或特征；

图6是根据本公开的示例的图5的三维打印部件的俯视图，其中，打印在表面颗粒层下方的安全特征处于光致发光状态并且因此通过掩蔽区域或特征可见；

图7是表示根据本公开的示例的制造三维打印部件的方法的流程图；以及

图8是根据本公开的示例的三维打印系统的示意图。

附图描绘了当前公开的技术的若干示例。然而，应该理解，本技术不限于所描绘的示例。

具体实施方式

本公开涉及三维打印领域。更具体地，本公开提供了三维打印部件，制造三维打印部件的方法，以及用于打印具有打印在其表面下方的光致发光特征的三维部件的系统。

三维打印部件可以包括：部件主体，其包括第一熔剂基质和热塑性聚合物粉末；安全特征，其包括第二熔剂基质、热塑性聚合物粉末和光致发光剂；以及掩蔽特征，其包括第三熔剂基质和热塑性聚合物粉末。安全特征可以位于掩蔽特征下方并通过掩蔽特征可见。在一个示例中，第三基质可以具有比第一基质更低浓度的熔剂。在另一个示例中，安全特征可以封装在部件主体和掩蔽特征之间，并且掩蔽特征可以形成三维打印部件的外表面的一部分，通过该部分安全特征的光致发光发射是可见的。

在本文的各种示例中，包括制造三维打印部件的方法和用于三维打印的系统，这样的示例也可以是相关的并且可以与关于三维打印部件所描述的公开内容相关。因此，与这些示例中的任何一个相关的一般性讨论同样可以与其他示例相关。例如，用于打印部件、方法和系统的热塑性聚合物粉末可以是尼龙、热塑性弹性体、聚氨酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯或它们的组合。光致发光剂可以包括光致发光颜料、光致发光染料、量子点或它们的组合；或者同样地，光致发光剂可以包括荧光素染料、罗丹明B或它们的组合。在其他示例中，安全特征可以吸收波长小于302nm或大于700nm的电磁辐射，并且具有波长为302nm至700nm的光致发光发射。在其他示例中，可以以相对于所述三维打印部件的外表面(例如，在掩蔽特征下方)的从20μm到150μm的深度打印所述安全特征。在另一个示例中，熔剂可以是炭黑、近红外吸收染料、近红外吸收颜料、钨青铜、钼青铜、金属纳米颗粒、共轭聚合物或它们的组合。此外，可以使用在掩蔽区域处施加的降低体积的熔融墨滴来制备掩蔽特征，以允许通过其更容易地看到安全特征，例如，施加到类似表面下层的液滴体积的30％至70％。在另一个示例中，掩蔽区域或特征可以具有20μm至150μm的厚度。

考虑到该概述，本文更详细地描述了三维打印部件、制备三维打印部件的方法和三维打印系统。通过这些示例，可以将薄的聚合物粉末层铺展在床上以形成粉末床。然后可以使用诸如喷墨打印头之类的打印头在粉末床的与要形成的三维物体的薄层相对应的部分上打印熔融墨。然后床可以暴露于光源，例如通常是整个床。熔融墨比未打印的粉末吸收更多来自光的能量。吸收的光能可以转换成热能，使粉末的打印部分熔融并聚结。这形成了固体层。在形成第一层之后，可以在粉末床上铺展新的聚合物粉末薄层，并且可以重复该过程以形成附加层，直到打印了完整的三维部件。这种三维打印过程可以以高精度实现快速吞吐量。

可以实施该相同的一般过程以打印具有表面下安全特征的三维打印部件，如图1-4中所示的。图1示出了在打印之后但在固化之前的表面下颗粒层100。图2示出了固化后的表面下熔融层200。在图1中，已经用光致发光墨水打印了表面下颗粒层的安全区域110，该光致发光墨水包括共同分配有熔融墨的光致发光剂120，所述熔融墨包括熔剂125以形成表面下熔融层。光致发光剂渗透到粉末颗粒130之间的空间中。表面下颗粒层的非安全区域140已经用包括熔剂但没有光致发光墨水的熔融墨打印。因此，如图所示，仅打印部件的一部分包括光致发光剂。

如图2中所示，已经通过暴露于电磁辐射使表面下熔融层200固化，以形成熔融层，该熔融层包括第一基质235，第一基质235包括来自熔融墨的熔剂和热塑性聚合物粉末。在另一部分中，光致发光剂120可以作为第二基质235p分散并陷入在熔融层的安全区域110内，以形成安全特征。应该注意的是，图1和2仅示出了单个表面下颗粒层的二维截面。其他层可以存在于该层的上方和下方。此外，应注意，光致发光剂示于图1和2中作为完全渗透热塑性聚合物粉末层。然而，在本公开的某些示例中不一定是这种情况。在一些示例中，光致发光剂可以延伸到表面下颗粒层中至多达层厚度的20％，多达50％，多达70％，多达90％或100％。

更详细地，当将光致发光墨水打印到热塑性聚合物粉末层上时，光致发光墨水可以渗透到粉末颗粒之间的空间中。熔融墨或第二熔融墨也可以在与光致发光墨水相同的区域中打印到该层上。然后可以通过将层暴露于电磁辐射来固化该层。在一些示例中，光致发光墨水可以包括熔剂或第二熔剂。因此，在一些示例中，光致发光墨水可以是熔融墨。在其他示例中，光致发光墨水可以用单独的熔融墨和/或第二熔融墨打印，以促进热塑性聚合物的熔融。在任何一种情况下，粉末的温度都可以升高到高于热塑性聚合物的熔点或软化点，以便促进熔融过程。

根据本公开的示例，表面颗粒层然后可以分布在表面下熔融层上以掩蔽或部分掩蔽其中打印的安全特征，并且在任一种情况下，保护安全特征。施加到其中具有安全特征的熔融的表面下层的表面颗粒层的表示在图3中示出。更具体地，图3示出了表面颗粒层300，其具有施加到表面下熔融层200的粉末颗粒130，例如图2中所描述的。图3中的表面颗粒层显示了处于用熔剂打印之后但在固化之前的状态。在那里，与施加到表面下颗粒层和/或表面颗粒层的非掩蔽区域140的液滴体积相比，表面颗粒层300的掩蔽区域110已经用减少体积的熔融墨滴打印。结果，与非掩蔽区域相比，掩蔽区域具有减少量的熔剂125。因此，在该示例中，仅表面颗粒层的一部分提供掩蔽区域，其可以与表面下熔融层中的安全特征对齐，重叠或对应，在这种情况下可以由光致发光剂120在表面下熔融层或第二基质235p处提供。在第一基质235处的表面下熔融层不包括任何光致发光剂，因此在该示例中，部分235上方的区域不包括减小的熔融墨滴体积，因为在该位置没有任何掩蔽。在该示例中，熔融表面层的该部分可以类似于第二基质成分。然而，应注意的是，整个表面熔融层可以用相同的熔融墨滴体积制备，条件是它以足够轻的液滴体积打印以掩蔽光致发光剂，但不能完全遮盖它而使得从中看不到(例如，例如，半透明的)作为例如隐藏或部分掩蔽的特征。应注意，如本文所使用的，“液滴体积”是指打印到给定区域的墨水量。这可以通过调节打印到给定区域的单滴墨滴的液滴重量和/或通过调节施加到给定区域的液滴数来完成。在一些示例中，掩蔽区域中的液滴体积可以是施加到表面下颗粒层和/或到表面颗粒层的非掩蔽区域的液滴体积的约30％至约70％，约40％至约60％或约45％至约55％。

如图4中所示，示出了在通过暴露于电磁辐射固化之后的表面熔融层400。因此，包括第一基质235(不含光致发光剂)和第二基质235p(含光致发光剂)的熔融表面下层可以受这种新的表面层保护。然而，作为熔融表面下层的一部分，第二基质235p包括可以通过表面熔融层可见的光致发光剂，特别地，该示例中的熔熔融表面下层表面层包括掩蔽区域110和非掩蔽区域140。掩蔽区域包括第一基质235和第三基质235m，第一基质235可以类似于表面下熔融层的第一基质，第三基质235m包括比表面上的其他区域更低浓度的熔剂。因此，表面熔融层可以在三维打印部件中提供降低的不透明度或减少电磁辐射衰减的区域。因此，通过掩蔽区域可以看到打印在表面下熔融层中的安全特征的光致发光发射。非掩蔽区域可以包括表面熔融层的第二部分235，其与表面下熔融层类似地制备，因为在该位置处没有在其下方通过表面层观察的光致发光材料。因此，通过掩蔽区域可以看到打印在表面下熔融层中的安全特征的光致发光发射。应该注意的是，图1-4仅示出了三维部件的某些特定层的二维截面。未显示可以存在于这些层下方的部件主体的部分。此外，在该示例中在非掩蔽区域140处示出的熔融层不提供如本文所述的任何光致发光特性或掩蔽特性，因此三维打印部件的这些部分可以被认为是部件主体的一部分。此外，应注意，图1-4不一定按比例绘制，粉末颗粒和光致发光剂颗粒的相对尺寸可以与所示的不同。此外，光致发光剂不需要采用颗粒形式。

一个或多个表面颗粒层的厚度会影响光致发光发射的可见性。通过将足够量的光致发光剂分配到粉末床上，可以实现表面下颗粒层中的充分光致发光。在一些示例中，每体积的表面下颗粒层的足够质量的光致发光剂可以用于实现足够的光致发光。例如，每体积表面下颗粒层的光致发光剂的质量可以大于0.1mg/cm³，大于1mg/cm³，大于10mg/cm³，大于50mg/cm³，或大于100mg/cm³。在特定示例中，每体积表面下颗粒层的光致发光剂的质量可以大于140mg/cm³。在进一步的示例中，每体积表面下颗粒层的光致发光剂的质量可以是从1mg/cm³到1000mg/cm³，从10mg/cm³到1000mg/cm³，从50mg/cm³到500mg/cm³，或从100mg/cm³到500mg/cm³。

在一些示例中，可以通过在多次通过中打印光致发光墨水来调节分配到粉末床上的光致发光剂的量。在一个示例中，喷墨打印头的单次通过可足以分配足够的光致发光剂以实现打印在表面下颗粒层中的安全特征的充分光致发光。然而，在某些情况下，单次通过可能不足以实现足够的光致发光。可以应用额外的通过以增加打印在表面下颗粒层中的安全特征中的光致发光剂的量。在一个非限制性示例中，可以使用多次通过(例如，两次，三次，四次等)来实现足够的光致发光。在进一步的示例中，可以通过电阻器设计或通过改变烧制参数来调节喷墨打印头的液滴重量来调节分配的光致发光剂的量。因此，具有更大的液滴重量，可以在每次烧制的情况下打印更大量的光致发光墨水。然而，在某些情况下，由于墨水扩散，在单次通过中喷射太多量的墨水会导致较低的打印质量。因此，在一些示例中，可以使用多次通过来打印更多具有更好打印质量的光致发光墨水。

在一些示例中，用光致发光墨水打印的安全特征可以封装在部件主体和三维打印部件的掩蔽特征之间。此外，部件主体的熔融热塑性聚合物粉末的基质可以与安全特征和掩蔽特征的熔融热塑性聚合物粉末的基质连续。掩蔽特征可以形成三维打印部件的外表面的一部分，通过该部分安全特征的光致发光发射可以是可见的。

三维打印部件可以由沿z轴方向堆叠的多层熔融热塑性聚合物粉末形成。z轴指的是与x-y平面正交的轴。例如，在具有在每层打印后降低的粉末床地板的三维打印系统中，z轴是地板降低的方向。在一些示例中，安全特征可以在z轴方向上完全或部分地定向。作为一个具体示例，安全特征可以形成在三维打印部件的在x和/或y轴方向和z轴方向上定向的表面下方。具有这种表面的三维打印部件可以包括金字塔形状、球形、梯形形状、非标准形状等。光致发光安全特征可以形成在任何数量的这些表面下方并且平行于或类似于这些表面定向，使得光致发光安全特征可以完全或部分地沿z轴方向定向。因此，光致发光安全特征可以由单层热塑性聚合物粉末形成，或者可以由热塑性聚合物粉末的多个添加剂层形成，这取决于三维打印部件中安全特征的位置、取向、所需厚度等。

类似地，包括掩蔽区域或特征的表面层不一定是指单层热塑性聚合物粉末。此外，如上所述，表面层也可以在z轴方向上完全或部分地形成。例如，掩蔽特征可以由多层热塑性聚合物粉末形成。在一些示例中，包括掩蔽区域或特征的表面层可以包括三维打印部件的任何表面，该任何表面延伸至三维打印部件内的约20μm至约150μm的深度，或约3μm至约120μm的深度，无论是由单层分散的热塑性聚合物粉末还是由热塑性聚合物粉末的多个添加剂层形成。因此，在一些示例中，掩蔽特征可以具有约20μm至约150μm，或约50μm至约120μm的厚度。然而，应注意，包括掩蔽特征的表面层可以与包括安全特征的表面下层相邻，使得安全特征的光致发光发射可以通过掩蔽特征可见。

图5示出了三维打印部件500的示例，该三维打印部件500包括部件主体510和熔融表面层520，熔融表面层520包括刚好在安全特征535上方的掩蔽特征525，该安全特征535之前被施加在表面层下方的对应于该掩蔽特征的区域中。在这种情况下，掩蔽特征的面积略大于安全特征，但是它们可以是大约相同的大小，或者在一些示例中掩蔽特征甚至可以小于安全特征。在一些示例中，整个熔融表面层可以是掩蔽特征。应注意，所示的三维打印部件可以以多种取向打印，例如掩蔽特征和相应的安全特征面朝上，面向侧面，等等。还应注意，在一些示例中，安全特征在环境光照条件下通过掩蔽特征可以是不可见的或相对不可观察的，并且可以通过部件主体的其他区域完全不可见。

可以调整在安全特征中打印的光致发光剂，使得其不吸收可见光范围内的电磁辐射。在一些具体示例中，安全特征可以吸收波长小于约302nm或约390nm的电磁辐射，并且可以在约302nm至约700nm，或约390nm至约700nm之间的波长下光致发光。在其他示例中，安全特征可以吸收波长大于700nm的电磁辐射，并且可以在约302nm至约700nm，或约390nm至约700nm之间的波长下光致发光。在其他示例中，安全特征可以吸收在302nm和700nm之间的波长处的电磁辐射和光致发光。在其他示例中，安全特征可以吸收在可见范围内的波长(例如，从大约380nm或大约390nm到大约700nm或大约750nm)处的电磁辐射和光致发光。在一些示例中，除了打印在三维打印部件的表面下之外，还可以通过用类似颜色的非光致发光着色剂打印安全特征来掩盖安全特征，使得光致发光剂与非光致发光着色剂难以区分，直到用光激发的电磁辐射照射。作为非限制性示例，可以用其他类似的黄色着色剂打印荧光素，或者可以用其他类似的品红色着色剂打印罗丹明B以掩蔽这些光致发光剂，直到用光激发的电磁辐射照射。在光激发后，荧光素或罗丹明B的打印图案可以与周围的着色剂清楚地区分开。

应注意，安全特征的光致发光会受安全特征中存在的光致发光剂的类型和量以及熔融墨或其他墨水的类型和量、以及相对于光致发光剂存在的热塑性聚合物的类型和量的影响。因此，安全特征可以具有与单独的光致发光剂不同的光致发光特性。

如图6中所示，并且更详细地关于图5中所示的，一旦用光激发波长的电磁辐射照射三维打印部件500的安全特征535，就可以通过部件主体510的掩蔽特征525看到其光致发光发射。在该特定示例中，安全特征光致发光以通过掩蔽特征揭示QR码。在替代的示例中，安全特征可以光致发光以揭示条形码、序列号、商标、商标名、说明书、其他词语等或它们的组合。

此外，各个特征535a，535b和535c均可以被打印成具有不同的光致发光特征。例如，这些特征可以用光致发光剂打印，所述光致发光剂在不同波长的电磁辐射下光激发，用不同量的光致发光剂提供不同的光致发光强度，光致发光剂的不同混合物等，或它们的组合。这可以提供在安全特征的空间属性中编码的附加信息，其可以仅在特定光致发光事件期间可读。条形码和其他识别或序列化信息也可以采用相同的概念。因此，光致发光墨水可以为打印安全和序列化特征提供增加的信息有效载荷。

本文所述的三维打印部件可以以各种组合形式由诸如以下各种材料制成，例如热塑性聚合物粉末、熔融墨、光致发光墨水、着色剂等。更具体地，热塑性聚合物粉末可以包括平均粒径为20μm至100μm的粉末颗粒。如本文所使用的，除非另有说明，否则关于颗粒性质的“平均”是指数量平均。因此，“平均粒径”是指数量平均粒径。另外，“粒径”是指球形颗粒的直径，或非球形颗粒的最长尺寸。

在某些示例中，聚合物颗粒可以具有各种形状，例如大体上球形的颗粒或不规则形状的颗粒。在一些示例中，聚合物粉末能够形成具有20至100微米分辨率的3D打印部件。如这里所使用的，“分辨率”是指可以在3D打印部件上形成的最小特征的尺寸。聚合物粉末可以形成约20至约100微米厚的层，使得打印部分的熔融层具有大致相同的厚度。这可以在z轴方向上提供约20至约100微米的分辨率。聚合物粉末还可以具有足够小的粒径和足够规则的颗粒形状，以沿x轴和y轴提供约20至约100微米的分辨率。

在一些示例中，热塑性聚合物粉末可以是无色的。例如，聚合物粉末可以具有白色、半透明或透明外观。当与无色熔融墨一起使用时，这种聚合物粉末可以提供可以是白色、半透明或透明的打印部件。在其他示例中，聚合物粉末可以着色以产生有色部件。在又一些其他示例中，当聚合物粉末是白色、半透明或透明时，可以通过熔融墨或其他有色墨水赋予该部件颜色。

热塑性聚合物粉末可以具有约70℃至约350℃的熔点或软化点。在进一步的示例中，聚合物可以具有约150℃至约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各种热塑性聚合物。例如，聚合物粉末可以是尼龙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、聚苯乙烯粉末或它们的组合。在一个具体示例中，聚合物粉末可以是尼龙12，其可以具有约175℃至约200℃的熔点。在另一具体示例中，聚合物粉末可以是热塑性聚氨酯。

在一些情况下，热塑性聚合物粉末还可以与填料混合。填料可以包括无机颗粒，例如氧化铝、二氧化硅或它们的组合。当热塑性聚合物粉末熔合在一起时，填料颗粒可以嵌入聚合物中，形成复合材料。在一些示例中，填料可以包括自由流动剂、抗结块剂等。这些试剂可以防止粉末颗粒的堆积，涂覆粉末颗粒且光滑化边缘以减少颗粒间摩擦和/或吸收水分。在一些示例中，热塑性聚合物粉末与填料颗粒的重量比可以为从10：1到1：2或从5：1到1：1。

各种熔融墨也可以用于制备三维打印部件。在一些示例中，熔融墨可以不含或大体上不含光致发光墨水中含有的光致发光剂。熔融墨可以含有能够吸收电磁辐射以产生热量的熔剂。熔剂可以是有色的或无色的。在各种示例中，热熔剂可以是炭黑、近红外吸收染料、近红外吸收颜料、钨青铜、钼青铜、金属纳米颗粒或它们的组合。

近红外吸收染料的示例包括铵染料、四芳基二胺染料、花青染料、酞菁染料、二硫杂环戊烯染料等。在进一步的示例中，熔剂可以是近红外吸收共轭聚合物，例如聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT：PSS)、聚噻吩、聚(对亚苯基硫醚)、聚苯胺、聚(吡咯)、聚(乙炔)、聚(对亚苯基亚乙烯基)、聚对亚苯基或它们的组合。如本文所使用的，“共轭的”是指分子中原子之间的交替双键和单键。因此，“共轭聚合物”是指具有交替的双键和单键的主链的聚合物。在许多情况下，熔剂可以具有800nm至1400nm范围内的峰值吸收波长。

还可以使用各种近红外颜料。非限制性实例可以包括具有各种抗衡离子的磷酸盐，例如铜，锌，铁，镁，钙，锶等，以及它们的组合。磷酸盐的非限制性具体实例可以包括M₂P₂O₇，M₄P₂O₉，M₅P₂O₁₀，M₃(PO₄)₂，M(PO₃)₂，M₂P₄O₁₂及它们的组合，其中M代表氧化态为+2的抗衡离子，例如以上或它们的组合列出的那些。例如，M₂P₂O₇可以包括诸如Cu₂P₂O₇，Cu/MgP₂O₇，Cu/ZnP₂O₇或任何其他合适的抗衡离子组合的化合物。应注意，本文所述的磷酸盐不限于具有+2氧化态的抗衡离子。其他磷酸盐抗衡离子也可以用于制备其他合适的近红外颜料。

另外的近红外颜料可以包括硅酸盐。硅酸盐可以具有与磷酸盐相同或相似的抗衡离子。一个非限制性实例可以包括M₂SiO₄，M₂Si₂O₆和其他硅酸盐，其中M是具有+2氧化态的抗衡离子。例如，硅酸盐M₂Si₂O₆可以包括Mg₂Si₂O₆、Mg/CaSi₂O₆、MgCuSi₂O₆、Cu₂Si₂O₆、Cu/ZnSi₂O₆或其他合适的抗衡离子组合。应注意，本文所述的硅酸盐不限于具有+2氧化态的抗衡离子。其他硅酸盐抗衡离子也可以用于制备其他合适的近红外颜料。

熔融墨中的熔剂的量可以根据熔剂的类型而变化。在一些示例中，熔融墨中熔剂的浓度可以为0.1wt％至20wt％。在一个示例中，熔融墨中熔剂的浓度可以为0.1wt％至15wt％。在另一个示例中，浓度可以为0.1wt％至8wt％。在又一个示例中，浓度可以为0.5wt％至2wt％。在特定示例中，浓度可以为0.5wt％至1.2wt％。

在一些示例中，由于使用炭黑作为熔剂，熔融墨可以具有黑色或灰色。然而，在其他示例中，熔融墨可以是无色或几乎无色的。可以调节熔剂的浓度以提供这样的熔融墨，其中熔融墨的可见颜色大体上不被熔剂改变。尽管一些上述熔剂在可见光范围内可以具有低吸光度，但吸光度通常大于零。因此，熔剂通常可以吸收一些可见光，但是它们在可见光谱中的颜色可以足够小，以至于当添加着色剂时它不会显着影响墨水吸收另一种颜色的能力(不同于主导具有灰色或黑色色调的墨水颜色的炭黑)。浓缩形式的熔剂可以具有可见的颜色，但是可以调节熔融墨中熔剂的浓度，使得熔剂不会以如此高以至于它们改变熔融墨的可见颜色的量存在。例如，与具有相对较高的可见光吸收率的熔剂相比，可以以更高的浓度包括具有非常低的可见光波长吸收度的熔剂。可以通过一些实验基于特定应用调整这些浓度。

在进一步的示例中，熔剂的浓度可以足够高以使熔剂影响熔融墨的颜色，但是足够低以至于当墨水打印在热塑性聚合物粉末上时，熔剂不会影响粉末的颜色。熔剂的浓度可以与要在聚合物粉末上打印的熔融墨的量相平衡，使得打印在聚合物粉末上的熔剂的总量可以足够低以使聚合物粉末的可见颜色不受影响。在一个示例中，熔剂可以在熔融墨中具有这样的浓度，使得在将熔融墨打印到聚合物粉末上之后，聚合物粉末中的熔剂的量相对于聚合物粉末的重量可以为0.0003wt％至5wt％。

熔剂可以具有足以将聚合物粉末的温度升高到高于聚合物粉末的熔点或软化点的升温能力。如本文所使用的，“升温能力”是指熔剂将近红外光能转换成热能以使打印聚合物粉末的温度高于且聚合物粉末的未打印部分的温度之上的能力。通常，当温度升高到聚合物的熔融或软化温度时，聚合物粉末颗粒可以熔合在一起。如本文所使用的，“熔点”是指聚合物从结晶相转变为柔韧的无定形相的温度。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的软化范围、中等软化范围和较高的软化范围。在较低软化范围和中等软化范围内，颗粒可聚结形成一部分，而剩余的聚合物粉末保持松散。如果使用较高的软化范围，则整个粉末床可以变成饼状。如本文所使用的，“软化点”是指聚合物颗粒聚结而剩余的粉末保持分离和松散的温度。当熔融墨打印在聚合物粉末的一部分上时，熔剂可以将打印部分加热到熔点或软化点或高于熔点或软化点的温度，而聚合物粉末的未打印部分保持低于熔点或软化点。这允许形成实心3D打印部件，而松散粉末可以容易地与成品打印部件分离。

尽管熔点和软化点在本文中通常描述为聚结聚合物粉末的温度，但在某些情况下聚合物颗粒可以在略低于熔点或软化点的温度下聚结在一起。因此，如本文所使用的，“熔点”和“软化点”可以包括比实际熔点或软化点略低，例如低至约20℃的温度。

在一个示例中，对于熔点或软化点为从约100℃到约350℃的聚合物，熔剂可以具有从约10℃到约70℃的升温能力。如果粉末床的熔点或软化点在约10℃至约70℃的温度下，那么这种熔剂可以将打印粉末的温度提高到熔点或软化点，而未打印的粉末保持在较低的温度。在一些示例中，粉末床可以预热至比聚合物的熔点或软化点低约10℃至约70℃的温度。然后可以将熔融墨打印到粉末上，并且可以用近红外光照射粉末床以聚结粉末的打印部分。

在进一步的示例中，彩色墨水也可以用于向热塑性聚合物粉末添加颜色。彩色墨水可以包括任何合适的颜料或染料。这可以允许打印全色三维部件。在一个具体示例中，有色墨水可以包括青色、品红色、黄色或黑色墨水。替代地，可以将着色剂添加到用于制备三维打印部件的任何其他墨水中。

各种光致发光墨水也可以用于打印三维打印部件中的表面下安全特征。光致发光墨水可以包括光致发光剂。可以使用任何可喷射的光致发光剂。光致发光剂可以是展现光致发光性的任何试剂。如本文所使用的，“光致发光”是指由于物质吸收光子而使得该物质发出光。更具体地，通过光致发光剂吸收光子可以诱导光致发光剂的光激发。光激发是指由于光子的吸收而在光致发光剂内激发电子。光致发光剂的光激发之后可以是弛豫事件，其中受激电子弛豫回到较低能态。受激电子的弛豫可以伴随着来自光致发光剂的光子的发射。通常，光致发光剂可以吸收与发射光子的波长不同的电磁辐射波长的光子。

因此，在一些示例中，这些光致发光剂可以“调谐”以在可见光谱之外的波长处光激发，例如在紫外(UV)范围或红外(IR)范围内，并且“调谐”以在可见范围内光致发光。在其他示例中，光致发光剂可以“调谐”以在可见光范围内的一个波长下光激发并且在可见光范围内的不同的波长下发射。

光致发光剂的非限制性实例可以包括光致发光颜料、光致发光染料、量子点等，或它们的组合。在一些示例中，光致发光剂可以包括荧光剂、磷光剂或它们的组合。在一些示例中，光致发光染料可以包封在微粒或纳米颗粒内，分布在整个微粒或纳米颗粒中或以其他方式与微粒或纳米颗粒相关。在一些示例中，光致发光颜料可以包括光致发光纳米颗粒和/或光致发光微粒。例如，光致发光颜料或染料可以耦合到微粒或纳米颗粒的表面，嵌入微粒或纳米颗粒内，分布在整个微粒或纳米颗粒中，或以其他方式与微粒或纳米颗粒结合。如本文所使用的，“微粒”是指粒径为约100nm至约100μm的颗粒。如本文所使用的，“纳米颗粒”是指粒径为约1nm至约100nm的颗粒。

可以使用许多光致发光颜料和/或染料。非限制性实例可以包括铕掺杂的铝酸锶、铊掺杂的碘化钠、活化的碱土金属硫化物、活化的碱土金属硅酸盐、罗丹明、吖啶、氟、花青、嗪、菲啶、吡咯并吡咯、苯并恶唑、苯并噻唑、偶氮颜料，偶氮-金属配合物、二乙酰乙酰基芳基化合物、甲亚胺、芳基甲基苯、苯并咪唑酮、重氮吡唑啉酮、喹吖啶酮、醌类、蒽醌类、紫环酮、异吲哚啉、异吲哚啉酮、二萘嵌苯、酞菁、金属酞菁配合物、卟啉、金属卟啉配合物、多烯、聚甲炔、方酸或它们的组合。在一个具体示例中，光致发光染料可以是荧光素。在另一具体示例中，光致发光染料可以是罗丹明B。如前所述，染料或颜料可以与微粒或纳米颗粒相关联。非限制性市售示例可以包括微球，例如YG羧酸盐微球、YO羧酸盐微球、NYO羧酸盐微球、BB羧酸盐微球和可以从Polysciences公司获得的EU羧酸盐微球。

在光致发光剂是颗粒状光致发光剂(例如，光致发光颜料、光致发光纳米颗粒等)的情况下，光致发光剂可以具有约从10nm到约400nm或500nm、或从约20nm到约200nm或300nm、或从约30nm到约70nm或120nm的粒径。

量子点也可以用作光致发光剂。量子点可以是非常小的半导体颗粒，其通常具有约20nm或更小的粒径。量子点可以由各种半导体材料制成。例如，量子点可以由单个元素制成，例如硅、锗等。可选地，量子点可以是材料的化合物，例如磷化铟、砷化铟、硫化锌、硫化铅、硫化镉、硒化铅、硒化镉等或它们的组合。可以使用的其他量子点包括I-III-VI量子点，包括例如CuInS_x或CuInSe_x量子点，其中x可以是1或2。非限制性的市售量子点可以包括来自NN-Labs的水中磷化铟锌硫化物量子点和水中硒化镉锌硫化物量子点，以及来自Voxtel公司的NanoDOT^TMCIS-500和NanoDOT^TMCIS-700。

量子点可以以多种方式制备。例如，量子点可以由具有均匀组成的单一组分制成(例如，硅氧烷、硫化锌等)。仅通过调节量子点的尺寸就可以调谐这些量子点的光致发光。在其他示例中，量子点可以用具有较低带隙的芯材料制备，所述芯材料由具有较高带隙的壳材料围绕。作为一个例子，芯材料可以是硒化镉，壳材料可以是硫化锌。这些量子点的光致发光可以基于粒径以及核材料和/或壳材料的特定组合来调谐。在其他示例中，量子点可以通过将不同的量子点颗粒合金化在一起来制备，例如磷化铟和硫化锌，或硒化镉和硫化锌，或任何其他合适的量子点颗粒合金。这些量子点也可以根据尺寸和所用的特定合金进行调谐。

如前所述，量子点通常可以具有约20nm或更小的粒径。通常，量子点的粒径越大，光致发光发射波长越长。相反，量子点的粒径越小，光致发光发射波长越短。在一些示例中，量子点可以具有从约2nm到约10nm的粒径。在其他示例中，量子点可以具有从约4nm到约8nm的粒径。在其他示例中，量子点可以具有从约8nm到约14nm的粒径。

光致发光墨水中光致发光剂的量可以根据光致发光剂的类型而变化。在一些示例中，光致发光墨水中光致发光剂的浓度可以为0.01wt％至10wt％。在一个示例中，光致发光墨水中光致发光剂的浓度可以为0.05wt％至8wt％。在另一个示例中，浓度可以为0.1wt％至5wt％。在又一个示例中，浓度可以为0.1wt％至3wt％。在特定示例中，浓度可以为0.5wt％至1.5wt％。

如图7中所描绘的，除了本文描述的三维部件之外，本公开还包括制造三维打印部件的方法700。该方法可以包括分配710热塑性聚合物粉末以形成表面下颗粒层，将光致发光剂沉积720到表面下颗粒层的安全部分中，将熔融墨施加730到表面下颗粒层，并使用电磁辐射熔融740表面下颗粒层以形成具有安全特征的表面下熔融层。该方法还可以包括将750热塑性聚合物粉末分布到表面下熔融层以形成表面颗粒层，将760熔融墨施加到表面颗粒层，并使用电磁辐射将表面颗粒层熔融770以形成表面熔融层，其中熔融墨以足够低的液滴体积施加到安全特征上方的表面颗粒层上，以允许通过表面熔融层可见的安全特征的光致发光发射。

如所提及的，上述与三维打印部件相关的细节可以与本方法相关。例如，安全特征可以在单层分布式热塑性聚合物粉末上形成，或者跨多层分布式热塑性聚合物粉末而形成。在某些情况下，可能希望安全特征比单层分布式热塑性聚合物粉末厚。在这种情况下，可以跨多个层形成安全特征以获得所需的厚度。在其他示例中，安全特征可以以可以受益于或需要热塑性聚合物粉末的添加剂层以完成安全特征的打印的取向(例如完全或部分z轴取向)来打印。

此外，将光致发光剂沉积到表面下颗粒层的安全部分中可以与将熔融墨施加到表面下颗粒层同时或分开地进行。因此，在一些示例中，将光致发光剂沉积到表面下颗粒层的安全部分中的步骤和将熔融墨施加到表面下颗粒层的步骤可以使用单一流体进行。在其他示例中，将光致发光剂沉积到表面下颗粒层的安全部分中的步骤和将熔融墨施加到表面下颗粒层的步骤可以使用两种单独的流体进行。在使用两种单独的流体的情况下，在一些示例中，将光致发光剂沉积到表面下颗粒层的安全部分中的步骤可以在将熔融墨施加到表面下颗粒层的步骤之前进行。在使用两种单独流体的其他示例中，将光致发光剂沉积到表面下颗粒层的安全部分中的步骤可以在将熔融墨施加到表面下颗粒层的步骤之后进行。

如前所述，表面层同样可以由单层熔融热塑性聚合物粉末或热塑性聚合物粉末的多个添加剂层形成，这取决于安全特征的位置和取向、表面层的厚度等。在一些示例中，整个表面层可以包括掩蔽特征，通过该掩蔽特征可以看到表面下安全特征。在其他示例中，表面层可以包括可以是掩蔽特征的隔离区域。因此，在一些示例中，表面熔融层可以包括掩模区域和非掩模区域。掩蔽区域可以位于安全特征之上，并且可以通过将与施加到非掩蔽区域的较高液滴体积相比较的较低液滴体积的熔融剂施加到与掩蔽区域相对应的表面颗粒层的区域来制备。

在其他示例中，可以将较少衰减电磁辐射的第二熔融墨施加到掩蔽区域。在一些示例中，由于第二熔融墨中的熔剂浓度降低，所以第二熔融墨可以减少电磁辐射的衰减，因为第二熔融墨包括第二熔剂，其比施加到非掩蔽区域的熔融墨中的熔剂的电融辐射衰减更少，或它们的组合。在第二熔融墨包括电磁辐射的衰减比施加到非掩蔽区域的熔剂的衰减小的第二熔剂的情况下，第二熔融墨可以与施加到非遮蔽区域的熔融墨相比以较低的液滴体积、等效的液滴体积或更大的液滴体积施加。第二熔融墨的液滴体积可以取决于第二熔融墨中熔剂的升温能力、第二熔融墨中熔剂的浓度、所需的电磁辐射衰减等。

如本文所述，与非掩蔽区域相比，掩蔽区域可以是在特定波长或波长范围下电磁辐射衰减减小的区域。在一些示例中，掩蔽区域可以提供半透明窗口，通过该半透明窗口可以看到安全特征的光致发光发射。可以基于三维打印部件的所需光致发光性质来调节半透明度。例如，在用更大量的光致发光剂打印安全特征的情况下，掩蔽特征可以更不透明并且仍然允许安全特征的充分光激发以促进在光致发光事件期间安全特征的充分可见性。在用较少量的光致发光剂打印安全特征的情况下，掩蔽特征可以是更透明的，以促进安全特征的增加的光激发和增加通过熔融表面层的光致发光安全特征的可见性。

除了上述三维打印部件之外，本技术还包括可以用于打印三维打印部件的三维打印系统。图8中示出了三维打印系统800的示例。该系统包括粉末床810，粉末床810包括平均粒径为20μm至100μm的热塑性聚合物粉末815。在所示的示例中，粉末床具有可移动的底板820，其允许在打印三维部件的每一层之后降低粉末床。如本文所述，三维部件可以包括光致发光安全特征825、部件主体827和掩蔽区域或特征815。该系统还包括喷墨打印机830，其包括与光致发光墨水840的贮存器连通的第一喷墨笔835。第一喷墨笔可以将光致发光墨水打印到粉末床上。光致发光墨水可以包括光致发光剂。第二喷墨笔845与熔融墨850的贮存器连通，以将熔融墨打印到粉末床上。熔融墨可以包括能够吸收电磁辐射以产生热的熔剂。第二喷墨笔可以减少打印到与用光致发光墨水打印的区域相邻的粉末床部分上的熔融墨的量。在将熔融墨打印到粉末床上之后，可以使用熔融灯860将粉末床暴露于足以熔融已经用光致发光墨水、熔融墨或两者打印的热塑性聚合物粉末的电磁辐射。如所提及的，上述与三维打印部件有关的细节可以与本方法相关。

在一些示例中，三维打印系统还可以包括与彩色墨水贮存器连通的第三喷墨笔，以将彩色墨水打印到粉末床上。在进一步的示例中，三维打印系统可以包括用于附加的光致发光墨水、附加的熔融墨、附加的彩色墨水或其他合适的墨水的附加喷墨笔。

为了实现粉末床的熔融部分和未熔融部分之间的选择性，熔融墨可以吸收足够的能量以将热塑性聚合物粉末的温度提高到聚合物的熔点或软化点以上，而粉末床的未打印部分保持低于熔点或软化点。在一些示例中，三维打印系统可以包括预热器，用于将热塑性聚合物粉末预热至接近熔点或软化点的温度。在一个示例中，该系统可以包括打印床加热器，以在打印期间加热打印床。使用的预热温度可以取决于所用热塑性聚合物的类型。在一些示例中，打印床加热器可以将打印床加热至130℃至160℃的温度。该系统还可以包括供应床，其中聚合物颗粒可以在以层铺展到打印床上之前储存。供应床可以有供应床加热器。在一些示例中，供应床加热器可以将供应床加热至从90℃到140℃的温度。

用于三维打印系统的合适的熔融灯可以包括市售的红外灯和卤素灯。熔融灯可以是固定灯或移动灯。例如，灯可以安装在轨道上以水平移动穿过粉末床。这种熔融灯可以在床上进行多次通过，这取决于聚结每个打印层所需的曝光量。在一些示例中，熔融灯可以以基本均匀的能量照射整个粉末床。这可以用熔融墨选择性地将打印部分聚结，使聚合物粉末的未打印部分低于熔点或软化点。

在一个示例中，熔融灯可以与熔融墨中的熔剂匹配，使得熔融灯发出与熔剂的峰值吸收波长匹配的光波长。在特定近红外波长处具有窄峰的熔剂可以与熔融灯一起使用，该熔融灯在熔剂的大约峰值波长处发射窄范围的波长。类似地，吸收大范围近红外波长的熔剂可以与发射宽范围波长的熔融灯一起使用。以这种方式匹配熔剂和熔融灯可以提高聚合物颗粒与打印在其上的熔剂聚结的效率，而未打印的聚合物颗粒不吸收尽可能多的光并保持在较低的温度下。

根据聚合物粉末中存在的熔剂的量、熔剂的吸光度、预热温度和聚合物的熔点或软化点，可以从熔融灯供应适当的照射量。在一些示例中，熔融灯可以照射每层，以便在初始曝光后约0.5至约10秒内熔融热塑性聚合物粉末。

应注意，如在本说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数指示物，除非上下文另有明确说明。

如本文所使用的，“液体载剂”或“墨水载剂”是指液体流体，其中添加剂被放置以形成可喷墨流体，例如墨水。可以根据本公开的技术使用各种各样的液体载剂。这种液体或墨水载剂可以包括各种不同试剂的混合物，包括表面活性剂、溶剂、共溶剂、抗结垢剂、缓冲剂、杀生物剂、多价螯合剂、粘度调节剂、表面活性剂、水等。虽然不是液体载体本身的一部分，但除了着色剂和熔剂之外，液体载剂还可以承载固体添加剂，例如聚合物、胶乳、UV固化材料、增塑剂盐等。

如本文所使用的，“着色剂”可以包括染料和/或颜料。

如本文所使用的，“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，则染料可以赋予墨水可见的颜色。

如本文所使用的，“颜料”通常包括颜料着色剂、磁性颗粒、氧化铝、二氧化硅和/或其他陶瓷、有机金属或其他不透明颗粒，无论这些颗粒是否赋予颜色。因此，尽管本说明书主要举例说明了颜料着色剂的用途，但术语“颜料”可以更普遍地用于描述颜料着色剂，而且用于描述其它颜料，例如有机金属、铁氧体、陶瓷等。然而，在一个具体方面，颜料是颜料着色剂。

如本文所使用的，“可溶解的”是指溶解度百分比大于0.1wt％。

如本文所使用的，“喷墨”或“喷射”是指从喷射结构(如喷墨结构)中喷射的成分。喷墨结构可以包括热或压电结构。另外，这种结构可以打印不同的液滴尺寸，例如小于10微微升、小于20微微升、小于30微微升、小于40微微升、小于50微微升等。

术语“表面颗粒层”或“表面熔融层”不一定意味着该层位于三维部件的最外表面，而是意味着被定义为使用本公开的粉末和可熔墨水添加剂方法打印的最外层，或者如果是多个较薄层的形式，表面熔融层的累积厚度小于150μm。此外，如果要用透明涂层或其它未使用本文所述的加性制造制备的涂层涂覆三维打印部件，则不会将其视为“表面颗粒层”或“表面熔融层”。这些术语是指使用本文所述的添加剂粉末和可熔墨水层压打印的(多个)“表面”层。

术语“热塑性聚合物粉末”是指相对精细的热塑性颗粒，其平均粒径为从20μm到100μm。热塑性聚合物粉末可以具有约70℃至约350℃的熔点或软化点，并且可以包括聚合物，例如尼龙或聚酰胺、聚乙烯、热塑性聚氨酯、聚丙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚醚酮、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯等。术语“粉末”可以与“颗粒”或“微粒”互换使用。

如本文所使用的，术语“大体”或“大体上”当用于指材料的数量或量或其特定特性时，是指足以提供材料或特性旨在提供的效果的量。在某些情况下，允许的确切偏差程度取决于具体情况。

如本文所使用的，术语“约”用于通过提供给定值可以是“略高于”或“略低于”端点来为数值范围端点提供灵活性。该术语的灵活程度可以由特定变量决定，并基于此处的相关描述确定。

如本文所使用的，为方便起见，可以在共同列表中呈现多个项目、结构元素、组成元素和/或材料。但是，这些列表应该被解释为好像列表中的每个成员都被单独标识为一个独立且独特的成员。因此，在没有相反的指示的情况下，这种列表中的个体成员不应仅仅根据其在一个共同组中的陈述而被解释为同一列表中任何其他成员的事实上的等同物。

浓度、量和其他数值数据可以以范围格式在本文中表达或呈现。应当理解，这样的范围格式仅仅是为了方便和简洁而使用，因此应该灵活地解释为不仅包括明确列举为范围限制的数值，而且还包括包含在该范围中的各个数值或子范围，就好像每个数值和子范围被明确地叙述一样。作为说明，“约1wt％至约5wt％”的数值范围应解释为不仅包括明确列举的约1wt％至约5wt％的值，还包括指定的范围内的单个值和子范围。因此，包括在该数值范围中的是诸如2、3.5和4的单个值以及诸如从1-3，从2-4和从3-5等的子范围。这同样的原理适用于仅叙述一个数值的范围。此外，无论范围的广度或所描述的特性如何，都应该应用这种解释。

示例

以下示出了本公开的示例。然而，应理解，以下仅说明本公开的原理的应用。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以设计出许多修改和替代成分、方法和系统。所附权利要求旨在涵盖这样的修改和布置。

根据本公开的示例，三维打印系统可以用于打印各种三维打印部件，所述三维打印部件具有封装在表面层下方的部件主体内的光致发光安全特征。具体地，从单独的喷墨笔打印光致发光墨水和熔融墨。所使用的光致发光墨水具有如下配方：

熔融墨配方如下：

墨水配方成分	成分重量％	10kg墨水(g)的重量
			有机共溶剂载剂	20.00	2000.00
阴离子表面活性剂	0.50	50.00
			非离子表面活性剂	0.8	80.00
聚合物分散剂	0.01	1.00
			螯合剂	0.04	4.00
杀菌剂	0.32	32.00
			炭黑	5.00	2500.00
DI水	73.33	5333.00
			总流体		10000.00

将墨水喷射到尼龙(PA12)的颗粒床(x1556，可以从Evonik获得)上。尼龙颗粒的平均粒径为约50μm。层厚度约为100μm。每个三维打印部件打印有具有安全特征的表面下颗粒层。在这些层上，将光致发光墨水打印到安全区域以形成安全特征，使用255的连续色调水平，1200×1200的打印分辨率和9ng的液滴重量，以对于罗丹明B实现约1mg固体/立方厘米(cc)的打印密度并且对于荧光素墨水实现约6mg固体/cc的打印密度。使用80的连续色调水平，1200×1200的分辨率和11.5的液滴重量，在表面下颗粒层的安全区域和非安全区域中打印熔融墨，以实现约4mg固体/cc的打印密度。对光致发光复合层进行每种墨水的单次通过。在单次通过后，进行固化通过。

将表面颗粒层打印在表面下熔融层的顶部上。表面颗粒层包括打印在表面下安全特征上的掩蔽区域或特征，以及非掩蔽区域。以与表面下颗粒层的非安全区域相同的方式制备表面颗粒层的非掩蔽区域。通过将熔融墨的连续色调水平降低到40来打印遮蔽区域，同时使用与其他区域相同的分辨率和液滴重量。这足以将掩蔽区域中的打印密度降低至约2mg固体/cc。

用尼龙颗粒填充打印机粉末供应和粉末床。供应温度设定在110℃，打印床温度设定在130℃。打印床下方的加热器设定在150℃。打印速度设定为每秒10英寸(ips)，固化速度设定为7ips。使用放置在离粉末床表面约1cm的两个300W灯泡来进行固化。

封装在三维打印部件内的安全特征在环境照明下是不可观察的。然而，在UV照射下，来自光致发光特征的光致发光发射在环境照明中变得相当可见。然而，在暗室中使用UV照射导致通过掩蔽区域可见的非常突出的光致发光安全特征。

Claims

1.一种三维打印部件，包括：

部件主体，其包括第一熔剂基质和热塑性聚合物粉末；

安全特征，其包括第二熔剂基质、热塑性聚合物粉末和光致发光剂；以及

掩蔽特征，其包括第三熔剂基质和热塑性聚合物粉末，

其中，所述安全特征位于所述掩蔽特征下方，并且在所述安全特征的光致发光发射时所述安全特征通过所述掩蔽特征可见。

2.根据权利要求1所述的三维打印部件，其中，所述第三基质具有比所述第一基质更低浓度的熔剂。

3.根据权利要求1所述的三维打印部件，其中，所述安全特征被封装在所述部件主体和所述掩蔽特征之间，并且其中，所述掩蔽特征形成所述三维打印部件的外表面的一部分，所述安全特征的光致发光发射通过所述外表面的所述部分可见。

4.根据权利要求1所述的三维打印部件，其中，所述光致发光剂是光致发光颜料、光致发光染料、量子点或它们的组合。

5.根据权利要求1所述的三维打印部件，其中，所述安全特征吸收波长为小于302nm或大于700nm的电磁辐射，以产生波长为从302nm到700nm的光致发光发射。

6.根据权利要求1所述的三维打印部件，其中，以相对于所述三维打印部件的外表面的从20μm到150μm的深度打印所述安全特征。

7.根据权利要求1所述的三维打印部件，其中，所述熔剂是炭黑、近红外吸收染料、近红外吸收颜料、钨青铜、钼青铜、金属纳米颗粒、共轭聚合物或它们的组合。

8.根据权利要求1所述的三维打印部件，其中，所述热塑性聚合物粉末是尼龙、热塑性弹性体、聚氨酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯或它们的组合。

9.一种制作三维打印部件的方法，所述方法包括：

分布热塑性聚合物粉末以形成表面下颗粒层；

将光致发光剂沉积到所述表面下颗粒层的安全部分中；

将熔融墨施加到所述表面下颗粒层；

使用电磁辐射熔融所述表面下颗粒层，以形成具有安全特征的表面下熔融层；

将热塑性聚合物粉末分布到所述表面下熔融层以形成表面颗粒层；

将熔融墨施加到所述表面颗粒层；以及

使用电磁辐射熔融所述表面颗粒层，以形成表面熔融层，其中，所述熔融墨以足够低的液滴体积被施加到所述安全特征之上的表面颗粒层以允许所述安全特征的光致发光发射通过所述表面熔融层可见。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述表面熔融层包括掩蔽区域和非掩蔽区域，其中，所述掩蔽区域位于所述安全特征之上，并且其中，通过将与施加到非掩蔽区域的较高液滴体积相比较的较低液滴体积的熔剂施加到对应于所述掩蔽区域的所述表面颗粒层来制备所述掩蔽区域。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述掩蔽区域提供半透明窗口，所述安全特征的光致发光发射通过所述半透明窗口可见。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，使用两种单独的流体来执行将光致发光剂沉积到所述表面下颗粒层的所述安全部分中的步骤以及将熔融墨施加到所述表面下颗粒层的步骤。

13.一种三维打印系统，包括：

粉末床，其包括平均粒径为从20μm到100μm的热塑性聚合物粉末；

喷墨打印机，其包括：

第一喷墨笔，其与光致发光墨水的贮存器连通，以将所述光致发光墨水打印到所述粉末床上，其中，所述光致发光墨水包括光致发光剂，以及

第二喷墨笔，其与熔融墨的贮存器连通以将所述熔融墨打印到所述粉末床上，其中，所述熔融墨包括能够吸收电磁辐射以产生热的熔剂，并且其中，所述第二喷墨笔减少打印到所述粉末床的与用所述光致发光墨水打印的区域相邻的部分的熔融墨的量；以及

熔融灯，其使所述粉末床暴露于足以熔融已用所述光致发光墨水、所述熔融墨或两者打印的热塑性聚合物粉末的电磁辐射。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述光致发光剂是光致发光颜料、光致发光染料、量子点或它们的组合。

15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述熔剂包括炭黑、近红外吸收染料、近红外吸收颜料、钨青铜、钼青铜、金属纳米颗粒、共轭聚合物或它们的组合。