CN108778684A - 三维(3d)印刷 - Google Patents

三维(3d)印刷 Download PDF

Info

Publication number
CN108778684A
CN108778684A CN201680081136.7A CN201680081136A CN108778684A CN 108778684 A CN108778684 A CN 108778684A CN 201680081136 A CN201680081136 A CN 201680081136A CN 108778684 A CN108778684 A CN 108778684A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
ink
agent
fusion agent
fusion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201680081136.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108778684B (zh
Inventor
S·G·鲁迪西尔
V·卡斯珀基
A·S·卡巴尔诺夫
S·伍德鲁夫
T·M·萨波
J·赖特
H·勒布伦
V·维尔斯怀维尔特
M·T·施拉姆
M·A·谢泼德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hewlett Packard Development Co LP
Original Assignee
Hewlett Packard Development Co LP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hewlett Packard Development Co LP filed Critical Hewlett Packard Development Co LP
Publication of CN108778684A publication Critical patent/CN108778684A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108778684B publication Critical patent/CN108778684B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/165—Processes of additive manufacturing using a combination of solid and fluid materials, e.g. a powder selectively bound by a liquid binder, catalyst, inhibitor or energy absorber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/054—Nanosized particles
    • B22F1/0545—Dispersions or suspensions of nanosized particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264—Arrangements for irradiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • B29C67/0007—Manufacturing coloured articles not otherwise provided for, e.g. by colour change
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B82B3/0009—Forming specific nanostructures
    • B82B3/0038—Manufacturing processes for forming specific nanostructures not provided for in groups B82B3/0014 - B82B3/0033
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/02—Printing inks
    • C09D11/10—Printing inks based on artificial resins
    • C09D11/101—Inks specially adapted for printing processes involving curing by wave energy or particle radiation, e.g. with UV-curing following the printing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/30—Inkjet printing inks
    • C09D11/32—Inkjet printing inks characterised by colouring agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/30—Inkjet printing inks
    • C09D11/32—Inkjet printing inks characterised by colouring agents
    • C09D11/322—Pigment inks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/30—Inkjet printing inks
    • C09D11/32—Inkjet printing inks characterised by colouring agents
    • C09D11/328—Inkjet printing inks characterised by colouring agents characterised by dyes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/30—Inkjet printing inks
    • C09D11/38—Inkjet printing inks characterised by non-macromolecular additives other than solvents, pigments or dyes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B33Y70/10—Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials

Abstract

在三维印刷方法的一个实例中，施加聚合物构建材料。在该聚合物构建材料的至少一部分上选择性施加熔合剂。该熔合剂包含氧化铯钨纳米粒子、两性离子型稳定剂和水性连结料。将该聚合物构建材料暴露于电磁辐射以将与该熔合剂接触的该聚合物构建材料的部分熔合以形成层。

Description

三维(3D)印刷
发明背景
三维(3D)印刷是一种用于由数字模型制造三维固体部件的增材印刷方法。3D印刷通常用于快速产品原型设计、模具生成和母模生成。一些3D印刷技术被认为是增材方法，因为它们涉及施加连续的材料层。这不同于传统的加工过程(其通常依赖于去除材料以生成最终的部件)。3D印刷中使用的材料常常需要固化或熔合，这对于一些材料而言可以使用热辅助挤出或烧结来实现，对于其它材料可以使用数字光投射技术来实现。
附图概述
参照下列详述和附图，本公开的实例的特征将变得显而易见，在下列详述和附图中，相同的附图标记对应于类似的(虽然也许并不相同)组件。为了简洁起见，具有先前描述的功能的附图标记或特征可能结合它们出现在其中的其它附图进行描述或不进行描述。
图1是示例性3D印刷系统的简化等距视图；
图2是显示3D印刷方法的一个实例的流程图；
图3是使用本文中公开的3D印刷方法的一个实例形成的部件的一个实例的截面图；
图4A至4H是描绘使用本文中公开的3D印刷方法的一个实例形成部件的示意图；
图5是显示3D印刷方法的另一实例的流程图；和
图6A至6D是描绘使用本文中公开的3D印刷方法的另一实例形成部件的示意图。
发明详述
本文中公开的三维(3D)印刷方法和3D印刷系统的实例采用多射流熔融(MJF)。在多射流熔融的过程中，将构建材料(也称为构建材料粒子)的整个层暴露于辐射，但是该构建材料的所选区域(在一些情况下小于整个层)熔合并硬化以成为3D部件的一层。熔合剂选择性沉积，接触构建材料的所选区域。该熔合剂(一种或多种)能够渗透到构建材料的层中并铺展到构建材料的外部表面上。该熔合剂能够吸收辐射并将吸收的辐射转化为热能，该热能又熔融或烧结与芯熔合剂接触的构建材料。这使得该构建材料熔合、粘结、固化等等以形成3D部件的层。
用于多射流熔融的熔合剂倾向于在可见区域(400nm-780nm)中具有显著的吸收(例如80％)。在本文中公开的实例中，这种熔合剂被称为芯熔合剂，或在一些情况下被称为黑色熔合剂。该吸收生成适于在3D印刷过程中熔合的热量，这获得了具有机械完整性和相对均匀的机械性质(例如强度、断裂伸长率等等)的3D部件。但是，这种吸收也导致了强烈着色(例如黑色)的3D部件。
本文中公开的方法与系统的一些实例采用了低色调熔合剂(在本文中也称为“熔合剂”和“底漆熔合剂”)替代芯熔合剂来构建整个3D部件的实例。低色调熔合剂的实例包括稳定的氧化铯钨(CTO)纳米粒子。该CTO纳米粒子是等离子共振吸收剂，具有在800nm至4000nm波长处的吸收和在400nm至780nm波长处的透明度。本文中所用的“吸收”是指至少80％的具有800nm至4000nm波长的辐射被吸收。本文中所用的“透明度”是指20％或更少的具有400nm至780nm波长的辐射被吸收。该吸收与透明度允许该低色调熔合剂吸收足够的辐射以熔合与之接触的构建材料，同时使得该3D部件是白色或略微着色的。
本文中公开的方法与系统的其它实例采用不同熔合剂(例如芯熔合剂和上述低色调熔合剂或另一低色调熔合剂)的组合以构建部件，所述部件包含具有机械完整性的芯(最内层或区域)和具有颜色(即白色或除黑色外的一些颜色)的外部(最外层或区域)。施加的试剂(一种或多种)将取决于该层或该层的部分是否要提高机械性质或颜色集中。
现在参照图1，描绘了3D印刷系统10的一个实例。要理解的是，该3D印刷系统10可以包括附加的组件，并且本文中描述的一些组件可以去除和/或修改。此外，图1中描绘的3D印刷系统10的组件并非按比例绘制，因此该3D印刷系统10可以具有与本文中所述不同的尺寸和/或构造。
该印刷系统10包括构建区域平台12、含有构建材料粒子16的构建材料供应器14和构建材料分布器18。
该构建区域平台12接收来自构建材料供应器14的构建材料粒子16。该构建区域平台12可以与该印刷系统10集成或可以是单独插入该印刷系统10中的组件。例如该构建区域平台12可以是独立于该印刷系统10可用的模块。显示的构建材料平台12也是一个实例，并可以用另一支承构件替代，如压板、制造/印刷床、玻璃板或另一构建表面。
该构建区域平台12可以在如箭头20所示的方向上移动，例如沿着z轴，使得构建材料粒子16可以输送到该平台12或输送到先前形成的部件层(参见例如图4D)。在一个实例中，当要输送构建材料粒子16时，该构建区域平台12可以编程为足够前进(例如向下)以使该构建材料分布器18可以将构建材料粒子16推到平台12上以便在其上形成构建材料粒子16的基本均匀的层(参见例如图4A和6A)。该构建区域平台12还可以返回其原始位置，例如当要构建新部件时。
该构建材料供应器14可以是容器、床或在构建材料分布器18与构建区域平台12之间定位构建材料粒子16的其它表面。在一些实例中，该构建材料供应器14可以包括例如由位于构建材料供应器14上方的构建材料来源(未显示)在其上供应该构建材料粒子16的表面。构建材料来源的实例可以包括料斗、螺旋输送机等等。附加地或替代地，该构建材料供应器14可以包括机构(例如输送活塞)以便例如使构建材料粒子16由储存位置移动至待铺展到构建区域平台12上或先前形成的部件层上的位置。
该构建材料分布器18可以在如箭头22所示的方向上，例如沿着y轴，在构建材料供应器14上并跨越构建区域平台12移动以便在构建区域平台12上铺展构建材料粒子16的层。该构建材料分布器18还可以在铺展构建材料粒子16之后返回到与构建材料供应器14相邻的位置。该构建材料分布器18可以是刮刀(例如刮墨刀片)、辊、辊与刮刀的组合和/或能够在构建区域平台12上铺展构建材料粒子16的任何其它装置。例如，该构建材料分布器18可以是反向旋转的辊。
构建材料粒子16可以是聚合物构建材料。本文中所用的术语“聚合物构建材料”可以是指结晶或半结晶聚合物粒子或由聚合物和陶瓷构成的复合材料粒子。任何粒子16可以为粉末形式。半结晶聚合物的实例包括具有大于5℃的宽加工窗口的半结晶热塑性材料(即熔点与再结晶温度之间的温度范围)。半结晶热塑性材料的一些具体实例包括聚酰胺(PA)(例如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、PA812/尼龙812、PA 912/尼龙912等等)。适于用作构建材料粒子16的结晶或半结晶聚合物的其它实例包括聚乙烯、聚丙烯和聚氧亚甲基(即聚缩醛)。合适的构建材料粒子16的再其它实例包括聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、聚氨酯、其它工程塑料以及本文中列举的聚合物的任意两种或更多种的共混物。
任何前面列举的结晶或半结晶聚合物粒子可以与陶瓷粒子结合以形成复合材料粒子。合适的陶瓷粒子的实例包括金属氧化物、无机玻璃、碳化物、氮化物和硼化物。一些具体实例包括氧化铝(Al2O3)、玻璃、一氮化硅(SiN)、二氧化硅(SiO2)、氧化锆(ZrO2)、二氧化钛(TiO2)或其组合。可以与结晶或半结晶聚合物粒子结合的陶瓷粒子的量可以取决于所用材料和要形成的3D部件。在一个实例中，该陶瓷粒子可以以构建材料粒子16总重量％的大约1重量％至大约20重量％的量存在。
构建材料粒子16可以具有大约50℃至大约400℃的熔点或软化点。作为一个实例，构建材料粒子16可以是具有180℃的熔点的聚酰胺。
构建材料粒子16可以由类似尺寸的粒子或不同尺寸的粒子构成。在本文中对构建材料粒子16所用的术语“尺寸”是指球形粒子的直径，或非球形粒子的平均直径(即跨越该粒子的多个直径的平均值)，或粒子分布的体积加权平均直径。在一个实例中，构建材料粒子16的平均尺寸为5μm至大约200μm。
如图1中所示，该印刷系统10还包括喷墨涂施器24A，其可以含有熔合剂26或26’(即低色调或底漆熔合剂)的实例。
该熔合剂26、26’通常包含水性或非水性连结料和分散在其中的等离子共振吸收剂。该熔合剂26’是该低色调或底漆熔合剂的一个具体实例，其包含作为等离子共振吸收剂的CTO纳米粒子、两性离子型稳定剂和水性连结料。
如上所述，该熔合剂26包含等离子共振吸收剂。该等离子共振吸收剂使得该熔合剂26可以吸收波长为800nm至4000nm的辐射，这使得该熔合剂26能够将足够的辐射转化为热能，以使构建材料粒子16熔合。该等离子共振吸收剂还允许该熔合剂26在400nm至780nm的波长下具有透明度，这使得该3D部件38为白色或略微着色的。
等离子共振吸收剂的吸收是由于等离子体共振效应。与该等离子共振吸收剂的原子相关的电子可以被电磁辐射集体激发，这导致了电子的集体振荡。集体激发和振荡这些电子所需的波长取决于该等离子共振吸收剂粒子中存在的电子数，这又取决于等离子共振吸收剂粒子的尺寸。集体振荡粒子的电子所需的能量的量足够低，使得非常小的粒子(例如1-100nm)可以吸收具有几倍于粒子尺寸(例如8至800倍或更多倍)的波长的电磁辐射。使用这些粒子使得该熔合剂26是可喷墨喷射的以及电磁选择性的(例如具有800nm至4000nm波长处的吸收和400nm至780nm波长处的透明度)。
在一个实例中，该等离子共振吸收剂具有大于0nm至小于220nm的平均粒径(例如体积加权平均直径)。在另一实例中，该等离子共振吸收剂具有大于0nm至120nm的平均粒径。在再一实例中，该等离子共振吸收剂具有大约10nm至大约200nm的平均粒径。
在一个实例中，该等离子共振吸收剂是无机颜料。合适的无机颜料的实例包括六硼化镧(LaB6)、钨青铜(AxWO3)、铟锡氧化物(In2O3：SnO2，ITO)、铝锌氧化物(AZO)、氧化钌(RuO2)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、铁辉石(AxFeySi2O6，其中A是Ca或Mg，x＝1.5-1.9且y＝0.1-0.5)、改性磷酸铁(AxFeyPO4)和改性焦磷酸铜(AxCuyP2O7)。钨青铜可以是碱掺杂的氧化钨。合适的碱性掺杂剂(即AxWO3中的A)的实例可以是铯、钠、钾或铷。在一个实例中，碱掺杂的氧化钨可以以碱掺杂的氧化钨的总摩尔％的大于0至大约0.33摩尔％的量掺杂。合适的改性磷酸铁(AxFeyPO4)可以包括磷酸铜铁(A＝Cu，x＝0.1-0.5且y＝0.5-0.9)、磷酸镁铁(A＝Mg，x＝0.1-0.5且y＝0.5-0.9)和磷酸锌铁(A＝Zn，x＝0.1-0.5且y＝0.5-0.9)。对于改性磷酸铁，要理解的是磷酸根的数量可以基于与阳离子的电荷平衡而改变。合适的改性焦磷酸铜(AxCuyP2O7)包括焦磷酸铁铜(A＝Fe，x＝0-2且y＝0-2)、焦磷酸镁铜(A＝Mg，x＝0-2且y＝0-2)和焦磷酸锌铜(A＝Zn，x＝0-2且y＝0-2)。还可以使用无机颜料的组合。
存在于熔合剂26中的等离子共振吸收剂的量为该熔合剂26的总重量％的大约1.0重量％至大约20.0重量％。在一些实例中，存在于熔合剂26中的等离子共振吸收剂的量为大约1.0重量％至最高大约10.0重量％。在其它实例中，存在于熔合剂26中的等离子共振吸收剂的量为大于4.0重量％至最高大约15.0重量％。据信，这些等离子共振吸收剂载量在具有喷射可靠性的熔合剂26与电磁辐射吸收效率之间提供了平衡。
本文中所用的“FA连结料”可以是指等离子共振吸收剂置于其中以形成该熔合剂26的液体流体。多种FA连结料，包括水性和非水性连结料，可以与该等离子共振吸收剂一起使用。在一些情况下，该FA连结料包含单独的水或单独的非水性溶剂(例如二甲亚砜(DMSO)、乙醇等等)。在其它情况下，该FA连结料可以进一步包含分散添加剂、表面活性剂、助溶剂、杀生物剂(即抗微生物剂)、抗结垢剂、硅烷偶联剂、螯合剂及其组合。
当该FA连结料为水基时，熔合剂26的水性性质使得该熔合剂26能够至少部分渗透到构建材料粒子16的层中。构建材料粒子16可以是疏水性的，并且当熔合剂26为水基或非水基时存在助溶剂、表面活性剂和/或分散添加剂可以有助于获得特定的润湿行为。
熔合剂26中的等离子共振吸收剂在一些情况下可以用分散添加剂来分散。因此，该分散添加剂有助于在整个熔合剂26中均匀地分布该等离子共振吸收剂。如上所述，该分散添加剂还有助于将熔合剂26润湿到构建材料粒子16上。该分散添加剂的一些实例包括水溶性丙烯酸聚合物(例如可获自Lubrizol的K7028)、苯乙烯-丙烯酸类颜料分散树脂(例如可获自BASF Corp.的671)、具有颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物(例如可获自BYK Additives and Instruments的)及其组合。无论是使用单一分散添加剂还是使用分散添加剂的组合，熔合剂26中分散添加剂的总量可以为熔合剂26中等离子共振吸收剂的重量％的大约10重量％至大约200重量％。
表面活性剂(一种或多种)也可用于FA连结料以改善该熔合剂26的润湿性质。合适的表面活性剂的实例包括非离子型润湿剂。一些具体实例包括基于炔二醇化学的自乳化非离子型润湿剂(例如来自Air Products and Chemicals，Inc.的SEF)、非离子型含氟表面活性剂(例如来自DuPont的含氟表面活性剂，先前称为ZONYL FSO)及其组合。在其它实例中，该表面活性剂是乙氧基化低泡沫润湿剂(例如来自Air Products and Chemical Inc.的440或CT-111)或乙氧基化润湿剂和分子消泡剂(例如来自Air Products and Chemical Inc.的420)。再其它合适的表面活性剂包括非离子型润湿剂和分子消泡剂(例如来自Air Products and Chemical Inc.的104E)或水溶性非离子型表面活性剂(例如来自The Dow Chemical Company的TERGITOLTM TMN-6、TERGITOLTM 15S7和TERGITOLTM 15S9)。在一些实例中，阴离子型表面活性剂可以与非离子型表面活性剂组合使用。一种合适的阴离子型表面活性剂是烷基二苯醚二磺酸盐(例如来自The Dow ChemicalCompany的DOWFAXTM 8390和DOWFAXTM2A1)。在一些实例中，合意的是使用具有小于10的亲水-亲油平衡(HLB)的表面活性剂。
无论是使用单一表面活性剂还是使用表面活性剂的组合，熔合剂26中表面活性剂的总量可以为熔合剂26的总重量％的大约0.1重量％至大约4重量％。
可以添加到FA连结料中的助溶剂的一些实例包括1-(2-羟基乙基)-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、1，5-戊二醇、三乙二醇、四乙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，6-己二醇、三丙二醇甲基醚及其组合。无论是使用单一助溶剂还是使用助溶剂的组合，熔合剂26中助溶剂的总量可以为熔合剂26的总重量％的大约2重量％至大约80重量％。
杀生物剂或抗微生物剂可以添加到该熔合剂26中。合适的杀生物剂的实例包括1，2-苯并异噻唑啉-3-酮的水溶液、季铵化合物(例如2250和2280、50-65B和250-T，均来自Lonza Ltd.Corp.)、甲基异噻唑啉酮的水溶液、(Ashland Inc.)、(R.T.VanderbiltCo.)、B20和M20(Thor Chemicals)。无论是使用单一杀生物剂还是使用杀生物剂的组合，熔合剂26中杀生物剂的总量可以为熔合剂26的总重量％的大约0.1重量％至大约1重量％。
在熔合剂26中可以包含抗结垢剂。结垢是指干燥墨水(例如熔合剂26)在热喷墨印刷头的加热元件上的沉积物。包含抗结垢剂(一种或多种)以帮助防止结垢的聚积。合适的抗结垢剂的实例包括油醇聚醚-3-磷酸酯(例如作为CRODAFOSTM O3A或CRODAFOSTM N-3酸购自Croda)，或油醇聚醚-3-磷酸酯和低分子量(例如＜5,000)丙烯酸聚合物的组合(例如作为CARBOSPERSETM K-7028 Polyacrylate购自Lubrizol)。无论是使用单一抗结垢剂还是使用抗结垢剂的组合，熔合剂26中抗结垢剂的总量可以为熔合剂26的总重量％的大约0.1重量％至大约0.2重量％。
可以将硅烷偶联剂添加到该熔合剂26中以帮助键合该有机和无机材料。合适的硅烷偶联剂的实例包括由Momentive制造的A系列。
无论是使用单一硅烷偶联剂还是使用硅烷偶联剂的组合，熔合剂26中硅烷偶联剂的总量可以为熔合剂26中等离子共振吸收剂的重量％的大约0.1重量％至大约50重量％。在一个实例中，熔合剂26中硅烷偶联剂的总量为等离子共振吸收剂的重量％的大约1重量％至大约30重量％。在另一实例中，熔合剂26中硅烷偶联剂的总量为等离子共振吸收剂的重量％的大约2.5重量％至大约25重量％。
该熔合剂26还可以包含其它添加剂，如螯合剂。可以包含螯合剂以消除重金属杂质的有害影响。合适的螯合剂的实例包括乙二胺四乙酸二钠(EDTA-Na)、乙二胺四乙酸(EDTA)和甲基甘氨酸二乙酸(例如来自BASF Corp.的M)。无论是使用单一螯合剂还是使用螯合剂的组合，熔合剂26中螯合剂的总量可以为熔合剂26的总重量％的0重量％至大约2重量％。再一适于熔合剂26的添加剂是湿润剂和润滑剂(例如来自LipoChemicals的EG-1(LEG-1))。
熔合剂26的余量为水或非水性溶剂。
如上所述，该熔合剂26’是低色调或底漆熔合剂的具体实例。该熔合剂26’包含作为等离子共振吸收剂的CTO纳米粒子、两性离子型稳定剂和水性连结料。
熔合剂26’中的CTO纳米粒子具有通式CsxWO3，其中0＜x＜1。该氧化铯钨纳米粒子可以赋予该熔合剂26’浅蓝的颜色。颜色的强度可以至少部分取决于熔合剂26’中CTO纳米粒子的量。当合意的是在3D部件上形成白色外层时，在熔合剂26’中可以使用较少的CTO纳米粒子以实现该白色。在一个实例中，该CTO纳米粒子可以以大约1重量％至大约20重量％的量存在于该熔合剂26’中(基于熔合剂26’的总重量％)。
CTO纳米粒子的平均粒度(例如体积加权平均直径)可以为大约1nm至大约40nm。在一些实例中，该CTO纳米粒子的平均粒度可以为大约1nm至大约15nm或大约1nm至大约10nm。粒度范围的上限(例如大约30nm至大约40nm)可能不那么合意，因为这些粒子可能更难以稳定。
该熔合剂26’还包含两性离子型稳定剂。该两性离子型稳定剂可以改善熔合剂26’的稳定性。当两性离子型稳定剂具有总体中性电荷时，该分子的至少一个区域具有正电荷(例如氨基)，且该分子的至少一个其它区域具有负电荷。该CTO纳米粒子可以带有轻微的负电荷。该两性离子型稳定剂分子可以围绕略微负性的CTO纳米粒子取向，两性离子型稳定剂分子的正性区域最接近该CTO纳米粒子，并且两性离子型稳定剂分子的负性区域距离该CTO纳米粒子最遥远。随后，该两性离子型稳定剂分子的负性区域的负电荷可以相互排斥CTO纳米粒子。该两性离子型稳定剂分子可以围绕该CTO纳米粒子形成保护层，并防止它们彼此直接接触和/或提高粒子表面之间的距离(例如相距大约1nm至大约2nm的距离)。由此，该两性离子型稳定剂可以防止该CTO纳米粒子在该熔合剂26’中聚集和/或沉降。
合适的两性离子型稳定剂的实例包括C2至C8内铵盐、在100克水中溶解度为至少10克的C2至C8氨基羧酸、牛磺酸及其组合。C2至C8氨基羧酸的实例包括β-丙氨酸、γ-氨基丁酸、甘氨酸及其组合。
该两性离子型稳定剂可以以大约2重量％至大约35重量％(基于熔合剂26’的总重量％)的量存在于该熔合剂26’中。当两性离子型稳定剂是C2至C8内铵盐时，该C2至C8内铵盐可以以熔合剂26’的总重量％的大约8重量％至大约35重量％的量存在。当两性离子型稳定剂是C2至C8氨基羧酸时，该C2至C8氨基羧酸可以以熔合剂26’的总重量％的大约2重量％至大约20重量％的量存在。当两性离子型稳定剂是牛磺酸时，牛磺酸可以以熔合剂26’的总重量％的大约2重量％至大约35重量％的量存在。
在一个实例中，CTO纳米粒子对两性离子型稳定剂的重量比为1∶10至10∶1。在另一实例中，CTO纳米粒子对两性离子型稳定剂的重量比为1∶1。
在一个实例中，该熔合剂26’还包含水性连结料，其包含表面活性剂和余量的水。在另一实例中，该熔合剂26’的水性连结料包含助溶剂、表面活性剂和余量的水。先前对熔合剂26描述的任何助溶剂和/或表面活性剂可以以先前描述的相应量用于熔合剂26’，除了重量％相对于熔合剂26’的总重量％。该熔合剂26’还可以包含湿润剂和润滑剂。
在一些实例中，该熔合剂26’还可以包含选自抗结垢剂、螯合剂、杀生物剂或其组合的添加剂。先前对熔合剂26描述的任何抗结垢剂、螯合剂和/或杀生物剂可用于该熔合剂26’。虽然添加剂的量可以根据添加剂的类型而变，通常该添加剂可以以大约0.01重量％至大约20重量％(基于该熔合剂26’的总重量％)的量存在于该熔合剂26’中。作为具体实例，先前对熔合剂26描述的抗结垢剂、螯合剂和/或杀生物剂的相应量可用于该熔合剂26’，除了重量％相对于熔合剂26’的总重量％。
在本文中公开的一些实例中，该熔合剂26’还可以包含附加的分散剂(一种或多种)(例如低分子量(例如＜5,000)聚丙烯酸聚合物，如来自Lubrizol的CARBOSPERSETM K-7028 Polyacrylate)、防腐剂(一种或多种)、喷射性添加剂(一种或多种)等等。
要理解的是，CTO纳米粒子可以添加到其它组分(包括两性离子型稳定剂)中以形成该熔合剂26’。在另一实例中，该CTO纳米粒子可以存在于氧化铯钨纳米粒子分散体(包括两性离子型稳定剂)中，其是添加到其它组分中以形成该熔合剂26’的单独的分散体。
如图1中所示，该印刷系统10的一些实例可以包括至少一个附加的喷墨涂施器24B和/或24C。在一个实例中，除喷墨涂施器24A之外，该印刷系统10还包括喷墨涂施器24B，其可以含有芯熔合剂28。在另一实例中，除喷墨涂施器24A之外，该印刷系统10还包括喷墨涂施器24C，其可以含有彩色喷墨墨水30。在再一实例中，除喷墨涂施器24A之外，该印刷系统10还包括喷墨涂施器24B与24C。
芯熔合剂28的实例是包含辐射吸收剂(即活性材料)的水基分散体。芯熔合剂28中活性材料的量可以取决于活性材料的吸收程度如何。在一个实例中，该芯熔合剂28可以包含该活性材料，并可以以足以在用该芯熔合剂28形成的3D部件层中包含至少0.01重量％的活性材料的量施加。即使这样低的量也可以产生黑色的部件层。
芯熔合剂28中的活性材料可以是任何黑色的红外光吸收着色剂。因此，芯熔合剂28在本文中可以被称为黑色熔合剂28。在一个实例中，该活性材料是近红外光吸收剂。由Fabricolor、Eastman Kodak或Yamamoto生产的任何近红外黑色着色剂可用于该芯熔合剂28。
作为一个实例，芯熔合剂28可以是包含炭黑作为活性材料的墨水配制品。该墨水配制品的实例在商业上称为CM997A、516458、C18928、C93848、C93808等等，其均可获自HPInc。作为另一实例，该芯熔合剂28可以是包含近红外吸收染料作为该活性材料的墨水配制品。
该芯熔合剂28是水性配制品(即包含余量的水)，其还可以包含任何先前列举的助溶剂(一种或多种)、非离子型表面活性剂(一种或多种)、杀生物剂(一种或多种)和/或抗结垢剂(一种或多种)。在该芯熔合剂28的一个实例中，该助溶剂以该试剂28的总重量％的大约1重量％至大约60重量％的量存在，该非离子型表面活性剂以该试剂28的总重量％的大约0.5重量％至大约1.5重量％的量存在，该杀生物剂以该试剂28的总重量％的大约0.1重量％至大约5重量％的量存在，和/或该抗结垢剂以该试剂28的总重量％的大约0.1重量％至大约5重量％的量存在。
该芯熔合剂28的一些实例还可以包含pH调节剂，其用于控制该试剂28的pH。可以使用例如(该芯熔合剂28的总重量％的)0重量％至大约2重量％的pH调节剂。
该彩色喷墨墨水30包含着色剂、分散剂/分散添加剂、助溶剂和水。在一些情况下，该彩色喷墨墨水30包含这些组分，不包含其它组分。在其它情况下，该彩色喷墨墨水30可以进一步包含抗结垢剂、杀生物剂、粘合剂及其组合。
该彩色喷墨墨水30的着色剂是具有白色之外的颜色的颜料和/或染料。其它颜色的实例包括青色、品红色、黄色、黑色等等。在一些情况下，彩色墨水30的着色剂还可以对红外波长透明。IR透明着色剂的实例包括酸性黄23(AY 23)、AY17、酸性红52(AR 52)、AR289和活性红180(RR 180)。在其它情况下，该彩色喷墨墨水30的着色剂可能对红外波长不是完全透明的，但是不会吸收足够的辐射以充分加热与之接触的构建材料粒子。例如，彩色喷墨墨水30的着色剂可以吸收一些可见波长和一些IR波长。这些着色剂的一些实例包括青色着色剂，如直接蓝199(DB 199)和颜料蓝15∶3(PB 15∶3)。
该彩色喷墨墨水30还包含分散添加剂，其有助于在整个彩色喷墨墨水30中均匀分布该着色剂，并有助于墨水30润湿到构建材料粒子16上。本文中对熔合剂26所讨论的任何分散添加剂可以用在该彩色喷墨墨水30中。该分散添加剂可以以类似于着色剂的量存在于该彩色喷墨墨水30中。
除了非白色着色剂和分散添加剂之外，该彩色喷墨墨水30可以包含类似于熔合剂26的组分(例如助溶剂(一种或多种)、抗结垢剂(一种或多种)、杀生物剂(一种或多种)、水等等)。该彩色喷墨墨水30还可以包含粘合剂，如丙烯酸胶乳粘合剂，其可以是苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸丁酯的任意两种或更多种的共聚物。该彩色喷墨墨水30的一些实例还可以包含其它添加剂，如湿润剂和润滑剂(例如来自Lipo Chemicals的EG-1(LEG-1))、螯合剂(例如乙二胺四乙酸二钠(EDTA-Na))和/或缓冲剂。
颜料基彩色喷墨墨水30的一个实例可以包含大约1重量％至大约10重量％的颜料(一种或多种)、大约10重量％至大约30重量％的助溶剂(一种或多种)、大约1重量％至大约10重量％的分散添加剂(一种或多种)、0.01重量％至大约1重量％的抗结垢剂(一种或多种)、大约0.1重量％至大约5重量％的粘合剂(一种或多种)、大约0.05重量％至大约0.1重量％的杀生物剂(一种或多种)以及余量的水。染料基彩色喷墨墨水30的一个实例可以包含大约1重量％至大约7重量％的染料(一种或多种)、大约10重量％至大约30重量％的助溶剂(一种或多种)、大约1重量％至大约7重量％的分散添加剂(一种或多种)、0.05重量％至大约0.1重量％的螯合剂(一种或多种)、大约0.005重量％至大约0.2重量％的缓冲剂(一种或多种)、大约0.05重量％至大约0.1重量％的杀生物剂(一种或多种)以及余量的水。
彩色喷墨墨水30的一些实例包括一组青色、品红色和黄色墨水，如C1893A(青色)、C1984A(品红色)和C1985A(黄色)；或C4801A(青色)、C4802A(品红色)和C4803A(黄色)；其均可获自Hewlett-Packard Company。其它市售彩色墨水包括C9384A(印刷头HP 72)、C9383A(印刷头HP 72)、C4901A(印刷头HP 940)和C4900A(印刷头HP 940)。
喷墨涂施器24A、24B、24C可以在箭头32所示方向上，例如沿y轴跨越该构建区域平台12扫描。该喷墨涂施器24A、24B、24C可以是例如热喷墨印刷头、压电印刷头等等，并可以延伸该构建区域平台12的宽度。虽然喷墨涂施器24A、24B、24C各自在图1中显示为单一涂施器，要理解的是，喷墨涂施器24A、24B、24C各自可以包括跨越该构建区域平台12的宽度的多个喷墨涂施器。此外，该喷墨涂施器24A、24B、24C可以定位在多个印刷杆中。该喷墨涂施器24A、24B、24C还可以沿x轴扫描，例如在其中该喷墨涂施器24A、24B、24C跨越/未跨越构建区域平台12的宽度以使该喷墨涂施器24A、24B、24C能够在构建材料粒子16的大面积层上分别沉积熔合剂26或26’、该芯熔合剂28和该彩色喷墨墨水30的配置中。该喷墨涂施器24A、24B、24C可以由此连接到移动的XY工作台或平移支架(均未显示)上，其移动与构建区域平台12相邻的喷墨涂施器24A、24B、24C以便在已经根据本文中公开的方法在构建区域平台12上形成的构建材料粒子16的层的预定区域中沉积相应的流体26或26’、28和30。该喷墨涂施器24A、24B、24C可以包括多个喷嘴(未显示)，流体26或26’、28和30分别通过该喷嘴喷射。
虽然并未显示在图1中，该印刷系统10还可以包括另一喷墨涂施器(未显示)，其可以含有细节处理剂(detailing agent)(42，参见图4H)。这种另外的喷墨涂施器类似于喷墨涂施器24A、24B、24C，并可以以本文中参照喷墨涂施器24A、24B、24C所描述的任何方式来配置。
细节处理剂42可用于未被熔合的构建材料粒子16的热管理。该细节处理剂42可以仅为水。该细节处理剂42还可以包含表面活性剂和/或助溶剂。在一些实例中，该细节处理剂42由这些组分组成，并且不含其它组分。在其它实例中，该细节处理剂42进一步包含抗结垢剂、杀生物剂或其组合。该细节处理剂42的组分可以类似于本文中参照熔合剂26、26’和/或芯熔合剂28所述的表面活性剂、助溶剂、抗结垢剂和杀生物剂。
喷墨涂施器24A、24B、24C可以以大约300滴/英寸(DPI)至大约1200DPI的分辨率分别输送熔合剂26或26’、芯熔合剂28和彩色喷墨墨水30(或细节处理剂42)的液滴。在其它实例中，该涂施器24A、24B、24C可以以更高或更低的分辨率输送相应流体26或26’、28和30的液滴。液滴速度可以为大约5m/s至大约24m/s，并且发射频率可以为大约1kHz至大约100kHz。在一个实例中，各液滴可以为每滴大约10皮升(p1)的量级，尽管可以设想使用更高或更低的液滴尺寸。在一些实例中，喷墨涂施器24A、24B、24C能够分别输送可变尺寸的流体26或26’、28和30的液滴。
各个前述物理元件可以可操作地连接到该印刷系统10的控制器34上。该控制器34可以控制构建区域平台12、构建材料供应器14、构建材料分布器18和喷墨涂施器24A、24B、24C的运行。作为一个实例，该控制器34可以控制致动器(未显示)来控制该3D印刷系统10组件的各种操作。该控制器34可以是计算设备、基于半导体的微处理器、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)和/或另一硬件设备。尽管并未显示，该控制器34可以经由通信线路连接至3D印刷系统10组件。
该控制器34操纵和变换数据，其可以表示为印刷机的寄存器和存储器中的物理(电子)量，以便控制物理元件以产生该3D部件。因此，控制器34被描绘为与数据存储器36通信。数据存储器36可以包括涉及要通过该3D印刷系统10印刷的3D部件的数据。用于选择性输送构建材料粒子16、熔合剂26或26’、芯熔合剂28、彩色喷墨墨水30等等的数据可以由要形成的3D部件的模型导出。例如，该数据可以包括喷墨涂施器24A、24B、24C要沉积熔合剂26或26’、芯熔合剂28、彩色喷墨墨水30和/或细节处理剂42的在构建材料粒子16的各个层上的位置。在一个实例中，该控制器34可以使用该数据来控制喷墨涂施器24A以选择性施加熔合剂26或26’。该数据存储器36还可以包括机器可读指令(储存在非暂时性计算机可读介质上)，所述机器可读指令要令该控制器34控制由构建材料供应器14施加的构建材料粒子16的量、构建区域平台12的移动、构建材料分布器18的移动、喷墨涂施器24A、24B、24C的移动等等。
如图1中所示，该印刷系统10还可以包括辐射源38、38’。在一些实例中，该辐射源38相对于该构建材料平台12可以处于固定位置。在其它实例中，该辐射源38’可以定位以便在向其施加熔合剂26、26’和/或芯熔合剂28之后立即使构建材料粒子16层暴露于辐射。在图1中显示的实例中，该辐射源38’连接到喷墨涂施器24A、24B、24C的侧面，这使得能够在单一道次中进行图案化和加热。
该辐射源38、38’可以发射波长为大约800nm至大约1mm的电磁辐射。作为一个实例，该电磁辐射可以为大约800nm至大约2μm。作为另一实例，该电磁辐射可以是在大约1100nm的波长处具有最大强度的黑体辐射。该辐射源38、38’可以是红外(IR)或近红外光源，如IR或近IR固化灯、IR或近IR发光二极管(LED)或具有期望的IR或近IR电磁波长的激光器。
该辐射源38、38’可以可操作地连接至灯/激光器驱动器、输入/输出温度控制器和温度传感器，它们共同显示为辐射系统组件40。该辐射系统组件40可以一起运行以控制辐射源38、38’。温度方案(例如辐射暴露率)可以提交至输入/输出温度控制器。在加热过程中，温度传感器可以感测构建材料粒子16的温度，并且温度测量值可以传输至该输入/输出温度控制器。例如，与加热区域相联的温度计可以提供温度反馈。该输入/输出温度控制器可以基于方案与实时测量值之间的任何差异来调节辐射源38、38’的功率设定点。这些功率设定点被发送至灯/激光器驱动器，其向辐射源38、38’传输适当的灯/激光器电压。这是辐射系统组件40的一个实例，要理解的是，可以使用其它辐射源控制系统。例如，该控制器34可以配置为控制该辐射源38、38’。
现在参照图2，描绘了3D印刷方法100的一个实例。该方法的实例使用芯熔合剂28和熔合剂26或26’(即低色调熔合剂或底漆熔合剂)。该方法100可用于形成具有机械完整性的芯层(一个或多个)，并在该芯层上形成白色外层或底漆层和着色外层。
该方法100的一个实例包括在该构建材料(即构建材料粒子16)的至少一部分上选择性施加芯熔合剂18(附图标记102)；将构建材料16暴露于电磁辐射，由此将与芯熔合剂28接触的构建材料16的部分熔合以形成芯层(附图标记104)；在芯层上施加构建材料16的层(附图标记106)；在构建材料层的至少一部分上施加底漆熔合剂26、26’(附图标记108)；以及将该构建材料层暴露于电磁辐射，由此将与底漆熔合剂26、26’接触的构建材料层的部分熔合以形成层(附图标记110)。用底漆熔合剂26、26’形成的层可以是底漆层(在其上形成外层(一个或多个))，或可以是形成的部件的外层(或构成外部区域的多个层之一)。
该方法100可用于形成图3所示的部件44，其包括多个芯层46、46’、46”和白色外层48。该芯层46、46’、46”通过用芯熔合剂28选择性图案化相应的构建材料层并将各图案化层暴露于电磁辐射来顺序地形成。白色外层48通过在最外的芯层46”上施加构建材料层，用熔合剂26、26’将其图案化并将其暴露于电磁辐射来形成。该白色外层48令该部件44具有白色(或略微着色的)外部表面。因此，该白色外层48光学隔离其覆盖的黑色芯层46、46’、46”。
在图3所示的示例性部件44中，该白色外层48并未完全包围该部件44，而是可以在将为可见的芯层46”的外表面上形成。例如，在图3中，当部件44在使用时，部件44的表面50可能不可见，由此可能不期望在该表面50上形成该白色外层48。
要理解的是，该方法100可以包括附加处理以便形成在白色外层48的至少一部分上具有着色外层(未显示在图3中)的部件44，或形成具有完全被底漆层(包括底漆层部分48’、48”、48”’，其在本文中分别被称为底漆层48、48’、48”)和着色外层(包括着色层部分52、52’、52”，其在本文中被称为着色层52、52’、52”)包封的芯层46的另一部件44’(显示在图4H中)。现在将参照图4A至4H讨论形成部件44’的方法100’。在整个方法中，单个喷墨涂施器可以用多个附图标记(24A、24B和/或24C)来标识，尽管要理解的是，该涂施器可以是单独的涂施器或具有多个用于分配相应流体的独立墨盒的单个涂施器。
在图4A和4B中，在构建区域平台12上施加构建材料粒子16的层54。在图4A中，构建材料供应器14可以将构建材料粒子16供应到一个位置，以使它们准备铺展到构建区域平台12上。在图4B中，该构建材料分布器18可以将供应的构建材料粒子16铺展到构建区域平台12上。该控制器34可以执行控制构建材料供应器指令以控制构建材料供应器14，由此适当地定位构建材料粒子16，并可以执行控制铺展器指令以控制构建材料分布器18，由此在构建区域平台12上铺展供应的构建材料粒子16以便在其上形成构建材料粒子16的层54。如图4B中所示，已经施加了构建材料粒子16的一个层54。
层54在构建区域平台12上具有基本均匀的厚度。在一个实例中，层54的厚度为大约50μm至大约300μm，尽管也可以使用更薄或更厚的层。例如，层54的厚度可以为大约20μm至大约500μm，或大约30μm至大约300μm。对于更精细的部件定义，该层厚度最低限度可以是粒径的大约2倍。
为了形成图3中显示的部件44，构建材料的层54将用芯熔合剂28图案化(即根据芯层46的横截面图案在层54上选择性分配芯熔合剂28)，并随后暴露于电磁辐射以形成芯层46。如本文中所用，要形成的部件层的横截面是指平行于构建区域平台12的接触表面的横截面。作为一个实例，如果芯层46的形状类似于立方体或圆柱体，芯熔合剂28将分别以正方形图案或圆形图案(从顶部看)在构建材料粒子16的层54的至少一部分上沉积。
在图4B中显示的实例中，构建材料粒子16的层54是牺牲层，其用于增强形成的部件44’的第一层(例如着色层52)的颜色。如图4B中所示，彩色喷墨墨水30选择性施加到层54的至少部分56上。因此，在层54的这一部分56中的构建材料粒子16变为有色的。在该实例中，该牺牲层54不熔合(因为没有在其上施加熔合剂26、26’或芯熔合剂28)。相反，牺牲层54中的一些着色的构建材料粒子16可以嵌入在其上形成的部件层(例如着色层52)的熔合构件材料粒子中。换句话说，部分56中的一些着色构建材料16可以嵌入与之相邻形成的部件层的表面中。通过在着色层52和周边的未熔合构建材料粒子16之间提供着色界面，未熔合但嵌入的着色构建材料粒子16可以有助于在(最终形成的着色层52的)该表面处保持饱和度。
虽然显示了牺牲层54，要理解的是，可以顺序形成彼此接触的多个牺牲层54。
施加到牺牲层54的该部分56的彩色喷墨墨水30的颜色将取决于部件44或至少与之相邻形成的着色层52的部分的所需颜色。作为实例，青色墨水、品红色墨水和黄色墨水可以单独或组合施加以实现多种颜色，并且黑色墨水(即非熔合黑色墨水)可以与任何其它墨水一起印刷以改变颜色或降低所得颜色的L*。
虽然并未显示在图4B中，可以在具有彩色喷墨墨水30的部分56上选择性施加细节处理剂42。该细节处理剂42可用于保持与之接触的构建材料粒子16的温度低于构建材料粒子16的熔点或软化点。由于牺牲层54不会熔合，该细节处理剂42可以与彩色喷墨墨水30一起施加到该层54上。
彩色喷墨墨水30将至少部分渗透到牺牲层54中。取决于彩色喷墨墨水30中着色剂的粒子尺寸和构建材料粒子16之间的空隙尺寸，彩色喷墨墨水30可以在牺牲层54的整个厚度上渗透。这产生了一个表面，可以在该表面上施加构建材料粒子16的后继层58。
构建材料粒子16的层58可以以与层54相同的方式施加。层58显示在图4C中。层58可以被视为第一构建材料层，因为层58的至少一部分将熔合以形成该3D部件44’的第一层(因为牺牲层54不熔合)。
在进一步处理之前，构建材料粒子16的层58可以暴露于加热。可以进行加热以预热构建材料粒子16，并由此加热温度可以低于构建材料粒子16的熔点或软化点。因此，所选温度将取决于使用的构建材料粒子16。作为实例，预热温度可以低于构建材料粒子16的熔点或软化点大约5℃至大约50℃。在一个实例中，该预热温度为大约50℃至大约350℃。在另一实例中，该预热温度为大约150℃至大约170℃。
可以使用任何合适的热源来预热构建材料粒子16的层58，所述热源将构建材料表面12上的所有构建材料粒子16暴露于热量。热源的实例包括热加热源(例如粒子16的加热器(未显示))或电磁辐射源38、38’。
在形成层58并在一些情况下将其预热后，在层58中的构建材料粒子16的相同部分上选择性施加熔合剂26、26’或芯熔合剂28以及彩色喷墨墨水30。在图4C中，熔合剂26、26’和彩色喷墨墨水30显示为施加到层58的部分60上。熔合剂26、26’或芯熔合剂28和彩色喷墨墨水30以要形成的着色层52的横截面图案选择性施加(显示在图4D中)。
在图4C中显示的实例中，该部分60与已经向其施加彩色喷墨墨水30的层54的部分56相邻。
当部件44’或部件44’的特定着色层52的所需颜色是彩色喷墨墨水30的颜色时，该熔合剂26、26’与彩色喷墨墨水30一起施加。由于该熔合剂26、26’是透明或略微着色的，彩色喷墨墨水30的颜色将是所得着色层52的颜色，因为彩色喷墨墨水30的着色剂嵌在整个着色层52的熔合构建材料粒子中。该熔合剂26、26’特别适于获得较浅的颜色或白色。当着色层52的所需颜色是较深的颜色或黑色时，该芯熔合剂28可以与彩色喷墨墨水30一起施加。
在层58的特定部分60中选择性施加熔合剂26、26’或芯熔合剂28以及彩色喷墨墨水30之后，将整个构建材料16的层58暴露于电磁辐射(在图4C和4D之间显示为EMR暴露)。
电磁辐射由辐射源38、38’发射。施加电磁辐射的时间长度或能量暴露时间可以例如取决于以下的一种或多种：辐射源38、38’的特性；构建材料粒子16的特性；和/或熔合剂26、26’或芯熔合剂28的特性。
该熔合剂26、26’或该芯熔合剂28增强了辐射的吸收，将吸收的辐射转化为热能，并促进热量传递到与之接触的构建材料粒子16。在一个实例中，该熔合剂26、26’或该芯熔合剂28充分提高层58中构建材料粒子16的温度至高于粒子16的熔点或软化点，使得发生构建材料粒子的熔合(例如烧结、粘结、固化等等)。暴露于电磁辐射形成了如图4D中所示的着色层52。
再进一步，要理解的是，熔合剂26、26’或芯熔合剂28没有施加于其上的构建材料16的部分不能吸收足以熔合的能量。但是，生成的热能可能传播到不具有施加于其上的熔合剂26、26’或芯熔合剂28的周边构建材料16中。可以抑制热能的传播以防止熔合层58中的非图案化构建材料粒子16，例如当细节处理剂42施加到层58中未暴露于熔合剂26、26’或芯熔合剂28的构建材料粒子16时。此外，当细节处理剂42与彩色喷墨墨水30一起在层54中施加时，可以抑制热能的传播以防止熔合层54中的构建材料粒子16。但是，如上所述，层54中的一部分着色构建材料粒子16可能嵌入着色层52的熔合构建材料粒子的相邻表面中。
虽然显示了单个着色层52，要理解的是，可以顺序形成彼此接触的多个着色层52，以便在最终部件44’中在芯层46周围构建彩色区域(比一个体素厚)。最外的着色层52可以形成一个体素深的壳，其它着色层可以生成更厚的彩色区域。与更靠近芯层46定位的其它着色层相比，熔合剂26、26’或芯熔合剂28以及彩色喷墨墨水30的流体水平在最外的着色层52中可能更高，以便提高形成的部件44’外部的颜色饱和度。
图4D还显示了构建材料粒子16的又一个层62，这次该层62施加到着色层52和层58的任何未熔合构建材料粒子16上。该层62可以以与层54、58相同的方式施加。
在进一步处理之前，构建材料粒子16的层62可以以前述方式暴露于预热。
在形成层62并在一些情况下将其预热后，在层62中的构建材料粒子16的部分64上选择性施加熔合剂26、26’。层62的部分64将形成底漆层48’，其是白色、透明或由熔合剂26、26’略微着色的。在部件44’中，该底漆层48’定位在着色层52和随后形成的黑色芯层46之间(参见图4H)。该底漆层48’可以被称为初始层或第一底漆层。该底漆层48’光学隔离该黑色芯层46的至少一部分。
在图4D中显示的实例中，选择性施加熔合剂26、26’的部分64与已经形成的着色层52的一部分(但不是全部)相邻。当期望沿着形成的部件44’的侧面形成着色层52’(显示在图4E中)时，可以以这种方式选择性施加熔合剂26、26’。为了沿着部件44’的侧面形成着色层52’，在层62中的构建材料粒子16的其它部分66上选择性施加该熔合剂26、26’或芯熔合剂28和彩色喷墨墨水30。作为一个实例，该部分66可以限定形成的部件44’的特定层的周边，并可以是该部分64的周边或边缘边界E(即其中在任何构建材料层中选择性沉积单独的熔合剂26、26’的最外的部分)的外部。
当期望沿着形成的部件44’的侧面形成该着色层52’(显示在图4E中)时，还可能合意的是在与部分66相邻或围绕部分66的未图案化的构建材料粒子16的部分68中选择性沉积彩色喷墨墨水30(与或不与细节处理剂42一起)(其在熔合时将沿着部件44’的侧面形成着色层52’)。部分68中的着色构建材料粒子16可以嵌入着色层52’的熔合的构建材料粒子中。通过在着色层52’和周围未熔合的构建材料粒子16之间提供着色界面，未熔合但嵌入的着色构建材料16可以有助于在(着色层52’的)表面处保持饱和度。
如果不希望将部件44’的侧面着色，选择性施加该熔合剂26、26’的部分64可以与已经形成的着色层52的一部分或全部相邻，但是将不会在层62中的构建材料粒子16的部分66上选择性施加熔合剂26、26’或芯熔合剂28和彩色喷墨墨水30。
在部分64上施加熔合剂26、26’并在一些情况下在该部分66上选择性施加熔合剂26、26’或芯熔合剂28和彩色喷墨墨水30之后，以前述方式将构建材料粒子16的整个层62暴露于电磁辐射(在图4D和4E之间显示为EMR暴露)。
在该实例中，熔合剂26、26’增强了部分64中辐射的吸收，将吸收的辐射转化为热能，并促进热量传递到与之接触的构建材料粒子16。在一个实例中，该熔合剂26、26’充分提高部分64中构建材料粒子16的温度至高于粒子16的熔点或软化点，使得发生构建材料粒子的熔合(例如烧结、粘结、固化等等)。暴露于电磁辐射形成了如图4E中所示的底漆层48’。
如果在该部分66上选择性施加熔合剂26、26’或芯熔合剂28和彩色喷墨墨水30，该EMR暴露将在外部边缘处形成着色层52’。在这些部分66处，该熔合剂26、26’或芯熔合剂28增强了辐射的吸收，将吸收的辐射转化为热能，并促进热量传递到与之接触的构建材料粒子16，导致它们熔合。如图4E中所示，暴露于电磁辐射形成该着色层52’。
着色层52’的宽度可以足够大以便在部件44’的这一部分形成彩色区域。与着色层52’的最内边缘相比，熔合剂26、26’或芯熔合剂28以及彩色喷墨墨水30的流体水平在着色层52’的最外边缘处可能更高，以便提高形成的部件44’外部的颜色饱和度。
图4E还显示了构建材料粒子16的又一个层70，这次该层70施加到底漆层48’、着色层52’和层62的任何未熔合构建材料粒子16上。该层70可以以与层54、58、62相同的方式施加。
在进一步处理之前，构建材料粒子16的层70可以以前述方式暴露于预热。
在形成层70并在一些情况下将其预热后，在层70中的构建材料粒子16的部分72上选择性施加芯熔合剂28。层70的部分72将形成芯层46(图4F)，其可以是来自芯熔合剂28的黑色的。虽然显示了单个芯层46，要理解的是，可以顺序形成彼此接触的多个芯层46，由此构建芯区域(或部件芯)，其构成了部件44’的本体。多个芯层46可以提高部件44’的机械性质。
在图4E中显示的实例中，选择性施加芯熔合剂28的部分72与已经形成的底漆层48’的一部分(但不是全部)相邻。当期望沿着形成的部件44’的侧面形成着色层52’(显示在图4F中)时，可以以这种方式选择性施加芯熔合剂28。由于形成的芯层46可以是黑色的，还可能期望在芯层46与相邻的着色层52’之间形成底漆层48”。
为了沿着芯层46的周边形成底漆层48”，在紧邻该部分72的周边或边缘边界E’(即其中在任何构建材料层中选择性沉积单独的芯熔合剂28的最外的部分)的层70中的构建材料粒子16的其它(或第二)部分74上选择性施加熔合剂26、26’。由此由该芯熔合剂28限定了该周边/边缘边界E’。为了沿着/相邻底漆层48”的周边形成着色层52’，在紧邻该部分74的周边或边缘边界E(其由底漆熔合剂26、26’限定)的层70中的构建材料粒子16的再其它(或第三)部分76上选择性施加熔合剂26、26’或芯熔合剂28和彩色喷墨墨水30。
当期望沿着形成的部件44’的侧面形成该着色层52’(显示在图4F中)时，还可能合意的是在与部分76相邻或围绕部分76的未图案化的构建材料粒子16的部分78中选择性沉积彩色喷墨墨水30(与或不与细节处理剂42一起)(其在熔合时将沿着部件44’的侧面形成着色层52’)。部分78中的着色构建材料粒子16可以嵌入着色层52’的熔合的构建材料粒子中。通过在着色层52’和周围未熔合的构建材料粒子16之间提供着色界面，未熔合但嵌入的着色构建材料粒子16可以有助于在(着色层52’的)表面处保持饱和度。
如果不希望将部件44’的侧面着色(例如如果一部分芯层46要暴露/可见)，选择性施加该熔合剂28的部分72可以与已经形成的层48’、52’的一部分或全部相邻，但是将不会在部分74上选择性施加熔合剂26、26’且将不会在层70中的构建材料粒子16的部分76上选择性施加熔合剂26、26’或芯熔合剂28和彩色喷墨墨水30。
在用至少芯熔合剂28以期望方式图案化该层70后，以前述方式将构建材料粒子16的整个层70暴露于电磁辐射(在图4E和4F之间显示为EMR暴露)。
在该实例中，熔合剂28增强了部分72中辐射的吸收，将吸收的辐射转化为热能，并促进热量传递到与之接触的构建材料粒子16。在一个实例中，该熔合剂28充分提高部分72中构建材料粒子16的温度至高于粒子16的熔点或软化点，使得发生构建材料粒子的熔合(例如烧结、粘结、固化等等)。暴露于电磁辐射形成了如图4F中所示的芯层46。
如果在该部分74上选择性施加熔合剂26、26’，并在该部分76上选择性施加熔合剂26、26’或芯熔合剂28和彩色喷墨墨水30，该EMR暴露也将在芯层46的外部边缘处形成底漆层48”和着色层52’。在这些部分74、76处，该试剂26、26’和/或28增强了部分74、76中辐射的吸收，将吸收的辐射转化为热能，并促进热量传递到与之接触的构建材料粒子16，导致它们熔合。如图4F中所示，暴露于电磁辐射形成了底漆层48”和着色层52’。
底漆层48”的宽度可以足够大以便光学隔离黑色芯层46。着色层52’的宽度可以足够大以便在部件44’的这一部分形成彩色区域。与着色层52’的最内边缘相比，熔合剂26、26’或芯熔合剂28以及彩色喷墨墨水30的流体水平在着色层52’的最外边缘处可能更高，以便提高形成的部件44’外部的颜色饱和度。
图4F还显示了构建材料粒子16的又一个层80，这次该层80施加到芯层46、底漆层48’、着色层52’和层70的任何未熔合构建材料粒子16上。该层80可以以与层54、58、62、70相同的方式施加。
在进一步处理之前，构建材料粒子16的层80可以以前述方式暴露于预热。
在形成层80并在一些情况下将其预热后，在层80中的构建材料粒子16的部分82上选择性施加熔合剂26、26’。层80的部分82将形成另一底漆层48”’，其是白色或由熔合剂26、26’略微着色的。这种底漆层48”’在部件44’中定位在黑色芯层46与随后形成的着色层52”之间(参见图4H)。因此，底漆层48”’在形成的部件44’的另一端处光学隔离该黑色芯层。
在图4F中显示的实例中，选择性施加熔合剂26、26’的部分82与已经形成的芯层46和底漆层48”相邻。当期望沿着形成的部件44’的侧面形成着色层52’(显示在图4G中)时，可以以这种方式选择性施加熔合剂26、26’。为了沿着部件44’的侧面形成着色层52’，在层82中的构建材料粒子16的部分84上选择性施加该熔合剂26、26’或芯熔合剂28和彩色喷墨墨水30。作为一个实例，部分84可以限定形成的部件44’的特定层的周边，并可以是该部分82的边缘边界E的外部。
当期望沿着形成的部件44’的侧面形成该着色层52’(显示在图4G中)时，还可能合意的是在与部分84相邻或围绕部分84的未图案化的构建材料粒子16的部分86中选择性沉积彩色喷墨墨水30(与或不与细节处理剂42一起)(其在熔合时将沿着部件44’的侧面形成着色层52’)。部分86中的着色构建材料粒子16可以嵌入着色层52’的熔合的构建材料粒子中。通过在着色层52’和周围未熔合的构建材料粒子16之间提供着色界面，未熔合但嵌入的着色构建材料粒子16可以有助于在(着色层52’的)表面处保持饱和度。
如果不希望将部件44’的侧面着色，选择性施加该熔合剂26、26’的部分82可以与已经形成的着色层52’的一部分或全部相邻，但是将不会在层80中的构建材料粒子16的部分84上选择性施加熔合剂26、26’或芯熔合剂28和彩色喷墨墨水30。
在该部分82上施加熔合剂26、26’并在一些情况下在该部分84上选择性施加该熔合剂26、26’或芯熔合剂28和彩色喷墨墨水30之后，以前述方式将构建材料粒子16的整个层80暴露于电磁辐射(在图4F和4G之间显示为EMR暴露)。
在该实例中，熔合剂26、26’增强了部分82中辐射的吸收，将吸收的辐射转化为热能，并促进热量传递到与之接触的构建材料粒子16。在一个实例中，该熔合剂26、26’充分提高部分82中构建材料粒子16的温度至高于粒子16的熔点或软化点，使得发生构建材料粒子的熔合(例如烧结、粘结、固化等等)。暴露于电磁辐射形成了如图4G中所示的底漆层48”’。
如果在该部分84上选择性施加熔合剂26、26’或芯熔合剂28和彩色喷墨墨水30，该EMR暴露将在底漆层48”’的外部边缘处形成着色层52’。在这些部分84处，该熔合剂26、26’或芯熔合剂28增强了辐射的吸收，将吸收的辐射转化为热能，并促进热量传递到与之接触的构建材料粒子16，导致它们熔合。如图4G中所示，暴露于电磁辐射形成了着色层52’。
着色层52’的宽度可以足够大以便在部件44’的这一部分形成彩色区域。与着色层52’的最内边缘相比，熔合剂26、26’或芯熔合剂28以及彩色喷墨墨水30的流体水平在着色层52’的最外边缘处可能更高，以便提高形成的部件44’外部的颜色饱和度。
图4G还显示了构建材料粒子16的又一个层88，这次该层88施加底漆层48”’、与之相邻的着色层52’和层80的任何未熔合构建材料粒子16上。该层88可以以与层54、58、62、70、80相同的方式施加。
在进一步处理之前，构建材料粒子16的层88可以以前述方式暴露于预热。
在形成层88并在一些情况下将其预热后，在层88中的构建材料粒子16的相同部分上选择性施加熔合剂26、26’或芯熔合剂28和彩色喷墨墨水30。在图4G中，该熔合剂26、26’和彩色喷墨墨水30显示为施加到层88的部分90上。该熔合剂26、26’或芯熔合剂28和彩色喷墨墨水30以要形成的着色层52”的横截面图案选择性施加(显示在图4H中)。
在图4G中显示的实例中，该部分90与底漆层48”’相邻，并且该着色层52’与底漆层48”’相邻。
当部件44’或部件44’的特定着色层52”的所需颜色是彩色喷墨墨水30的颜色时，该熔合剂26、26’与彩色喷墨墨水30一起施加。由于该熔合剂26、26’是透明或略微着色的，彩色喷墨墨水30的颜色将是所得着色层52”的颜色，因为彩色喷墨墨水30的着色剂嵌在整个着色层52”的熔合构建材料粒子中。该熔合剂26、26’特别适于获得较浅的颜色或白色。当着色层52”的所需颜色是较深的颜色或黑色时，该芯熔合剂28可以与彩色喷墨墨水30一起施加。
还可能合意的是在与部分90相邻或围绕部分90的未图案化的构建材料粒子16的部分92中选择性沉积彩色喷墨墨水30(与或不与细节处理剂42一起)(其在熔合时将沿着部件44’的顶表面形成着色层52”)。部分92中的着色构建材料粒子16可以沿着着色层52”的侧面或边缘嵌入熔合的构建材料粒子中。通过在着色层52”和周围未熔合的构建材料粒子16之间提供着色界面，未熔合但嵌入的着色构建材料粒子16可以有助于在(着色层52”的)表面处保持饱和度。
在层88的特定部分90中选择性施加熔合剂26、26’或芯熔合剂28以及彩色喷墨墨水30之后，将整个构建材料16的层88暴露于电磁辐射(在图4G和4H之间显示为EMR暴露)。该电磁辐射以前述方式由辐射源38、38’发射。
该熔合剂26、26’或芯熔合剂28增强了辐射的吸收，将吸收的辐射转化为热能，并促进热量传递到与之接触的构建材料粒子16。在一个实例中，该熔合剂26、26’或该芯熔合剂28充分提高层88的部分90中构建材料粒子16的温度至高于粒子16的熔点或软化点，使得发生构建材料粒子(接触该试剂26、26’或28)的熔合(例如烧结、粘结、固化等等)。暴露于电磁辐射形成了如图4H中所示的着色层52”，其具有嵌在其中的喷墨墨水30的着色剂。
虽然显示了单个着色层52”，要理解的是，可以顺序形成彼此接触的多个着色层52”，以便在最终部件44’中在芯层46周围构建彩色区域(比一个体素厚)。最外的着色层52”可以形成一个体素深的壳，其它着色层可以生成更厚的彩色区域。与更靠近芯层46定位的其它着色层相比，熔合剂26、26’或芯熔合剂28以及彩色喷墨墨水30的流体水平在最外的着色层52”中可能更高，以便提高形成的部件44’外部的颜色饱和度。
虽然并未显示，该彩色喷墨墨水30可以选择性施加至着色层52”。施加到着色层52”上的彩色喷墨墨水30可以通过着色表面处的构建材料粒子来帮助保持着色层52”表面处的饱和度，无论这些粒子是熔合或非熔合的还是嵌在熔合粒子中。
施加到着色层52”的彩色喷墨墨水30的颜色将取决于部件44’或至少施加墨水30的着色层52”的所需颜色。作为实例，青色墨水、品红色墨水和黄色墨水可以单独或组合施加以实现多种颜色，并且黑色墨水(即非熔合黑色墨水)可以与任何其它墨水一起印刷以改变颜色或降低所得颜色的L*。
虽然也没有显示，要理解的是，可以在含有彩色喷墨墨水30的着色层52”上选择性施加细节处理剂42。
要进一步理解的是，可以修改该方法100’以便不形成牺牲层54(在其上具有喷墨墨水30)和着色外层52、52’、52”。在该方法100’的修改形式中，底漆层48’将首先形成。在所得部件中，所有的底漆层48’、48”、48”’将是暴露/可见的，并由此将构成部件的外部。在该实例中，底漆层48’、48”、48”’将构成包封芯层46的白色外层。当以这种方式修改该方法100’时，形成的部件是白色或略微着色的(取决于该熔合剂26、26’的颜色)。
现在参照图5，描绘了3D印刷方法的另一实例。该方法的这一实例使用熔合剂26’，其包含CTO纳米粒子、两性离子型稳定剂和水性连结料。该方法200可用于形成白色或略微着色的部件44”(显示在图6C中)。
该方法200的一个实例包括施加聚合物构建材料(即构建材料粒子16)(附图标记202)；在该聚合物构建材料的至少一部分上选择性施加熔合剂26’，其中，如上所述，该熔合剂26’包含CTO纳米粒子、两性离子型稳定剂和水性连结料(附图标记204)；以及将聚合物构建材料暴露于电磁辐射，由此将与熔合剂26’接触的聚合物构建材料的部分熔合成层(附图标记206)。图6A至6D显示了方法200的实例。
在图6A中，在构建区域平台12上施加构建材料粒子16的层94。如前所述，构建材料供应器14可以将构建材料粒子16供应到一个位置，以使它们准备铺展到构建区域平台12上，并且构建材料分布器18可以将供应的构建材料粒子16铺展到构建区域平台12上。该控制器34可以执行控制构建材料供应器指令以控制构建材料供应器14，由此适当地定位构建材料粒子16，并可以执行控制铺展器指令以控制构建材料分布器18，由此在构建区域平台12上铺展供应的构建材料粒子16以便在其上形成构建材料粒子16的层94。
该构建材料粒子16的层94可以以本文中描述的方式暴露于预热。
在施加层94并在一些情况下将其预热后，在层94中的构建材料粒子16的部分96上选择性施加该熔合剂26’。该层62的部分96将形成所形成的3D部件44”(图6C)或44”’(图6D)的第一层98。因此，根据层98的横截面的图案在层94上选择性分配该熔合剂26’。
在部分96上施加该熔合剂26’之后，以前述方式将整个构建材料16的层94暴露于电磁辐射(在图6A和6B之间显示为EMR暴露)。
在该实例中，熔合剂26’增强了部分96中辐射的吸收，将吸收的辐射转化为热能，并促进热量传递到与之接触的构建材料粒子16。在一个实例中，该熔合剂26’充分提高部分96中构建材料粒子16的温度至高于粒子16的熔点或软化点，使得发生构建材料粒子16的熔合(例如烧结、粘结、固化等等)。暴露于电磁辐射形成了如图6B中所示的层98。
要理解的是，不具有施加于其上的该熔合剂26’的构建材料16的部分不能吸收足够的能量以便熔合。
在形成层98后，可以在其上形成附加层(例如图6C中显示的98’、98”、98”’)以创建3D部件44”的一个实例(显示在图6C中)。例如，为了形成其它层98’，可以在层98上施加附加的聚合物构建材料(即粒子16)。该熔合剂26’随后根据要形成的层(例如98’)的横截面图案在附加构建材料粒子16的至少一部分上选择性施加。在施加该熔合剂26’之后，以前述方式将附加聚合物构建材料(即粒子16)的整个层暴露于电磁辐射。施加附加聚合物构建材料粒子16、选择性施加熔合剂26’以及电磁辐射暴露可以重复预定的循环次数以形成该部件44”。
在图6A和6B中显示的实例中，通过在构成层98、98’、98”、98”’的相应构建材料层的各个部分中施加彩色喷墨墨水30与熔合剂26’来向整个部件44”提供颜色。
该方法200可以终结于形成部件44”，或者可以向部件44”的顶部表面提供颜色。这显示在图6C和6D中。
为了提供颜色和形成部件44”’(显示在图6D中)，向部件44”施加聚合物构建材料粒子16的最终层112。如图6C中所示，将该层112施加到部件44”的最外层98”’上。在进一步处理之前，可以以前述方式将该层112暴露于预热。
在形成层112并在一些情况下将其预热后，在层112中的构建材料粒子16的相同部分114上选择性施加熔合剂26’和彩色喷墨墨水30。该熔合剂26’和彩色喷墨墨水30以要形成的着色层52”的横截面图案选择性施加(显示在图6D中)。施加的彩色喷墨墨水30的颜色将取决于部件44”’的所需颜色。
在施加该熔合剂26’和彩色喷墨墨水30之后，以前述方式将聚合物构建材料(即粒子16)的整个层112暴露于电磁辐射。该熔合剂26’增强了辐射的吸收，将吸收的辐射转化为热能，并促进热量传递到与之接触的构建材料粒子16。在一个实例中，该熔合剂26’充分提高层112的部分114中构建材料粒子16的温度至高于粒子16的熔点或软化点，使得发生构建材料粒子(接触该试剂26’)的熔合(例如烧结、粘结、固化等等)。暴露于电磁辐射形成了如图6D中所示的着色层52”，其具有嵌在其中的喷墨墨水30的着色剂。
虽然显示了单个着色层52”，要理解的是，可以顺序形成彼此接触的多个着色层52”，以便在最终部件44”’中在层98、98’、98”、98”’上构建彩色区域(比一个体素厚)。最外的着色层52”可以形成一个体素深的壳，其它着色层可以生成更厚的彩色区域。与更靠近层98”’定位的其它着色层相比，熔合剂26’以及彩色喷墨墨水30的流体水平在最外的着色层52”中可能更高，以便提高形成的部件44”’外部的颜色饱和度。
虽然并未显示，彩色喷墨墨水30可以选择性施加到着色层52”上。施加到着色层52”上的彩色喷墨墨水30可以通过着色表面处的构建材料粒子来帮助保持着色层52”表面处的饱和度，无论这些粒子是熔合或非熔合的还是嵌在熔合粒子中。
要理解的是，也可以类似于方法100’来修改该方法200，以便形成着色层(例如52和52’)，以使部件44”’完全被着色层包封。
在任何本文中公开的实例中，当3D部件44、44’、44”、44”’完成时，可以将其从构建材料平台12上移除，并可以从该3D部件44、44’、44”、44”’上除去任何未熔合的构建材料16。
要理解的是，本文提供的范围包括所述范围和所述范围内的任何值或子范围。例如，大约2重量％至大约35重量％的范围应当被解释为不仅包括明确列举的大约2重量％至大约35重量％的边界，而且还包括单独的值，如3.35重量％、5.5重量％、17.75重量％、28.85重量％等等，以及子范围，如大约3.35重量％至大约16.5重量％、大约2.5重量％至大约27.7重量％等等。此外，当“大约”用于描述值时，这意味着包含距所述值的微小变化(最高+/-10％)。
在本说明书通篇中提到“一个实例”、“另一实例”、“实例”等等是指结合该实例描述的特定要素(例如特征、结构和/或特性)包括在本文中所描述的至少一个实例中，并且可以存在或可以不存在于其它实例中。此外，要理解的是，除非上下文另行明确规定，否则任何实例的所述要素可以在不同的实例中以任何合适的方式组合。
在描述和要求保护本文中公开的实例时，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指示物，除非上下文另行明确规定。
虽然已经详细描述了多个实例，要理解的是，可以修改公开的实例。因此，前面的描述被认为是非限制性的。

Claims (15)

1.在三维(3D)印刷过程中向部件添加颜色的方法，所述方法包括：
在构建材料的至少一部分上选择性施加芯熔合剂；
将所述构建材料暴露于电磁辐射，由此将与所述芯熔合剂接触的所述构建材料的部分熔合以形成芯层；
在所述芯层上施加构建材料的层；
在所述构建材料层的至少一部分上施加底漆熔合剂，所述底漆熔合剂包含具有在800nm至4000nm波长处的吸收和在400nm至780nm波长处的透明度的等离子共振吸收剂；和
将所述构建材料层暴露于电磁辐射，由此将与所述底漆熔合剂接触的所述构建材料层的部分熔合以形成层。
2.如权利要求1中所限定的方法，进一步包括：
在所述层上施加构建材料的另一层；
在所述另一构建材料层的至少一部分上施加彩色喷墨墨水和i)所述芯熔合剂或ii)所述底漆熔合剂；和
将所述另一构建材料层暴露于电磁辐射，由此将与i)所述芯熔合剂或ii)所述底漆熔合剂接触的所述另一构建材料层的部分熔合以形成具有嵌在其中的喷墨墨水的着色剂的着色层。
3.如权利要求2中所限定的方法，进一步包括在所述着色层上施加所述彩色喷墨墨水。
4.如权利要求3中所限定的方法，进一步包括与所述彩色喷墨墨水一起施加细节处理剂。
5.如权利要求2中所限定的方法，其中在形成所述芯层、所述层和所述着色层之前，所述方法进一步包括：
在牺牲构建材料层上施加彩色喷墨墨水；
在所述牺牲构建材料层上施加第一构建材料层；
在所述第一构建材料层的至少一部分上施加彩色喷墨墨水和i)所述芯熔合剂或ii)所述底漆熔合剂；
将第一构建材料层暴露于电磁辐射，由此将与i)所述芯熔合剂或ii)所述底漆熔合剂接触的所述第一构建材料层的部分熔合以形成具有嵌在其中的喷墨墨水的着色剂的第一着色层；
在第一构建材料层上施加第二构建材料层；
在所述第二构建材料层的至少一部分上施加底漆熔合剂；和
将第二构建材料层暴露于电磁辐射，由此将与所述底漆熔合剂接触的所述第二构建材料层的部分熔合以形成初始层；
并且其中在所述初始层上形成所述芯层。
6.如权利要求1中所限定的方法，其中在将所述构建材料暴露于电磁辐射以形成所述芯层之前，所述方法进一步包括在与所述芯熔合剂限定的周边相邻的构建材料的第二部分上施加所述底漆熔合剂，并且其中将所述构建材料暴露于电磁辐射以形成芯层也形成了层部分。
7.如权利要求6中所限定的方法，进一步包括在与所述底漆熔合剂限定的周边相邻的第三部分上施加彩色喷墨墨水和i)所述芯熔合剂或ii)所述底漆熔合剂，并且其中将所述构建材料暴露于电磁辐射以形成芯层也形成了与所述层部分的周边相邻的着色层部分。
8.如权利要求1中所限定的方法，其中所述芯熔合剂是黑色熔合剂，并且其中在形成所述层之前，所述方法进一步包括通过使用黑色熔合剂形成多个芯层来构建部件芯。
9.如权利要求1中所限定的方法，其中所述底漆熔合剂包含：
氧化铯钨纳米粒子；
两性离子型稳定剂；和
水性连结料。
10.如权利要求9中所限定的方法，其中：
所述两性离子型稳定剂选自C2至C8内铵盐、在100克水中溶解度为至少10克的C2至C8氨基羧酸、牛磺酸及其组合；和
所述水性连结料包含水、助溶剂和表面活性剂。
11.3D印刷方法，包括：
施加聚合物构建材料；
在所述聚合物构建材料的至少一部分上选择性施加熔合剂，所述熔合剂包含：
氧化铯钨纳米粒子；
两性离子型稳定剂；和
水性连结料；并且
将所述聚合物构建材料暴露于电磁辐射，由此将与所述熔合剂接触的所述聚合物构建材料的部分熔合以形成层。
12.如权利要求11中所限定的3D印刷方法，进一步包括：
在所述层上施加附加的聚合物构建材料；
在所述附加的聚合物构建材料的至少一部分上施加所述熔合剂；和
将所述附加的聚合物构建材料暴露于电磁辐射，由此将所述附加的聚合物构建材料的至少一部分熔合以形成另一层。
13.如权利要求12中所限定的3D印刷方法，进一步包括重复所述施加附加的聚合物构建材料、所述施加熔合剂和所述暴露预定的循环次数以形成部件。
14.如权利要求13中所限定的3D印刷方法，进一步包括：
在所述部件上施加构建材料的最终层；
在所述最终层的至少一部分上施加彩色喷墨墨水与所述熔合剂；
将最终层暴露于电磁辐射，由此将与所述熔合剂接触的所述最终层的部分熔合以形成具有嵌在其中的喷墨墨水的着色剂的着色层；和
在所述着色层上施加所述彩色喷墨墨水。
15.如权利要求11中所限定的3D印刷方法，其中：
所述两性离子型稳定剂选自C2至C8内铵盐、在100克水中溶解度为至少10克的C2至C8氨基羧酸、牛磺酸及其组合；和
所述水性连结料包含水和表面活性剂。
CN201680081136.7A 2016-10-25 2016-10-25 三维(3d)印刷 Active CN108778684B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2016/058684 WO2018080456A1 (en) 2016-10-25 2016-10-25 Three-dimensional (3d) printing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108778684A true CN108778684A (zh) 2018-11-09
CN108778684B CN108778684B (zh) 2020-10-20

Family

ID=62023896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680081136.7A Active CN108778684B (zh) 2016-10-25 2016-10-25 三维(3d)印刷

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10682810B2 (zh)
EP (1) EP3397455B1 (zh)
JP (1) JP6646753B2 (zh)
KR (1) KR102134573B1 (zh)
CN (1) CN108778684B (zh)
BR (1) BR112018015540B1 (zh)
WO (1) WO2018080456A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110869191A (zh) * 2017-07-10 2020-03-06 惠普发展公司，有限责任合伙企业 含有着色剂的熔合抑制剂
WO2021118584A1 (en) * 2019-12-13 2021-06-17 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printing with detector solutions
CN113423561A (zh) * 2019-02-12 2021-09-21 埃森提姆公司 用于增材打印部件的红外线加热

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110123783A1 (en) * 2009-11-23 2011-05-26 David Sherrer Multilayer build processses and devices thereof
EP3532294B1 (en) 2016-10-25 2022-03-09 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Jettable composition containing cesium tungsten oxide nanoparticles and a zwitterionic stabilizer
JP2019528190A (ja) * 2016-10-25 2019-10-10 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー．Ｈｅｗｌｅｔｔ‐Ｐａｃｋａｒｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｌ．Ｐ． ３次元印刷方法
EP3388169B1 (en) * 2017-04-11 2023-07-26 Fundació Institut de Ciències Fotòniques A method and a system for producing a three-dimensional object
US10319654B1 (en) 2017-12-01 2019-06-11 Cubic Corporation Integrated chip scale packages
ES2881679T3 (es) * 2018-06-14 2021-11-30 Fundacio Inst De Ciencies Fotòniques Un método y un sistema para autorreparar un objeto
WO2019245534A1 (en) * 2018-06-19 2019-12-26 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printing
US11426931B2 (en) 2018-06-19 2022-08-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printing
WO2019245535A1 (en) 2018-06-19 2019-12-26 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printing
US11590696B2 (en) * 2018-06-25 2023-02-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printing
US11760027B2 (en) 2018-07-31 2023-09-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Temperature control in additive manufacturing systems
WO2020040765A1 (en) * 2018-08-23 2020-02-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Anomolous nozzle determination based on thermal characteristic
KR102136574B1 (ko) * 2018-09-28 2020-07-22 한국생산기술연구원 벤족사진 유도체를 포함하는 3d 프린터용 바인더 조성물과 그 제조방법
EP3840937B1 (en) 2019-03-15 2023-07-26 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Coloured object generation
US20210402684A1 (en) * 2019-03-21 2021-12-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printing
WO2020222794A1 (en) 2019-04-30 2020-11-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Colored object generation
WO2020222819A1 (en) * 2019-04-30 2020-11-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Colored object generation
US20220332044A1 (en) * 2019-07-15 2022-10-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printing with pigment reactants
US20220152919A1 (en) * 2019-08-06 2022-05-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printing with polyelectrolytes
US20220007515A1 (en) * 2019-08-29 2022-01-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Flexible printed articles
EP3986696A4 (en) * 2019-09-19 2023-01-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. THREE-DIMENSIONAL PRINTING
US20230079133A1 (en) * 2020-03-09 2023-03-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printing with charged yellow water-soluble dye-based fusing agent
US11110650B1 (en) 2020-10-02 2021-09-07 Intrepid Automation Vat-based additive manufacturing with dispensed material
US20230407114A1 (en) * 2020-11-30 2023-12-21 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printing
WO2022136211A1 (en) 2020-12-21 2022-06-30 Agfa-Gevaert Nv Nir absorbing inkjet ink, method of recording

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1857917A (zh) * 2005-05-06 2006-11-08 通用电气公司 多层制品及其制造方法
WO2007114895A2 (en) * 2006-04-06 2007-10-11 Z Corporation Production of three-dimensional objects by use of electromagnetic radiation
WO2016048348A1 (en) * 2014-09-26 2016-03-31 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Lighting for additive manufacturing
WO2016048375A1 (en) * 2014-09-26 2016-03-31 Hewlett-Packard Development Company, L.P. 3-dimensional printing
WO2016048380A1 (en) * 2014-09-26 2016-03-31 Hewlett-Packard Development Company, L.P. 3-dimensional printing

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5204055A (en) 1989-12-08 1993-04-20 Massachusetts Institute Of Technology Three-dimensional printing techniques
US6832735B2 (en) 2002-01-03 2004-12-21 Nanoproducts Corporation Post-processed nanoscale powders and method for such post-processing
US5973026A (en) * 1998-02-02 1999-10-26 Xerox Corporation Ink jet inks
US7708974B2 (en) * 2002-12-10 2010-05-04 Ppg Industries Ohio, Inc. Tungsten comprising nanomaterials and related nanotechnology
DE102004020452A1 (de) * 2004-04-27 2005-12-01 Degussa Ag Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten mittels elektromagnetischer Strahlung und Auftragen eines Absorbers per Inkjet-Verfahren
US7972426B2 (en) 2007-05-09 2011-07-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Printed security mark
JP5757749B2 (ja) 2010-05-19 2015-07-29 富士フイルム株式会社 重合性組成物
US8651190B2 (en) 2010-10-28 2014-02-18 Hydril Usa Manufacturing Llc Shear boost triggering and bottle reducing system and method
EP2914433B1 (en) * 2012-11-05 2018-03-28 Stratasys Ltd. System and method for direct inkjet printing of 3d objects
JP6020185B2 (ja) 2013-01-17 2016-11-02 株式会社リコー インクジェット記録用インク、インクカートリッジ、インクジェット記録方法、インクジェット記録装置、インク記録物、インク記録物の製造方法
EP3685997A3 (en) 2013-10-17 2020-09-23 Xjet Ltd. Support ink for three dimensional (3d) printing
CN106061713B (zh) * 2014-01-16 2018-08-24 惠普发展公司，有限责任合伙企业 生成三维物体
US20170341307A1 (en) * 2015-01-30 2017-11-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fabricating three dimensional objects
JP2016168704A (ja) * 2015-03-12 2016-09-23 セイコーエプソン株式会社 三次元造形装置、製造方法およびコンピュータープログラム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1857917A (zh) * 2005-05-06 2006-11-08 通用电气公司 多层制品及其制造方法
WO2007114895A2 (en) * 2006-04-06 2007-10-11 Z Corporation Production of three-dimensional objects by use of electromagnetic radiation
WO2016048348A1 (en) * 2014-09-26 2016-03-31 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Lighting for additive manufacturing
WO2016048375A1 (en) * 2014-09-26 2016-03-31 Hewlett-Packard Development Company, L.P. 3-dimensional printing
WO2016048380A1 (en) * 2014-09-26 2016-03-31 Hewlett-Packard Development Company, L.P. 3-dimensional printing

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110869191A (zh) * 2017-07-10 2020-03-06 惠普发展公司，有限责任合伙企业 含有着色剂的熔合抑制剂
US11214001B2 (en) 2017-07-10 2022-01-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fusion inhibiting agents with colorants
CN110869191B (zh) * 2017-07-10 2022-04-19 惠普发展公司，有限责任合伙企业 含有着色剂的熔合抑制剂
CN113423561A (zh) * 2019-02-12 2021-09-21 埃森提姆公司 用于增材打印部件的红外线加热
WO2021118584A1 (en) * 2019-12-13 2021-06-17 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Three-dimensional printing with detector solutions

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180102599A (ko) 2018-09-17
BR112018015540B1 (pt) 2022-02-01
JP6646753B2 (ja) 2020-02-14
EP3397455A1 (en) 2018-11-07
US20180333914A1 (en) 2018-11-22
EP3397455B1 (en) 2022-07-06
WO2018080456A1 (en) 2018-05-03
CN108778684B (zh) 2020-10-20
KR102134573B1 (ko) 2020-07-16
US10682810B2 (en) 2020-06-16
EP3397455A4 (en) 2019-10-16
JP2019511393A (ja) 2019-04-25
BR112018015540A2 (pt) 2018-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108778684A (zh) 三维(3d)印刷
US20210362410A1 (en) Three-dimensional (3d) printing
US10759112B2 (en) Three-dimensional printing method
EP3684861B1 (en) 3d-printed articles
CN107206685B (zh) 三维(3d)印刷
CN107548347A (zh) 三维(3d)打印方法
WO2019245534A1 (en) Three-dimensional printing
US10781228B2 (en) Fusing agent including a metal bis(dithiolene) complex
US20200376753A1 (en) Three-dimensional printing methods
US11396130B2 (en) Three-dimensional printing
US11008479B2 (en) Fusing agent including a tetraphenyldiamine-based dye
US10857733B2 (en) Three-dimensional (3D) printing with discolorable near-infrared absorbing dye

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant