CN109195777B - 用于熔融沉积建模的包括电子部件的细丝 - Google Patents

用于熔融沉积建模的包括电子部件的细丝 Download PDF

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Abstract

一种用于制造包括电子部件(40)的3D物品(10)的方法，其中该方法包括利用熔融沉积建模(FDM)3D打印机(500)打印3D可打印材料(201)以提供所述3D物品(10)的步骤，其中3D可打印材料(201)包括所述电子部件(40)。熔融沉积建模(FDM)3D打印机包括打印机喷嘴，并且该方法还包括步骤：在打印机喷嘴的上游提供3D可打印材料的细丝，其中细丝包括用于容纳电子部件的腔，以及在3D打印喷嘴的上游创建细丝和电子部件的组件。

Description

用于熔融沉积建模的包括电子部件的细丝
技术领域
本发明涉及一种用于制造3D物品的方法。
背景技术
具有输入的3D打印在本领域中是已知的。例如，WO2015077262描述了包括细丝的3D打印机输入，细丝包括分离的层或段。这些输入，特别是包括细丝的输入，可以通过共挤出、微层共挤出或多组分/分形共挤出来制备。这些输入并且具体是细丝能够在所谓的3D打印过程中通过一个或多个喷嘴同时分层或组合不同的材料。这些技术有助于更小的层尺寸(毫米、微米和纳米)不同的层配置，以及合并材料的潜力，否则这些材料在标准3D打印机方法中将是不能使用的。
发明内容
在未来10到20年内，数字加工将越来越多地改变全球制造业的性质。数字加工的一个方面是3D打印。目前，已经开发了许多不同的技术，以便使用各种材料(例如陶瓷、金属和聚合物)生产各种3D打印物体。3D打印也可用于生产模具中，模具然后可用于复制物体。
为了制造模具的目的，已经提出使用聚合物喷射技术。该技术利用可光聚合材料的逐层沉积，其在每次沉积后固化以形成固体结构。虽然这种技术产生光滑的表面，但光固化材料不是非常稳定，并且它们还具有相对低的导热率，可用于注塑应用。
最广泛使用的增材制造技术是已知为熔融沉积建模(FDM)的过程。熔融沉积建模(FDM)是一种通常用于建模、原型制作和生产应用的增材制造技术。FDM通过层叠材料来实现“增材”原理；塑料细丝或金属线从线圈解绕并供应材料以生产零件。可能地，(例如对于热塑性塑料)在铺设之前将细丝熔化并挤出。FDM是一种快速成型技术。FDM的其他术语是“熔丝加工”(FFF)或“细丝3D打印”(FDP)，其被认为等同于FDM。通常，FDM打印机使用热塑性细丝，其被加热至其熔点，然后逐层(或实际上是逐个细丝)挤出，以创建三维物体。FDM打印机相对较快，可用于打印复杂的物体。
可特别适合作为3D可打印材料的材料可选自由金属、玻璃、热塑性聚合物、硅氧烷等组成的组。尤其是，3D可打印材料包括(热塑性)聚合物，(热塑性)聚合物选自由ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)、尼龙(或聚酰胺)、醋酸酯(或纤维素)、PLA(聚乳酸)、对苯二甲酸酯(如PET聚对苯二甲酸乙二醇酯)、丙烯酸(聚甲基丙烯酸酯、有机玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、PMMA)、聚丙烯(或聚丙烯P)、聚苯乙烯(PS)、PE(例如膨胀-高冲击-聚乙烯(或聚乙烯P)、低密度(LDPE)、高密度(HDPE))、PVC(聚乙烯氯化物)、聚氯乙烯等组成的组。可选地，3D可打印材料包括选自由脲醛，聚酯树脂，环氧树脂，三聚氰胺甲醛，聚碳酸酯(PC)，橡胶等组成的组的3D可打印材料。可选地，3D可打印材料包括选自由聚砜、聚醚砜、聚苯砜、酰亚胺(如聚醚酰亚胺)等组成的组的3D可打印材料。
术语“3D可打印材料”还可以指两种或更多种材料的组合。通常，这些(聚合物)材料具有玻璃化转变温度Tg和/或熔融温度Tm。在3D可打印材料离开喷嘴之前，3D可打印材料将被加热到至少玻璃化转变温度的温度，并且通常至少是熔融温度。因此，在具体实施例中，3D可打印材料包括具有玻璃化转变温度(Tg)和/或熔点(Tm)的热塑性聚合物，并且打印机头动作包括将接收器物品中的一个或多个接收器物品和沉积在接收器物品上的3D可打印材料加热到至少为玻璃化转变温度的温度，特别是达到至少为熔点温度的温度。在又一个实施例中，3D可打印材料包括具有熔点(Tm)的(热塑性)聚合物，并且打印机头动作包括将接收器物品中的一个或多个接收器物品和沉积在接收器物品上的3D可打印材料加热到至少为熔点的温度。
可以使用的材料的具体实例可以是例如选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚苯乙烯(PS)、木质素、橡胶等组成的组。
FDM打印机相对快速，成本低，可用于打印复杂的3D物体。这种打印机用于使用各种聚合物打印各种形状。该技术还在LED灯具和照明解决方案的生产中得到进一步发展。然而，为了包括电子部件，传统的解决方案可能使生产过程复杂化，因为正在构造的3D打印物体可能必须离开打印阶段以包括电子部件。此外，对于电连接，可以采用导电聚合物，但这似乎使打印过程复杂化，并且当需要高导电性时可能相对昂贵。
因此，本发明的一个方面是提供一种替代的3D打印方法，其优选地进一步至少部分地消除了一个或多个上述缺点。
WO2015/077262似乎描述了3D打印机喷嘴或热端，其挤出3D打印机偏转的输出流，其中所述输出包括附加元件，例如电子的、光学的、磁的、金属的、生物的、结构的、耐用的、热的、医疗的、光伏的或药物的。电子部件可以被定义为用于影响电子或其相关领域的电子系统中的任何基本分立设备或物理实体。尤其是，电子部件具有两个或更多个电端子(或引线)(除了可以仅具有一个端子的天线之外)。
因此，本文建议使用用于FDM打印机的细丝，FDM打印机包含诸如LED的分立元件。本文提出使用具有内含物的预先配置的细丝，其中可以放置(物体诸如)LED。为此，可以使用驱动打印机以生产3D物体的软件来生成指令，该指令用于配置细丝以将物体放置在期望的位置。
因此，在第一方面，本发明提供了一种用于制造3D物品的方法，该3D物品包括电子部件，例如固态光源，其中该方法包括利用熔融沉积建模(FDM)3D打印机(本文也称“3D打印机”)，(3D)打印3D可打印材料以提供所述3D物品的步骤，其中3D可打印材料包括所述电子部件。熔融沉积建模(FDM)3D打印机包括打印机喷嘴，并且该方法还包括：在打印机喷嘴的上游提供3D可打印材料的细丝，以及在打印机喷嘴的上游创建细丝和电子部件的组件。
利用这种方法，可以在一次运行中打印细丝和电子部件二者。尽管可以使用两个(或更多)打印机头，但是使用两个打印机头不是必须的。甚至更多的是，没有必要从平台上移除正在构造的3D打印物体和/或引入例如另一种用于在平台上引入电子器件的机器人设备。此外，利用本方法，电子器件可以完全嵌入3D打印物体中，并且在实施例中还可以被定向。
因此，利用基于(聚合物)细丝与一种或多种电子部件结合的本发明，这样的一种或多种电子部件与细丝材料一起被打印，即作为可打印材料提供并打印在基板上或在基板上已经3D打印的层上。
电子部件可包括有源或无源电子部件。有源电子部件可以是任何类型的电路元件，其具有电控制电子流动的能力(电控制电力)。其实例是二极管，尤其是发光二极管(LED)。LED在本文中也用更通用的术语固态照明设备或固态光源表示。因此，在实施例中，电子部件包括有源电子部件。尤其是，电子部件包括固态光源。有源电子部件的其他示例可以包括功率源，诸如电池、压电器件、集成电路(IC)和晶体管。在其他实施例中，电子部件可包括无源电子部件。不能通过另一电信号控制电流的部件称为无源器件。电阻器、电容器、电感器、变压器等可以被认为是无源器件。
在一个实施例中，电子部件可以包括RFID(射频识别)芯片。RFID芯片可以是无源的或有源的。
尤其是，电子部件可包括固态光源(诸如LED)、RFID芯片和IC中的一个或多个。
术语“电子部件”还可以指多个相同或多个不同的电子部件。
电子部件可以具有或不具有电气布线(进一步还参见下文)。
用于执行根据本发明的方法的3D打印机被配置为组装包括细丝的电子部件。该组装将在喷嘴的上游执行，例如在打印头(包括液化器)中或甚至在打印头的上游。
在一个实施例中，细丝包括用于容纳电子部件的腔，并且该方法还包括在打印机喷嘴上游将电子部件布置在腔中的步骤。具有腔的细丝可以如此设置。用于执行这种方法的3D打印机可以包括被配置为在细丝中提供压痕的设备(喷嘴的上游；但是通常在细丝辊的下游)。
在另一个实施例中，当然也可以与前面的一个或多个实施例结合，可以将电子部件压入细丝中，可选地与接收电子部件的细丝的局部加热相结合。因此，该方法还可以包括在打印机喷嘴的上游将电子部件压入细丝中的步骤。如上所述，这尤其还可以包括，在将电子部件压入细丝中之前，在将要布置电子部件的位置处局部加热细丝。因此，在将电子部件按压在细丝中之前，细丝可以在要布置电子部件的位置处局部加热。为此，用于执行根据本发明的方法的3D打印机，尤其是由3D打印机包括的电子部件提供设备，可以包括加热器。加热器配置成(局部地)向细丝提供热量。由此，细丝被局部软化，这可以允许将电子部件压入细丝中。
电子部件可以被压入细丝中，相对于细丝表面有一些凹槽。
在细丝中实施电子部件之前，电子部件可以设置有电导线(“布线”或“电气布线”)，也参见下文。然而，可选地，之后可以应用电子连接。因此，在实施例中，该方法还可以包括将电子部件与电导体电连接(在3D打印(3D可打印材料)之后)。例如，电导体的一部分可以被压入(正在构造的)3D打印物品中。甚至，可以打印(正在构造的)3D打印物品，例如以便允许引入电导体并且在功能上将这种电导体与电子部件接触。在更进一步的实施例中，电子连接可以无线执行，例如当使用(无源)RFID芯片时。
如上所述，可打印材料可能已经包括与电子部件的电线连接。因此，3D可打印材料可包括所述电子部件和一个或多个电导体，电导体用于将电子部件与电能源功能地耦合(在所述一个或多个电导体与电子部件功能地耦合的情况下)。这里，术语“电导体”或“布线”或“电气布线”或“电线”，尤其(至少)是指用于传输电力的电线或电缆，即“铜”。电线可以是绝缘的或非绝缘的。后面的实施例也可以应用，因为聚合物材料可以是电绝缘的。
可以采用一串电连接的固态光源，其可以嵌入在可打印材料中。因此，与电导体，尤其是配置为与细丝的纵向轴线(A)平行的电导体，串联或并联电连接的多个固态光源可以由3D可打印材料的细丝构成。因此，多个电连接的固态光源可以在细丝内延伸数十厘米，甚至数十米。
用于执行本发明的方法的3D打印机可以被配置为将电子部件与包括细丝的布线组装在一起。这将在喷嘴的上游执行，例如在打印头(包括液化器)中或甚至在打印头的上游。因此，该方法可以包括提供(a)与所述电导体串联或并联电连接的所述多个固态光源和(b)细丝，并且该方法还可以包括在打印机喷嘴的上游将与所述电导体串联或并联电连接的所述固态光源与所述细丝组合，以在所述打印机喷嘴的下游提供可打印材料，可打印材料包括与所述电导体串联或并联电连接的所述多个固态光源。
打印时，打印头可能会发生挤出。鉴于本发明，在实施例中，该挤出功能可以减少或甚至可以不存在。可替代地或另外地，为了应对挤出效应，电气布线可包括允许细丝(和电气布线)拉伸的弹性单元。因此，在实施例中，提供给熔融沉积建模(FDM)3D打印机的一个或多个电导体具有弹簧状区段，其允许至少平行于一个或多个电导体的长度(轴线)的伸长。
配置成执行本文所述方法的3D打印机包括：(a)第一打印机头，包括打印机喷嘴；(b)细丝提供设备，配置为将细丝提供给第一打印机头；以及可选地(c)电子部件提供设备，配置为将电子部件提供给细丝或第一打印机头。细丝提供设备可包括一个或多个细丝辊或一个或多个细丝辊的接纳体。辊子上的细丝可以已经包括电子部件以及可选的包括电连接(电线(s))的电子部件。术语“3D打印机”还可以指3D打印机系统。
包括电子部件或包括这种包括电连接(电线(s))的电子部件的细丝或可打印材料，可以在3D打印机中组装。因此，在实施例中，3D打印机可以包括电子部件提供设备，该电子部件提供设备被配置为将电子部件提供给细丝或提供给第一打印机头。
尤其是在电子部件不包括电气布线的情况下，电子部件提供设备可以被配置为将电子部件提供给细丝，例如通过压入和/或集成在细丝中的腔中。尤其是在电子部件还包括电气布线的情况下，电子部件提供设备可以被配置为将电子部件(与电气布线功能地耦合)提供给第一打印机头。在打印头中，可以组装包括电子部件(与电气布线功能地耦合)的可打印材料，由此喷嘴下游的可打印材料(因此)包括具有电子部件(与电气布线功能地耦合)的可打印材料。
在一些情况下，3D物品中的电子部件的取向可能是重要的。因此，该方法还可以包括和/或该装置还可以包括用于定向电子部件的措施。例如，在实施例中，熔融沉积建模(FDM)3D打印机具有非圆形打印机喷嘴。例如，在电子部件具有不同于1的纵横比的情况下，这可以帮助定向电子器件。例如，假设椭圆形喷嘴开口和板状电子部件，这种喷嘴开口可以帮助将板状电子部件的平面定向为平行于椭圆的长轴。可选择地或另外地，在实施例中，第一打印机头(包括所述打印机喷嘴)的至少一部分可至少部分地沿轴线旋转，该轴线垂直于打印机喷嘴的喷嘴开口的平面。例如，整个打印机头可以是可旋转的(相对于3D打印机)。
可能需要打印电子部件，例如至少部分独立于3D打印材料的体积。为此，3D打印机可包括多于一个打印机头。因此，在实施例中，3D打印机还包括第二打印机头，该第二打印机头被配置为3D打印不包括电子部件的可打印材料。
可通过本文描述的方法获得和/或利用配置为执行本文所述方法的3D打印机生产的3D打印物品包括：(a)3D打印材料，嵌入在所述3D打印材料中的电子部件，以及可选地(c)电导体，嵌入在3D打印材料中并且与所述电子部件功能地耦合，其中在具体实施例中，电导体具有弹簧状区段。设备可以包括这样的3D打印物品，或者它可以包括多个这样的3D打印物品，其可选地也可以功能地耦合。嵌入在3D打印材料中的电导体也可以部分地从3D打印材料突出，例如用于与电气部件或3D打印材料外部(即3D打印物品外部)的电能源的电连接。
附图说明
现在将仅通过示例的方式参考所附示意图描述本发明的实施例，其中相应的附图标记表示相应的部件，并且其中：
图1a-1c示意性地描绘了3D打印机的一些一般方面；
图2a-2i示意性地描绘了该方法和/或3D打印机的各个方面；
图3a-3i示意性地描绘了该方法和/或3D打印机的各个方面；以及
图4示意性地描绘了3D打印机。
示意图不一定按比例绘制。
具体实施方式
图1a示意性地描绘了被配置为执行本文描述的方法的3D打印机的一些方面。附图标记500表示3D打印机。附图标记530表示配置给3D打印的功能单元，尤其是FDM3D打印；该附图标记还可以表示3D打印平台单元。这里，仅示意性地描绘了用于提供3D打印材料的打印机头，例如FDM3D打印机头。附图标记501表示打印机头。本发明的3D打印机尤其可以包括多个打印机头，但是其他实施例也是可能的。附图标记502表示打印机喷嘴。本发明的3D打印机尤其可以包括多个打印机喷嘴，但是其他实施例也是可能的。附图标记320表示3D可打印材料的细丝(如上所述)。为了清楚起见，并未描绘3D打印机的所有特征，仅描绘了与本发明特别相关的那些特征(进一步还参见下文)。3D打印机500被配置为通过在接收器物品550上沉积生成3D物品10，接收器物品550可以在实施例中至少暂时被冷却，多个细丝320，其中每个细丝20包括3D可打印材料，例如具有熔点Tm。3D打印机500被配置为在打印机喷嘴502的上游加热细丝材料。这可以例如用包括挤出和/或加热功能中的一种或多种的设备来完成。这种设备用附图标记573表示，并且布置在打印机喷嘴502的上游(即在细丝材料离开打印机喷嘴502之前的时间)。打印头501可包括液化器或加热器。附图标记201表示可打印材料。当沉积时，该材料表示为(3D)打印材料，其用附图标记202表示。
附图标记572表示具有材料的线轴或辊，尤其是线的形式。3D打印机500在细丝或纤维320中对其进行变换。通过细丝和细丝在细丝上布置细丝，可以形成3D物品10。附图标记575表示细丝提供设备，其中包括线轴或辊和驱动轮，用附图标记576表示。
图1b以3D形式更详细地示意性地描绘了构造中的3D物品10的打印。这里，在该示意图中，单个平面中的细丝320的端部不是互连的，但实际上在实施例中可以是这种情况。
图1c更详细地示意性地描绘了一些其他方面。
下面，尤其给出LED作为电子部件40的例子。然而，除非另外指出或从针对本领域技术人员的描述中清楚，否则也可以应用另一电子部件来代替LED。
这里，建议了用于FDM打印机的细丝，其包含诸如LED的分立元件。除此之外，提出使用预先配置的具有内含物的细丝，其中可以放置(物体诸如)LED(图2a)。在图2a和2b中显示了例如可以使用拾取和放置装备(电子部件提供设备的示例)将LED插入细丝的内含物中。细丝320包括用于容纳电子部件40的腔331。在打印机喷嘴502的上游，电子部件40布置腔331中。附图标记141表示作为电子部件40的示例的固态光源。附图标记580示意性地表示电子部件提供设备，例如机器人臂，其可用于将部件40插入到细丝320中。在实施例中，腔331可以比部件40更大，例如更深。
LED还可以通过将LED压入细丝而将LED插入细丝中(图2c)。在优选实施例中，细丝和/或LED被局部加热，使得更容易将LED压入到细丝320中。在将电子部件40压入到细丝320中之前，细丝320可以在电子部件40被布置的位置332处局部加热。示意性地，描绘了加热器333。
为此，驱动打印机以产生3D物体的软件可以用于生成指令，该指令用于配置细丝以将物体放置在期望的位置。
在另一种配置中，提出打印头501(或液化器)，其可接受第一热塑性细丝和第二热塑性细丝。第一热塑性细丝包括内含物，其可包括(物体诸如)LED。第二热塑性细丝不包括内含物，因此不包括(物体诸如)LED。通过控制细丝被推入液化器的速度，可以将(物体诸如)LED放置在3D打印结构中的期望位置(图2d)。当然，3D打印机500还可以接受包括第一LED的第一热塑性细丝和包括第二LED的第二热塑性细丝。LED可以以不同的间距定位；不同细丝中的LED可以相同或可以不同等等。
在又一个实施例中，提出3D打印机包括一个以上的打印头，例如两个打印头(进一步还参见下文)。第一打印头可以打印热塑性材料中的LED，第二头可以仅打印热塑性材料。用于两个或更多个打印头的热塑性材料可以在实施例中是相同的材料。
在又一个实施例中，3D打印机可以包括至少第一和第二打印头(也参见下文)。第一打印头包括具有LED的第一细丝，第二打印头包括具有LED的第二细丝。第一和第二细丝可以在实施例中是相同的热塑性材料，但是LED和/或LED间隔可以是不同的。
在细丝中可以使用不同类型的LED，例如发出不同波长的光的LED。LED可以被定位于靠近细丝的表面，或者LED可以定位成更靠近细丝的芯。LED可以定位在细丝内部的内含物或腔中(也参见上文)。
在实施例中，细丝可以由可例如卡接(clicked)在一起的分段(parts)组成。以这种方式，可以提供一排分段，其形成细丝。每个分段可以封闭另一个分段的腔。
LED可以平行于细丝的长度定向。然而，LED也可以垂直于细丝的长度定向。在其他实施例中，LED可以相对于细丝的长度以一定角度定向，例如在10-80°之间。这里，布置是指LED的发光表面。这里，尤其可以应用没有圆顶的LED。然而，也可以应用具有圆顶的LED。
还可以在打印期间改善控制LED的取向。可以用填充材料填充空的内含物。填充材料优选由与细丝相同的材料制成。可以用填充元件填充空的内含物。填充元件可以由与细丝相同的材料制成的材料制成。填充材料或填充元件也可以添加在内含物中的LED顶部。内含物可以成形为使得(物体诸如)LED被夹在细丝中。
拾取和放置机器或设备，本文也表示为电子部件提供设备580，可以在实施例中能够选择不同的LED，例如来自不同的卷轴或辊(未示出)。
电子部件可以是电子器件，例如电池、光伏电池、传感器或任何其他小型电子元件。还可以另外包括其他元件，例如包括元件的发光材料、光学材料的元件或包括诸如散射、衍射、折射或反射光学材料的元件。
细丝本身还可以包括磷光体材料，例如无机磷光体，例如YAG：Ce或LuAG：Ce发光材料颗粒。细丝还可包括有机磷光体和/或量子点。细丝本身也可包含散射材料，例如TiO2，Al2O3和/或BaSO4颗粒。
电子部件可以包括电接触元件601。这意味着可以接触电动接触器。电接触元件601可以设计成使得电子部件在打印之后可以容易被接触(图2e)。例如，在3D打印(锐化)之后，可以使用导电引脚602来连接电子部件的电接触元件。例如，在3D打印之后，可以通过例如局部暴露3D打印结构来去除一些材料，以加热并随后经由电线或导电引脚602连接电子部件的电接触元件(图2f)。
电子部件可以经由定向装置定向。例如，细丝320可以设计成使得它可以在打印期间取向(图2h)。例如，细丝320可包括诸如凹口的定向装置。可以使用凹口使得细丝保持在打印机中定向。电子部件40也可以经由外部装置定向，例如(被配置为产生)磁场的设备(图2i)。
还可能希望能够制造包含有线电子部件引入其中的细丝320，例如有线LED，其可以使用FDM打印机进行打印(图3a)。附图标记A表示纵向轴线。
本文，提供了各种配置、措施和材料，其能够实现3D打印嵌入聚合物中的有线(即连接)LED，同时防止诸如打印期间的接触断开之类的问题。
在一个实施例中，提出了液化器或打印头501的入口503的直径d1与喷嘴入口502的直径d2基本相同(图3b)。例如d1＝d2+/-(1/10*d1)。
在另一个实施例中，连接LED的电线被成形为使得它允许灵活性(图3c)。例如，可以设置(导电的)弹簧状元件52。在实施例中，连接LED的弹簧状元件52用涂层保护。在又一个实施例中，可以使用多条(导电)电线。可使用的热塑性材料包括但不限于热塑性ABS、ABSi、聚苯砜(PPSF)、聚碳酸酯(PC)和Ultem9085。在又一个实施例中，细丝被成形为使得更可能防止诸如在打印期间断开接触的问题。图3c可示意性地指代打印前的细丝320或打印后的细丝，即打印的3D材料202。
在实施例中，打印机头的喷嘴502可以具有非圆形形状，例如矩形或椭圆形等，也参见图3d。附图标记A1表示轴线，打印头可以绕其旋转。这种可旋转性可应用于具有圆形或非圆形喷嘴的打印机头。
在实施例中，LED可以具有优选的取向。这种取向可以通过使用成形线定向，LED根据形状定向在成形线中(图3e)。图3e可示意性地指代打印前的细丝320或打印后的细丝，即打印的3D材料202。
在实施例中，喷嘴可以转向不同的方向，以便在基板上以相同的方向打印LED(图3f)。LED也可以在各种角度下定向，以从打印结构获得均匀照明(图3g)。图3g可示意性地指代打印前的细丝320或打印后的细丝，即打印的3D材料202。在实施例中，LED可发出不同的颜色。为此，3D打印机500可包括可旋转的打印机头501。
聚合物材料可包括光反射材料，例如银或铝薄片。聚合物材料可包括光转换(即发光)材料，例如YAG：Ce或LuAG：Ce颗粒。
具有有线LED的细丝可以包含具有不同特性的不同(3D可打印的或3D打印的)材料的不同区段(S)。例如，位于LED处的区段可包括与其他区段相比具有更高透射率的材料。例如，第一区段可以不包括散射颗粒，而第二区段包括散射颗粒。不同的区段用附图标记S1和S2表示。
在另一个示例中，位于LED处的区段可以包括与其他区段相比具有更高发光浓度的材料(图3h)。例如，第一区段可包括磷光体颗粒，而第二区段不包含磷光体颗粒。图3h可示意性地指代打印前的细丝320或打印后的细丝，即打印的3D材料202。
图3i示意性地描绘了电导体51与电子部件40的组合，电子部件40与打印机头501中的细丝320组合并且作为喷嘴下游的可打印材料201提供。这里，3D打印机500提供经由电导体51电连接的电子部件。
如上所述，3D打印机可具有2个打印头。一个用于打印有线LED，一个用于打印不具有任何有线LED的聚合物材料。这示意性地描绘在图4中。
以这种方式，可以打印由包括具有有线LED的细丝的区段和不包括具有有线LED的细丝的区段组成的3D结构。还可以打印具有多个细丝的3D结构，多个细丝具有有线LED等。
本领域技术人员应当理解本文中的术语“基本上”，例如“基本上由......组成”。术语“基本上”还可以包括具有“整个”、“完全”、“全部”等的实施例。因此，在实施例中，形容词基本上也可以被移除。在适用的情况下，术语“基本上”还可以涉及90％或更高，例如95％或更高，特别是99％或更高，甚至更特别是99.5％或更高，包括100％。术语“包括”还包括其中术语包括表示“由......组成”的实施例。术语“和/或”特别涉及“和/或”之前和之后提到的一个或多个项目。例如，短语“项目1和/或项目2”和类似短语可以涉及项目1和项目2中的一个或多个。术语“包括”在一个实施例中可以指“由...组成”，但在另一个实施例中还可以指“至少含有所定义的物质和任选的一种或多种其他物质”。
此外，说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等用于区分相似元件，而不一定用于描述连续或时间顺序。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文描述的本发明的实施例能够以除本文描述或说明的其他顺序操作。
本文中的设备是在操作期间描述的其他设备。如本领域技术人员所清楚的，本发明不限于操作方法或操作中的设备。
应当注意，上述实施例说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员应当能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下，设计许多备选实施例。在权利要求中，括号内的任何附图标记都不应解释为限制权利要求。动词“包括”及其变形的使用不排除权利要求中所述之外的元件或步骤的存在。元件前面的冠词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的设备权利要求中，这些装置中的若干个可以由硬件中的同一个物品来体现。在相互不同的从属权利要求中叙述某些手段的仅有事实并不表示这些手段的组合不能用于获益。
本发明还适用于包括在说明书中描述和/或在附图中示出的一个或多个特征的设备。本发明还涉及一种方法或过程，该方法或过程包括在说明书中描述和/或在附图中示出的一个或多个特征。
本专利中讨论的各个方面可以组合以提供额外的优点。此外，本领域技术人员应当理解，实施例可以组合，并且还可以组合两个以上的实施例。此外，一些特征可以形成一个或多个分案申请的基础。

Claims (10)

1.一种用于制造3D物品(10)的方法，所述3D物品(10)包括电子部件(40)，其中所述方法包括利用熔融沉积建模(FDM)3D打印机(500)打印3D可打印材料(201)以提供所述3D物品的步骤，其中所述3D可打印材料(201)包括所述电子部件(40)，其中所述熔融沉积建模(FDM)3D打印机(500)包括打印机喷嘴(502)，其中所述方法还包括步骤：在所述打印机喷嘴(502)的上游提供3D可打印材料(201)的细丝(320)，以及在所述打印机喷嘴(502)的上游创建所述细丝(320)和所述电子部件(40)的组件。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电子部件(40)包括有源电子部件。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述电子部件(40)包括固态光源(141)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述细丝(320)包括用于容纳所述电子部件(40)的腔(331)，并且其中所述方法还包括在所述打印机喷嘴(502)上游将所述电子部件(40)布置在所述腔(331)中的步骤。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法还包括在所述打印机喷嘴(502)上游将所述电子部件(40)压入所述细丝(320)中的步骤，并且其中在将所述电子部件(40)压入所述细丝(320)中之前，所述细丝(320)在所述电子部件(40)将要被布置的位置(332)处被局部加热。
6.根据权利要求1或2所述的方法，还包括将所述电子部件(40)与电导体(51)电连接。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述3D可打印材料(201)包括所述电子部件(40)和一个或多个电导体(51)，所述电导体(51)用于将所述电子部件(40)与电能源功能地耦合。
8.根据权利要求7所述的方法，其中与电导体(51)串联或并联电连接的多个固态光源(141)被包括在3D可打印材料(201)的细丝(320)中，其中所述电导体(51)被构造成平行于所述细丝(320)的纵向轴线(A)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述熔融沉积建模(FDM)3D打印机(500)包括打印机喷嘴(502)，其中所述方法包括提供：(a)与所述电导体(51)串联或并联电连接的所述多个固态光源(141)和(b)细丝(320)，并且其中所述方法包括在所述打印机喷嘴(502)上游将与所述电导体(51)串联或并联电连接的所述固态光源(141)和细丝(320)组合，以在所述打印机喷嘴(502)的下游提供可打印材料(201)，所述可打印材料(201)包括与所述电导体(51)串联或并联电连接的所述多个固态光源(141)。
10.根据前述权利要求7-9中任一项所述的方法，其中提供给所述熔融沉积建模(FDM)3D打印机(500)的一个或多个电导体(51)具有弹簧状的区段，所述弹簧状的区段至少允许与所述一个或多个电导体(51)的长度平行的伸长。
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