CN109414882A - 预处理成分 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及流体集、材料集和3维打印系统。所述流体集可以包括预处理成分，预处理成分包括碱金属与溴化物或碘化物的盐。所述流体集还可以包括导电熔剂成分，所述导电熔剂成分包括用于在暴露于电磁辐射时使热塑性粉末熔合的过渡金属。

Description

预处理成分
背景技术
3维(3D)数字打印的方法(增材制造的类型)在过去的几十年里一直持续发展。已经开发出了各种3D打印方法，包括热辅助挤出、选择性激光烧结、光刻以及其他方法。在选择性激光烧结中，例如，使粉末床暴露于来自激光的点热，以使要形成对象的地方的粉末熔化。这允许制造使用传统方法难以制造的复杂零件。然而，在历史上，用于3D打印的系统一直非常昂贵，尽管最近这些费用已经逐渐降低到了更可承受的水平。一般而言，3D打印技术通过允许快速创建用于检验和测试的原型模型而改善了产品开发周期。令人遗憾的是，该理念在商业生产能力方面受到一定的限制，因为3D打印中使用的材料的范围同样受到限制。因此，在用于3D打印的新技术和新材料领域，研究继续进行。
附图说明
图1是根据本公开的示例的热塑性聚合物粉末层以及预处理成分的特写侧视截面图；
图2是根据本公开的示例的热塑性聚合物粉末层、导电熔剂成分和第二熔剂成分的特写侧视截面图；
图3是根据本公开的示例的热塑性聚合物粉末层以及处于该层的部分中的过渡金属颗粒的特写侧视截面图；
图4是根据本公开的示例的热塑性聚合物粉末层的特写侧视截面图，在该层的一部分中具有过渡金属颗粒，该部分被固化以形成与烧结过渡金属颗粒的基质联锁(interlock)的熔合的热塑性聚合物颗粒的基质；以及
图5是根据本公开的示例的3维打印系统的示意图。
附图描绘了当前公开的技术的一个示例。然而，应当理解，所介绍的技术不限于所描绘的示例。
具体实施方式
本公开涉及3维打印的领域。更具体而言，本公开提供了用于打印具有导电特征的3维零件的流体集、材料集和系统。在示例性打印过程中，在底床(bed)上铺展热塑性聚合物粉末的薄层，以形成粉末床。之后，使用诸如喷墨打印头的打印头在粉末床的对应于要形成的三维对象的薄层的部分之上打印熔剂成分。之后，使粉末床暴露于光源，例如，典型地使整个床暴露于光源。与未被打印的粉末相比，熔剂从光吸收更多的能量。所吸收的光能被转化为热能，使得粉末的被打印部分熔化并且聚结。这形成了固体层。在形成了第一层之后，在粉末床之上铺展新的聚合物粉末的薄层，并重复所述过程，以形成额外的层，直到打印出完整的3维零件为止。这样的3维打印过程能够以良好的精确度实现快速吞吐量。
在当前公开的技术的一些示例中，能够将导电熔剂成分打印到粉末床的部分上，以形成3维打印零件中的导电特征。这样的熔剂成分的一个示例包括银金属纳米颗粒的分散。一些银金属墨水已经被打印在具有涂层的专用打印介质上，所述涂层为所述介质提供平滑表面并且还包括帮助创建导电打印元件的化学组分。然而，在本公开的3维打印过程的背景下，这样的墨水可以被直接打印到粉末床上，所述粉末床具有非常粗糙的表面并且不包括存在于这样的专用介质中的化学组分。因此，在作为3维打印过程的部分将导电墨水单独打印到粉末床上时，所得到的零件有时可能缺乏导电性。
相应地，所介绍的技术提供了一种能够在导电熔剂成分之前被施加至粉末床的预处理成分。预处理成分可以包括碱金属与溴化物或碘化物的盐。在一些情况下，预处理成分中的盐能够起到激活导电熔剂成分中的过渡金属颗粒的作用。如本文所使用的，“激活过渡金属颗粒”是指将过渡金属颗粒转化到更活跃的状态，使得所述颗粒更易于烧结到一起。例如，与在过渡金属颗粒分散在导电熔剂成分中时对过渡金属颗粒进行烧结所需的温度相比，激活的过渡金属颗粒能够在更低的温度上烧结到一起。在一个示例中，盐能够从过渡金属的表面上去除分散剂。这样能够允许过渡金属颗粒在较低的温度上(例如，在室温上)烧结到一起，从而形成导电结构。在一些示例中，可以将预处理成分喷射到粉末床的部分上，随后喷射导电熔剂成分，以形成导电部分，并且能够将另一种熔剂成分喷射到粉末床的其他部分上，以形成最终打印零件的绝缘部分。本文描述的材料、系统和方法能够用于打印具有宽范围的电气构造的零件，例如嵌入式电元件和表面电元件。所介绍的技术还使得形成通过3维打印实现的电元件成为可能，而这是使用标准电子部件制造技术不可能实现的，例如，所述电元件为嵌入式线圈、对角过孔等。
在本公开的一些示例中，流体集可以包括预处理成分以及导电熔剂成分，预处理成分包括碱金属与溴化物或碘化物的盐，导电熔剂成分包括用于在暴露于电磁辐射时使热塑性粉末熔合的过渡金属。在其他示例中，流体集还可以包括第二熔剂成分，其包括能够吸收电磁辐射以产生热量的能量吸收剂。
预处理成分中使用的盐可以是碱金属与溴化物或碘化物的盐。在某些示例中，所述盐可以是锂、钾或钠与溴化物或碘化物的盐。这些盐在激活导电熔剂成分中的过渡金属颗粒的效用方面存在差异。最有效的盐能够允许过渡金属颗粒更加充分地烧结到一起。因而，能够制成具有较高导电性的3维打印导电特征。效用较低的盐能够产生过渡金属颗粒的有限烧结，从而使最终的3维打印特征虽具有一定的导电性，但是却具有较高的电阻。在某些示例中，可以使用溴化钾或者溴化钠形成具有最高导电性的导电特征。可以使用溴化锂、碘化锂、碘化钾或者碘化钠形成具有较高电阻值的导电特征。在一些情况下，这样做是合乎需要的，例如，在涉及3维打印电阻器的应用中是合乎需要的。
在某些示例中，预处理成分中的碱金属与溴化物或碘化物的盐可以具有水溶液的形式。在特定示例中，预处理成分可以基本由水和盐构成。例如，预处理成分可以是溴化钾在水中的溶液、溴化钠在水中的溶液或者溴化钾和溴化钠两者在水中的溶液。也可以使用碱金属与溴化物或碘化物的其他盐的水溶液。例如，可以使用溴化锂、碘化锂、碘化钾、碘化钠或其组合的水溶液。在其他实施例中，预处理成分可以包括除了水和盐以外的其他组分。例如，预处理成分可以包括墨水载质或者其他墨水添加剂，如下文更详细解释的。
碱金属与溴化物或碘化物的盐可以按照某一浓度存在于预处理成分中，所述浓度有效地辅助使用导电熔剂成分形成导电特征。在一个示例中，预处理成分中的盐的浓度可以从0.1wt％到15wt％。在另一示例中，所述浓度可以从0.5wt％到10wt％。在又一示例中，所述浓度可以从1wt％到5wt％。在某些示例中，预处理成分可以基本由水和具有上文列举的浓度中的任何浓度的盐构成。
碱金属与溴化物或碘化物的盐可以与过渡金属颗粒的表面处的分散剂发生反应，以从所述颗粒中去除分散剂。这能够提高金属颗粒之间的烧结，并且提高由烧结颗粒形成的基质的导电性。可以在导电熔剂成分之前将预处理成分分散到粉末床上。在导电熔剂成分被打印到预处理成分之上时，过渡金属颗粒能够与预处理成分中的盐发生接触。在替代示例中，在聚合物粉末被用到3维打印系统中之前，可以使用碱金属与溴化物或碘化物的盐对聚合物粉末进行预处理。在导电熔剂成分被打印到热塑性聚合物粉末床上时，导电熔剂成分中的过渡金属颗粒能够与已经存在于粉末上的碱金属与溴化物或碘化物的盐发生接触。
流体集还可以包括导电熔剂成分。导电熔剂成分可以包括过渡金属。在导电熔剂成分被打印到热塑性聚合物粉末层上时，导电熔剂成分能够渗透到粉末颗粒之间的空间中。之后，能够通过使该层暴露于电磁辐射而使该层固化。所述成分中的导电熔剂能够通过吸收来自电磁辐射的能量并将所述能量转化为热量而促进粉末颗粒的熔合。这使粉末的温度升高到热塑性粉末的熔点或软化点以上。此外，在打印、固化或这两者期间，导电熔剂成分中的过渡金属能够形成变得与熔合的热塑性聚合物颗粒联锁的导电过渡金属基质。
在一些示例中，导电熔剂成分中的过渡金属可以具有元素过渡金属颗粒的形式。元素过渡金属颗粒可以包括(例如)银颗粒、铜颗粒、金颗粒、铂颗粒、钯颗粒、铬颗粒、镍颗粒、锌颗粒或其组合。所述颗粒还可以包括多于一种过渡金属的合金，例如，Au-Ag、Ag-Cu、Ag-Ni、Au-Cu、Au-Ni、Au-Ag-Cu或者Au-Ag-Pd。
在某些示例中，除了过渡金属外还可以包括其他非过渡金属。非过渡金属可以包括铅、锡、铋、铟、镓以及其他非过渡金属。在一些示例中，可以包含焊接合金。焊接合金可以包括铅、锡、铋、铟、锌、镓、银、铜按照各种组合的合金。在某些示例中，能够将这样的焊接合金打印到将被用作所打印的电部件的焊接连接的位置上。焊接金属可以被制订成具有可用于焊接的低熔化温度，例如，低于230℃。
在某些示例中，元素过渡金属颗粒可以是具有从10nm到200nm的平均颗粒尺寸的纳米颗粒。在更具体的示例中，元素过渡金属颗粒可以具有从30nm到70nm的平均颗粒尺寸。
随着金属颗粒的尺寸减小，颗粒能够被烧结的温度也可以降低。因此，使用导电熔剂成分中的元素过渡金属纳米颗粒能够允许在相对较低的温度上烧结颗粒并形成由烧结的纳米颗粒构成的导电基质。例如，导电熔剂成分中的元素过渡金属颗粒能够在3维打印过程中的固化期间达到的温度上或该温度以下被烧结。在所述过程中使用的特定温度可以根据所使用的特定聚合物粉末的熔化或熔合温度而变化。在另一示例中，热塑性聚合物粉末床可以在打印过程期间被加热到预加热温度，并且元素过渡金属颗粒能够在预加热温度上或者预加热温度以下被烧结。在其他示例中，元素过渡金属颗粒能够在从20℃到350℃的温度上被烧结。如本文所使用的，元素过渡金属颗粒能够被烧结的温度是指颗粒将变得烧结到一起从而形成由烧结的颗粒构成的导电基质的最低温度。应当理解，高于该最低温度的温度也将使颗粒变得被烧结。
在导电熔剂成分的额外示例中，过渡金属可以具有元素过渡金属颗粒的形式，通过颗粒表面处的分散剂使所述颗粒稳定。分散剂可以包括使颗粒的表面钝化的配体。适当的配体可以包括结合到过渡金属的基元。这样的基元的示例可以包括磺酸、膦酸、羧酸、二硫代羧酸、膦酸酯、磺酸酯、硫醇、羧酸酯、二硫代羧酸酯、胺以及其他。在一些情况下，分散剂可以含有具有3-20个碳原子的烷基，其中，上述基元之一处于烷基链的端部。在某些示例中，分散剂可以是烷基胺、烷基硫醇或其组合。在其他示例中，分散剂可以是聚合物分散剂，例如，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醚、聚(丙烯酸)(PAA)、非离子表面活性剂、聚合物螯合剂以及其他。分散剂通过化学和/或物理附接而结合至元素过渡金属颗粒的表面。化学键合可以包括共价键、氢键、配位复合键、离子键或其组合。物理附接可以包括通过范德华力、偶极-偶极相互作用或其组合。
在特定示例中，导电熔剂成分可以是包括通过分散剂分散的银纳米颗粒的银墨水。能够在所介绍的流体集中使用的市面可得的银墨水的示例包括可从Mitsubishi PaperMills Limited获得的NBSIJ-MU01、可从Methode Electronics,Inc.获得的9101、可从Methode Electronics,Inc.获得的9102、可从NovaCentrix获得的NovaCentrixTMJS-B40G、以及其他。
在其他示例中，导电熔剂成分可以包括具有金属盐或者金属氧化物的形式的过渡金属。在某些条件下，导电熔剂成分中的过渡金属盐或金属氧化物能够在被打印到热塑性聚合物粉末床上之后在原位形成元素过渡金属颗粒。之后，能够将如此形成的元素过渡金属颗粒烧结到一起，以形成导电基质。在一些示例中，可以使还原剂与所述金属盐或金属氧化物反应，以产生元素金属颗粒。在一个示例中，可以在导电熔剂成分之前将还原剂作为底层印刷到粉末床上。在另一示例中，可以将还原剂叠印到导电熔剂成分之上。在任一情况下，都可以在热塑性聚合物颗粒层被固化之前，使还原剂与金属盐或金属氧化物反应，以形成元素金属颗粒。适当的还原剂可以包括(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-丙二醇以及其他。
导电熔剂成分中的过渡金属的浓度可以变化。然而，较高的过渡金属浓度能够倾向于提供更好的导电性，因为较大量的导电材料被沉积到粉末床上。在一些示例中，相对于导电熔剂成分的整体重量而言，导电熔剂成分可以含有大约5wt％到大约50wt％的过渡金属。在其他示例中，相对于导电熔剂成分的整体重量而言，导电熔剂成分可以含有大约10wt％到大约30wt％的过渡金属。
还可以对3维打印过程中的其他变量进行调整，以改变沉积到粉末床上的过渡金属的量。在若干示例中，可以从喷墨打印机中的更大数量的槽打印导电熔剂成分，以提高沉积到粉末床上的过渡金属的量。利用导电熔剂成分打印多趟也可以用于提高沉积到粉末床上的过渡金属的量。此外，在喷墨打印机中使用较高的液滴重量也可以提高沉积到粉末床上的过渡金属的量。
根据所介绍技术的流体集还可以包括第二熔剂成分。在一些示例中，第二熔剂成分可以没有或者大体上没有导电熔剂成分中含有的过渡金属。因而，第二熔剂成分在被打印到热塑性聚合物粉末上时可以提供比导电熔剂成分低的导电性。但是，在一些示例中，第二熔剂成分可以包括提供比导电熔剂成分中的过渡金属的导电性低的导电性的金属颗粒。例如，第二熔剂成分可以包括具有钝化表面的金属颗粒，它们不烧结到一起以形成导电基质。
第二熔剂成分可以含有另一种能够吸收电磁辐射以产生热量的能量吸收剂。能量吸收剂可以是有色的或者无色的。在各种示例中，能量吸收剂可以是炭黑、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、共轭聚合物或其组合。近红外吸收染料的示例包括胺染料、四芳基二胺染料、花青染料、金色染料、硫代双烯染料以及其他。在其他示例中，能量吸收剂可以是近红外吸收共轭聚合物，例如，聚(3,4-乙二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)、聚噻吩、聚对苯硫醚、聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔、聚对苯乙烯、聚对苯撑、或其组合。如本文所使用的，“共轭”是指分子中的原子之间的交替的双键和单键。因而，“共轭聚合物”是指所具有的主链具有交替的双键和单键的聚合物。在很多情况下，能量吸收剂可以具有处于800nm到1400nm的范围内的峰值吸收波长。
第二熔剂成分中的能量吸收剂的量可以根据能量吸收剂的类型而变化。在一些示例中，第二熔剂成分中的能量吸收剂的浓度可以从0.1wt％到20wt％。在一个示例中，第二熔剂成分中的能量吸收剂的浓度可以从0.1wt％到15wt％。在另一示例中，所述浓度可以从0.1wt％到8wt％。在又一示例中，所述浓度可以从0.5wt％到2wt％。在特定示例中，所述浓度可以从0.5wt％到1.2wt％。
在一些示例中，由于使用炭黑作为能量吸收剂的原因，熔剂成分可以具有黑色或灰色。然而，在其他示例中，熔剂成分可以是无色的或者可以是接近无色的。能量吸收剂的浓度可以受到调整，以提供其中熔剂成分的可视颜色不被能量吸收剂显著改变的熔剂成分。尽管上文描述的能量吸收剂中的一些在可见光范围内具有低吸收率，但是所述吸收率一般大于零。因此，能量吸收剂通常可以吸收一些可见光，但是其在可见光谱中的颜色可以小到足以使其在添加着色剂时不对熔剂成分呈现另一颜色的能力造成显著影响(不同于以灰色调或黑色调主导墨水颜色的炭黑)。浓缩形式的能量吸收剂可以具有可见颜色，但是可以对熔剂成分中的能量吸收剂的浓度做出调整，以使能量吸收剂不会以高到改变熔剂成分的可见颜色的量存在。例如，与对可见光具有相对较高吸收率的能量吸收剂相比，可以以更高的浓度包含对可见光波长具有非常低的吸收率的能量吸收剂。可以借助于一些实验在具体应用的基础上对这些浓度加以调整。
在其他示例中，能量吸收剂的浓度可以高到足以使能量吸收剂影响熔剂成分的颜色，但是又低到足以在熔剂成分被打印到热塑性聚合物粉末上时使能量吸收剂不影响粉末的颜色。在一个示例中，能量吸收剂在熔剂成分中的浓度可以使得，在熔剂成分被打印到聚合物粉末上之后，聚合物粉末中的能量吸收剂的量相对于聚合物粉末的重量为0.0003wt％到5wt％。
能量吸收剂可以具有足以使聚合物粉末的温度升高到聚合物粉末的熔点或软化点以上的温度推升能力。如本文所使用的，“温度推升能力”是指能量吸收剂的将近红外光能量转化为热能以将所打印的聚合物粉末的温度提高到聚合物粉末的未被打印部分的温度之上的能力。典型地，在温度提高到聚合物的熔化温度或软化温度时，聚合物粉末颗粒可以熔合到一起。如本文所使用的，“熔点”是指聚合物从结晶相转换到柔顺的无定形相的温度。一些聚合物没有熔点，而是具有使聚合物软化的温度范围。该范围可以被划分成低软化范围、中软化范围和高软化范围。在中低软化范围内，颗粒可以聚结以形成零件，而其余聚合物粉末保持松散。如果使用高软化范围，那么整个粉末床可能变得结块。如本文所使用的，“软化点”是指聚合物颗粒聚结而其余粉末保持分开并且松散的温度。在熔剂成分被打印到聚合物粉末的部分上时，能量吸收剂可以将所打印的部分加热到熔点或软化点或者熔点或软化点以上，而聚合物粉末的未被打印部分保持低于熔点或软化点。这样允许形成固体3D打印零件，同时能够容易地将松散粉末与完成的打印零件分开。
尽管在文中经常将熔点和软化点描述为用于使聚合物粉末聚结的温度，但是在一些情况下，聚合物颗粒可能在略低于熔点或软化点的温度上聚结到一起。因此，文中使用的“熔点”和“软化点”可以包括略低于实际熔点或软化点的温度(例如，最多低大约20℃)。
在一个示例中，对于具有从大约100℃到大约350℃的熔点或软化点的聚合物而言，能量吸收剂可以具有从大约10℃到大约70℃的温度推升能力。如果粉末床处于熔点或软化点的大约10℃到大约70℃内的温度上，那么这样的能量吸收剂能够将打印粉末的温度推升到熔点或软化点，同时未被打印的粉末则保持在较低温度上。在一些示例中，粉末床可以被预加热到比聚合物的熔点或软化点低大约10℃到大约70℃的温度。之后，能够将熔剂成分打印到粉末上，并且可以利用近红外光照射粉末床，以使粉末的被打印部分聚结。
在根据所介绍的技术的流体集的一些示例中，能够对导电熔剂成分和第二熔剂成分进行平衡，使得利用导电熔剂成分和第二熔剂成分打印的热塑性聚合物粉末当在固化期间暴露于光时达到近乎相同的温度。可以对第二熔剂成分中的能量吸收剂的类型和量进行选择，以匹配导电熔剂成分中的过渡金属的温度推升能力。还可以对导电熔剂成分中的过渡金属的类型和量进行调整，以匹配第二熔剂成分中的能量吸收剂的温度推升能力。此外，在一些示例中，导电熔剂成分可以含有除了过渡金属以外的另一能量吸收剂。在某些示例中，导电熔剂成分和第二熔剂成分可以使热塑性聚合物粉末的温度在固化期间升高到处于彼此的30℃内、20℃内或者10℃内的温度。
在其他示例中，流体集还可以包括用于向热塑性聚合物粉末添加颜色的有色墨水。这允许打印全色3维零件。在一个示例中，流体集除了包括导电熔剂成分、第二熔剂成分和预加热墨水(如果存在的话)之外，还可以包括青色墨水、品红墨水、黄色墨水和黑色墨水。
导电熔剂成分、预处理成分、第二熔剂成分和额外有色墨水中的每者可以被制订为在喷墨打印机中使用。过渡金属和能量吸收剂在流体可喷射载质中可以是稳定的，并且流体能够提供良好的喷射性能。在一些示例中，过渡金属和能量吸收剂可以是可溶解于水的、可分散于水中的、可溶解于有机物的、或者可分散于有机物中的。过渡金属和能量吸收剂还可以与热塑性聚合物粉末相容，使得将流体喷射到聚合物粉末上提供了充足的覆盖，并且使过渡金属和能量吸收剂渗透到粉末中。
上文描述的流体中的任何流体还可以包括为流体赋予可见颜色的颜料或染料着色剂。在一些示例中，着色剂可以按照从0.5wt％到10wt％的量存在于流体中。在一个示例中，着色剂可以按照从1wt％到5wt％的量存在。在另一例中，着色剂可以按照从5wt％到10wt％的量存在。但是，着色剂是任选的，并且在一些示例中，流体可以不包括任何额外的着色剂。这些流体可以用于打印出保持聚合物粉末的本色的3D零件。此外，流体可以包括诸如二氧化钛的白色颜料，其也可以为最终的打印零件赋予白色。也可以使用诸如氧化铝或者氧化锌的其他无机颜料。
在一些示例中，着色剂可以是染料。染料可以是非离子染料、阳离子染料、阴离子染料、或者非离子染料、阳离子染料和/或阴离子染料的混合物。可以使用的染料的具体示例包括但不限于磺酰罗丹明B、酸性蓝113、酸性蓝29、酸性红4、玫瑰红、酸性黄17、酸性黄29、酸性黄42、吖啶黄G、酸性黄23、酸性蓝9、氯化硝基四氮唑蓝或氮蓝四唑、罗丹明6G、罗丹明123、罗丹明B、罗丹明B异氰酸酯、藏红O、天青B以及天青B曙红，这些染料可从Sigma-Aldrich化学公司(密苏里州圣路易斯)获得。阴离子可溶解于水的染料的示例包括但不限于直接黄132、直接蓝199、品红377(可从瑞士的IIford AG获得)，它们可以是单独的，也可以与酸性红52一起。不溶于水的染料的示例包括偶氮染料、氧杂蒽染料、次甲基染料、多次甲基染料和蒽醌染料。不溶于水的染料的具体示例包括可从Ciba-Geigy Corp.获得的Blue GN、Pink和Yellow染料。黑色染料可以包括但不限于直接黑154、直接黑168、固黑2、直接黑171、直接黑19、酸性黑1、酸性黑191、Mobay黑SP以及酸性黑2。
在其他示例中，着色剂可以是颜料。颜料可以自分散于聚合物、低聚物或小分子中，或者可以分散于单独的分散剂中。适当的颜料包括但不限于可从BASF获得的下述颜料：)Orange、Blue L 6901F、)Blue NBD 7010、Blue K 7090、Blue L7101F、)Blue L 6470、)Green K8683以及Green L 9140。下述黑色颜料可从Cabot获得：1400、1300、)1100、1000、)900、880、800以及)700。下述颜料可从CIBA获得：)Yellow3G、)Yellow GR、)Yellow8G、Yellow 5GT、Rubine 4BL、Magenta、Scarlet、VioletR、Red B以及Violet Maroon B。下述颜料可从Degussa获得：U、V、140U、140V、Color Black FW 200、ColorBlack FW 2、Color Black FW 2V、Color Black FW 1、Color Black FW 18、Color BlackS160、Color Black S170、Special Black 6、Special Black 5、Special Black 4A以及Special Black 4。下述颜料可从DuPont获得：)R-101。下述颜料可从Heubach获得：Yellow YT-858-D以及Heucophthal Blue G XBT-583D。下述颜料可从Clariant获得：Permanent Yellow GR、Permanent Yellow G、Permanent Yellow DHG、Permanent Yellow NCG-71、Permanent Yellow GG、Hansa Yellow RA、Hansa BrilliantYellow 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以及Permanent Rubine F6B。下述颜料可从Mobay获得：Magenta、Brilliant Scarlet、Red R6700、Red R6713以及Violet。下述颜料可从Sun Chemical获得：L74-1357Yellow、L75-1331Yellow以及L75-2577Yellow。下述颜料可从Columbian获得：7000、5750、5250、5000以及3500。下述颜料可从Sun Chemical获得：LHD9303Black。可以使用可用于修改上文描述的墨水和/或最终打印零件的颜色的任何其他颜料和/或染料。
着色剂可以包括到导电熔剂成分和/或第二熔剂成分中，以在熔剂成分被喷射到粉末床上时为打印对象赋予颜色。任选地，可以使用一组不同颜色的熔剂成分打印多种颜色。例如，包括青、品红、黄(和/或任何其他颜色)、无色、白色和/或黑色熔剂成分的任何组合的一组熔剂成分可以用于以全色打印对象。替代地或此外，可以将无色熔剂成分与一组有色非熔剂结合使用，以赋予颜色。在一些示例中，可以使用无色熔剂成分使聚合物粉末聚结，并且可以使用单独的一组不含有能量吸收剂的有色或黑色或白色墨水来赋予颜色。
可以对上文描述的预处理成分和熔剂成分的组分进行选择，从而给予流体良好的喷射性能以及任选地给予利用良好的光密度为聚合物粉末着色的能力。除了碱金属与溴化物或碘化物的盐、过渡金属、能量吸收剂、着色剂以及上文描述的其他配料之外，上文描述的流体还可以包括液体载质。在一些示例中，液体载质配方可以包括水以及根据喷射构造总共以1wt％到50wt％的量存在的一种或多种共溶剂。此外，一种或多种非离子、阳离子和/或阴离子表面活性剂可以任选地按照0.01wt％到20wt％的量存在。在一个示例中，表面活性剂可以按照从5wt％到20wt％的量存在。液体载质还可以包括按照5wt％到20wt％的量存在的分散剂。配方的其余物可以是纯化水或者诸如杀生物剂、粘度调节剂、用于pH调整的材料、多价螯合剂以及防腐剂等的其他载质组分。在一个示例中，液体载质可以以水为主。在一些示例中，可以将可分散于水或者可溶解于水的能量吸收剂与含水载质一起使用。由于能量吸收剂可分散或者可溶解于水，因而不需要有机共溶剂使能量吸收剂溶解。因此，在一些示例中，流体可以大体上没有有机溶剂。但是，在其他示例中，可以使用共溶剂来帮助其他染料或颜料分散，提高流体的喷射性能，或者辅助流体向粉末床中的渗透。在其他示例中，可以将非水性载质与可溶解于有机物或者可分散于有机物的能量吸收剂一起使用。
在某些示例中，能够将高沸点共溶剂包括到流体中。高沸点共溶剂可以是在高于打印期间的粉末床温度的温度上沸腾的有机共溶剂。在一些示例中，高沸点共溶剂可以具有超过250℃的沸点。在其他示例中，高沸点共溶剂可以以大约1wt％到大约4wt％的浓度存在于流体中。
可以使用的共溶剂的类别可以包括有机共溶剂，其包括脂肪醇、芳香醇、二醇、乙二醇醚、聚乙二醇醚、己内酰胺、甲酰胺、乙酰胺和长链醇。这样的化合物的示例包括初级脂肪醇、次级脂肪醇、1,2-醇、1,3-醇、1,5-醇、乙二醇烷基醚、丙二醇烷基醚、聚乙二醇烷基醚的较高同系物(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、以及取代和未取代的乙酰胺等。可以使用的溶剂的具体示例包括但不限于2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、2-羟基乙基-2-吡咯烷酮、2-甲基-1,3-丙二醇、四甘醇、1,6-己二醇、1,5-己二醇以及1,5-戊二醇。
还可以使用一种或多种表面活性剂，例如烷基聚乙烯氧化物、烷基苯基聚氧化乙烯、聚氧化乙烯嵌段共聚物、炔属聚氧化乙烯、聚氧化乙烯(二)酯、聚氧化乙烯胺、质子化聚氧化乙烯胺、质子化聚氧化乙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷共聚多元醇、以及取代氧化胺等。向本公开的配方添加的表面活性剂的量可以处于0.01wt％到20wt％的范围内。适当的表面活性剂可以包括但不限于：脂类酯，例如，可从Dow Chemical Company获得的TergitolTM15-S-12、TergitolTM15-S-7、LEG-1和LEG-7；TritonTMX-100；可从Dow Chemical Company获得的TritonTMX-405；以及十二烷基硫酸钠。
对于具体应用，可以采用符合本公开的配方的各种其他添加剂来优化预处理成分和/或熔剂成分的特性。这些添加剂的示例是为了抑制有害微生物生长而添加的那些添加剂。这些添加剂可以是墨水配方中例行使用的杀生物剂、杀真菌剂以及其他微生物试剂。适当的微生物试剂的示例包括但不限于(Nudex,Inc.)、UcarcideTM(Unioncarbide Corp.)、(R.T.Vanderbilt Co.)、(ICI America)及其组合。
可以包括诸如EDTA(乙二胺四乙酸)的多价螯合剂，以消除重金属杂质的有害影响，并且可以使用缓冲溶液来控制流体的pH。例如，可以使用从0.01wt％到2wt％。还可以根据需要存在粘度调节剂和缓冲剂以及用于修改流体的特性的其他添加剂。这样的添加剂可以以0.01wt％到20wt％的量存在。
所介绍的技术还扩展至包括例如上文描述的流体集中的流体的材料集。在本公开的一些示例中，材料集(例如，用于3维打印)可以包括具有从20μm到100μm的平均颗粒尺寸的热塑性聚合物粉末、包括碱金属与溴化物或碘化物的盐的预处理成分以及包括过渡金属的导电熔剂成分。如本文所使用的，相对于颗粒特性的“平均”是指数均，除非另外指明。相应地，“平均颗粒尺寸”是指数均颗粒尺寸。此外，“颗粒尺寸”是指球状颗粒的直径或者非球状颗粒的最长尺度。
在某些示例中，聚合物颗粒可以具有各种各样的形状，例如，大体上球形的颗粒或者不规则形状的颗粒。在一些示例中，聚合物粉末能够被形成为具有20到100微米的分辨率的3D打印零件。如本文所使用的，“分辨率”是指能够在3D打印零件上形成的最小特征的尺寸。聚合物粉末能够形成厚度为大约20微米到大约100微米的层，从而允许打印零件的熔合层具有大致相同的厚度。这能够沿z轴方向提供大约20微米到大约100微米的分辨率。聚合物粉末还可以具有充分小的颗粒尺寸以及充分规则的颗粒形状，从而沿x轴和y轴提供大约20微米到大约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。在与无色熔剂成分一起使用时，这样的聚合物粉末能够提供白色、半透明或者透明的打印零件。在其他示例中，聚合物粉末可以是有色的，以用于产生有色零件。在又一些示例中，在聚合物粉末为白色、半透明或者透明时，可以通过熔剂成分或者另一种有色墨水为零件赋予颜色。
热塑性聚合物粉末可以具有从大约70℃到大约350℃的熔点或软化点。在其他示例中，聚合物可以具有从大约150℃到大约200℃的熔点或软化点。可以使用各种各样的具有处于这些范围内的熔点或软化点的热塑性聚合物。例如，聚合物粉末可以选自由尼龙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构成的组。在具体示例中，聚合物粉末可以是尼龙12，其可以具有从大约175℃到大约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，热塑性聚合物颗粒还可以与填充物混合。填充物可以包括诸如氧化铝、硅石或其组合的无机颗粒。在热塑性聚合物颗粒熔合到一起时，填充物颗粒可以变为嵌入到聚合物中，从而形成复合材料。在一些示例中，填充物可以包括自由流动助剂或者抗结块剂等。这样的试剂能够防止粉末颗粒板结，可以涂覆粉末颗粒并使边缘平滑以减少颗粒间摩擦，和/或可以吸收湿气。在一些示例中，热塑性聚合物颗粒与填充物颗粒的重量比可以为10:1到1:2或者可以为5:1到1:1。
材料集还可以包括上文描述的流体集中的流体。例如，材料集可以包括上文描述的预处理成分、导电熔剂成分和另一种熔剂成分。在一些示例中，还可以包括额外的有色墨水。这些流体具有上文描述的配料和特性中的任何配料和特性。此外，材料集中的热塑性聚合物颗粒可以具有上文关于用于利用流体进行打印的热塑性聚合物颗粒所描述的特性中的任何特性。
在图1-4中显示了示出根据所介绍技术的流体集和材料集的使用的一个示例。图1示出了热塑性聚合物粉末颗粒110的层100。预处理成分120分散到该层的第一部分130上。该层的第二部分140未利用预处理成分打印。
图2示出了热塑性聚合物粉末颗粒110的层100，在该层的第一部分130中利用导电熔剂成分250并且在该层的第二部分140中利用第二熔剂成分260来打印该层。导电熔剂成分可以被打印到预处理成分120之上。在一些示例中，来自预处理成分的碱金属与溴化物或碘化物的盐可以与导电熔剂成分中的过渡金属颗粒的表面上的分散剂发生反应，以去除分散剂。
图3示出了在预处理成分120、导电熔剂成分(大致在250处示出)和第二熔剂成分260已经被打印到该层上之后的热塑性聚合物粉末颗粒110的层100。来自导电熔剂成分的过渡金属颗粒370占据第一部分130中的粉末颗粒之间的空间。第二部分140包括来自第二熔剂成分的能量吸收剂。要指出的是，这些附图未必是按比例绘制的，并且粉末颗粒和过渡金属颗粒的相对尺寸可能与图示的不同。例如，在很多情况下，过渡金属颗粒可能比粉末颗粒小得多，例如，小2-3个数量级。
图4是固化之后的层100。在通过暴露于电磁辐射而使粉末层固化时，第一部分130中的过渡金属颗粒烧结到一起以形成烧结金属颗粒480的基质。第二部分140中的热塑性聚合物颗粒110熔合到一起，形成了熔合热塑性聚合物颗粒490的基质。烧结金属颗粒的基质与第一部分中的熔合热塑性聚合物颗粒被联锁，从而形成了导电复合物。要指出的是，图1-4仅示出了导电复合物的2维截面。尽管烧结金属颗粒在图中看起来处于隔离的位置上，但是烧结金属颗粒的基质在三维中可以是连续连接的基质。因而，通过烧结过渡金属颗粒的基质，导电复合物可以具有良好的导电性。
除了上文描述的流体集和材料集之外，所介绍的技术还涵盖包括本文描述的材料集的3维打印系统。图5示出了3维打印系统500的示例。所述系统包括粉末床510，其包括具有20μm到100μm的平均颗粒尺寸的热塑性聚合物粉末515。在图示的示例中，粉末床具有可移动底板520，其允许在打印3维零件的每一层之后降低粉末床。3维零件可以包括导电部分525和绝缘部分527。所述系统还包括流体喷射打印机530，其包括与预处理成分540的贮存器连通的第一流体喷射打印槽535。第一流体喷射打印槽可以被配置为将预处理成分打印到粉末床上。第二流体喷射打印槽545与导电熔剂成分550的贮存器连通。第二流体喷射打印槽可以被配置为将导电熔剂成分打印到粉末床上。第三流体喷射打印槽555可以与第二熔剂成分560的贮存器连通。第三流体喷射打印槽可以被配置为将第二熔剂成分打印到粉末床上。在熔剂成分已经被打印到粉末床上之后，可以使用熔合灯570使粉末床暴露于足以使已经被打印有所述熔剂成分的粉末熔合的电磁辐射。
3维打印系统中使用的流体集和/或材料集可以包括上文描述的组分和配料中的任何组分和配料。例如，更一般地，3维打印系统可以包括粉末床、流体喷射打印机和熔合能量源，所述熔合能量源发射足以使已经被打印有来自流体喷射打印机的导电熔剂成分的热塑性聚合物粉末熔合的电磁辐射。流体喷射打印机可以包括与预处理成分的贮存器连通的第一流体喷射打印槽，以用于将预处理成分打印到粉末床上，其中，预处理成分包括碱金属与溴化物或碘化物的盐。流体喷射打印机还可以包括与导电熔剂成分的贮存器连通的第二流体喷射打印槽，以用于将导电熔剂成分打印到粉末床上，其中，导电熔剂成分包括过渡金属。
在有关示例中，一种打印3维零件的方法可以包括将预处理成分施加或者打印到包括热塑性聚合物粉末的粉末床上。预处理成分可以包括碱金属与溴化物或碘化物的盐。所述方法还可以包括将导电熔剂成分打印到粉末床上，其中，导电熔剂成分包括过渡金属。额外的步骤可以包括向具有施加于其上的预处理成分和导电熔剂成分的热塑性聚合物粉末发射足以使热塑性聚合物粉末熔合的电磁辐射。可以基于被选用的热塑性聚合物粉末和/或过渡金属对电磁辐射(例如，功率水平、波长等)进行选择。可以逐层地执行该过程，以形成3维打印零件。
在具体示例中，导电熔剂成分可以包括元素过渡金属颗粒，其为银颗粒、铜颗粒、金颗粒或其组合。在另一示例中，元素过渡金属颗粒可以具有从10nm到200nm的平均颗粒尺寸。在另一示例中，第二熔剂成分中的能量吸收剂可以包括炭黑、近红外吸收染料、近红外吸收颜料、钨青铜、钼青铜、金属纳米颗粒、共轭聚合物或其组合。
在其他具体示例中，3维打印系统的预处理成分可以包括碱金属与溴化物或碘化物的盐，其包括溴化钠、溴化钾或其组合。此外，过渡金属可以具有元素过渡金属颗粒的形式，所述元素过渡金属颗粒包括元素过渡金属颗粒的表面处的分散剂。分散剂能够通过与所述盐接触而被从所述表面去除。
为了实现粉末床的熔合部分和未熔合部分之间的良好选择性，熔剂成分可以吸收足够多的能量，以将热塑性聚合物粉末的温度推升到聚合物的熔点或软化点之上，而粉末床的未打印部分保持在熔点或软化点以下。在一些示例中，3维打印系统可以包括用于将热塑性聚合物粉末预加热到接近熔点或软化点的温度的预加热器。在一个示例中，系统可以包括用以在打印期间对打印床进行加热的打印床加热器。所使用的预加热温度可以取决于所使用的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到130℃到160℃的温度。系统还可以包括供应床，聚合物颗粒在被按层铺展到打印床上之前被存储在供应床处。供应床可以具有供应床加热器。在一些示例中，供应床加热器可以将供应床加热到90℃到140℃的温度。
在一些情况下，在预处理成分被分散到粉末床上之后并且在向预处理成分之上分散导电熔剂成分之前，可以对预处理成分进行干燥。然而，在预处理成分是水溶液并且粉末床被预加热到升高温度的示例中，预处理成分中的水可能在打印之后快速蒸发，因而不再需要任何额外的干燥时间。
用于在3维打印系统中使用的适当熔合灯可以包括市面可得的红外线灯和卤素灯。熔合灯可以是固定灯或移动灯。例如，灯可以安装到轨道上，从而跨越粉末床水平移动。这样的熔合灯可以根据使每个打印层聚结所需的曝光量而在所述床之上完成多趟。熔合灯可以被配置为利用大体上均匀量的能量照射整个粉末床。这样能够选择性地使具有熔剂成分的被打印部分聚结，使聚合物粉末的未被打印部分处于熔点或软化点以下。
在一个示例中，可以使熔合灯与熔剂成分中的能量吸收剂匹配，使得熔合灯发射与能量吸收剂的峰值吸收波长匹配的波长的光。可以将在特定近红外波长上具有窄峰的能量吸收剂与发射大致处于能量吸收剂的峰值波长处的窄范围的波长的熔合灯一起使用。类似地，可以将吸收宽范围的近红外波长的能量吸收剂与发射宽范围的波长的熔合灯一起使用。通过这种方式使能量吸收剂与熔合灯匹配能够提高聚合物颗粒与打印到其上的能量吸收剂聚结的效率，而未被打印的聚合物颗粒不会吸收那么多的光，从而保持在较低的温度上。
取决于存在于聚合物粉末中的能量吸收剂的量、能量吸收剂的吸收率、预加热温度以及聚合物的熔点或软化点，可以从熔合灯供应适当量的辐射。在一些示例中，熔合灯每趟可以向每层辐射大约0.5秒到大约10秒。
使聚合物粉末层熔合的其他方法可以包括使用微波辐射源、氙脉冲灯、IR激光器以及其他电子辐射源。
在使用根据所介绍的技术的系统打印导电复合物特征之后，所述导电复合物可以具有足以被用于形成电部件的导电性。可以通过各种各样的方式调节导电复合物的电阻。例如，所述电阻可能受到预处理成分中的盐的类型、导电熔剂成分中的过渡金属的类型、导电熔剂成分中的过渡金属的浓度、分散到粉末床上的预处理成分的量、分散到粉末床上的导电熔剂成分的量、3维打印零件的导电部分的截面和长度等影响。在通过墨水喷射分散预处理成分或导电熔剂成分时，可以通过改变打印速度、液滴重量、喷墨打印机中对流体点火的槽的数量、以及每粉末层打印的趟数来调整所分散的预处理成分或导电熔剂成分的量。在某些示例中，导电复合物元件可以具有1欧到5兆欧的电阻。
可以通过向粉末床上分散足够量的过渡金属而实现足够的导电性。在一些示例中，可以使用每导电复合物体积足够的过渡金属质量来实现导电性。例如，每导电复合物体积的过渡金属质量可以大于1mg/cm3，大于10mg/cm3，大于50mg/cm3或者大于100mg/cm3。在特定示例中，每导电复合物体积的过渡金属质量可以大于140mg/cm3。在其他示例中，每导电复合物体积的过渡金属质量可以从1mg/cm3到1000mg/cm3，从10mg/cm3到1000mg/cm3，从50mg/cm3到500mg/cm3或者从100mg/cm3到500mg/cm3。
类似地，分散到粉末床上的预处理成分的量可以影响所打印的导电复合物的导电性。例如，每导电复合物体积的碱金属与溴化物或碘化物的盐的质量可以大于0.2mg/cm3，大于3mg/cm3，大于10mg/cm3或者大于20mg/cm3。在特定示例中，每导电复合物体积的盐质量可以大于28mg/cm3。在其他示例中，每导电复合物体积的盐质量可以从0.2mg/cm3到200mg/cm3，从2mg/cm3到200mg/cm3，从10mg/cm3到100mg/cm3或者从20mg/cm3到100mg/cm3。
在一些示例中，可以通过将预处理成分或导电熔剂成分打印多趟来调整分散到粉末床上的盐或过渡金属的量。在一个示例中，流体喷射打印头的单趟可能足以分散足够的盐和/或过渡金属以实现表面导电性。在其他示例中，可以执行额外的趟，以进一步提高导电性。在一些情况下，所分散的盐和过渡金属的量可能足以提供贯通所打印的导电复合物的整个体积而非仅沿该层的表面的体块导电性。在一个示例中，可以使用三趟或者更多趟形成具有体块导电性的导电复合物。在其他示例中，通过经由电阻器设计调整流体喷射打印头的液滴重量或者通过改变点火参数，可以调整所分散的盐和/或过渡金属的量。因而，在较大液滴重量的情况下，利用点火的每个液滴能够打印更大量的导电熔剂成分。然而，在一些情况下，在单趟中喷射过大量的导电熔剂成分可能因扩散而导致降低的打印质量。此外，向粉末床上打印大量的液体可能使粉末过度冷却，其可能引起卷曲、降低的熔合聚合物密度以及熔合层的剥离。因此，在一些示例中，可以使用多趟以更高的打印质量打印更多的导电熔剂成分，并且提供更高质量的打印零件。
在特定示例中，可以如下形成3维打印零件。流体喷射打印机可以用于打印第一趟，其包括向粉末床的第一部分上打印预处理成分，随后打印导电熔剂成分，以及向粉末床的第二部分上打印第二熔剂成分。之后，通过使熔合灯在粉末床之上通过而执行固化趟，以使聚合物颗粒熔合并烧结导电熔剂成分中的过渡金属颗粒。之后，可以执行额外的一趟或多趟的向粉末床的第一部分上打印预处理成分和导电熔剂成分，以提高过渡金属的量。每一趟的打印预处理成分和导电熔剂成分都可以在后面跟着利用熔合灯的固化趟。替代地，可以执行多趟的向粉末床上打印导电熔剂成分而不在趟间使所述床熔合。这样能够在使聚合物粉末熔合之前允许导电熔剂成分更加充分地渗透到粉末床中。例如，可以利用导电熔剂成分执行若干趟，之后可以使用熔合灯使该层熔合。所使用的趟数可以取决于预期的导电性、打印趟的连续色调(contone)水平(是指每一趟上沉积的单位面积的墨水密度)、碱金属与溴化物或碘化物的盐的类型、导电熔剂成分中的过渡金属的类型、导电熔剂成分中的过渡金属的浓度以及正在被打印的聚合物粉末层的厚度等。
要指出的是，如本说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”和“所述”包括复数个引用对象，除非上下文做出另外的明确指示。
如本文所使用的，“液体载质”或者“墨水载质”是指能够投放添加剂以形成可喷射流体(例如，墨水)的液态流体。根据本公开的技术可以使用宽范围的各种液体载质。这样的液体或墨水载质可以包括各种各样的不同试剂的混合物，所述不同试剂包括表面活性剂、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、表面活化剂、水等。除了着色剂和能量吸收剂之外，所述液体载质还可以携带固体添加剂，例如，聚合物、乳胶、UV可固化材料、增塑剂、盐等，尽管其本身并非所述液体载质的部分。
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，那么其可以为墨水赋予可见颜色。
如本文所使用的，“颜料”一般包括颜料着色剂、磁性颗粒、氧化铝、硅石和/或其他陶瓷、金属有机化合物或其他不透明颗粒，而不管这样的微粒是否赋予颜色。因而，尽管本说明书主要例示了颜料着色剂的使用，但是可以更一般地使用术语“颜料”，以不仅描述颜料着色剂，还描述诸如金属有机化合物、铁氧体、陶瓷等的其他颜料。然而，在一个具体方面中，颜料是颜料着色剂。
术语“熔剂成分”可以是导电熔剂成分或第二熔剂成分等。有时，可以一般性地使用术语“熔剂成分”来描述两种类型的成分或者任一类型的成分，具体取决于上下文。
如本文所使用的，“可溶解”是指超过5wt％的溶解度百分比。
如本文所使用的，“墨水喷射”或“喷射”是指从诸如墨水喷射构造的喷射构造喷出的成分。墨水喷射构造可以包括热构造或者压电构造。此外，这样的构造可以被配置为打印变化的液滴尺寸，例如，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。
如本文所使用的，术语“大体”或者“大体上”在参照材料的数量或量或者其具体特性使用时是指足以提供所述材料或特性本来打算提供的效果的量。可允许的确切偏差度在一些情况下可以取决于具体上下文。
如文中使用的，术语“大约”用于为数值范围端点提供灵活性，其方式是假设给定值可以“略微超过”或者“略微低于”该端点。该术语的灵活度可以是通过具体变量规定的并且可以是基于文中的相关联描述确定的。
如文中使用的，为了方便起见，可以将多个项、结构元件、组成元素和/或材料提供到公共列表中。但是，这些列表可以被视为就像列表中的每个成员都被单独地标识为独立并且唯一的成员。因而，不应仅仅基于这些列表中的任何个体成员与同一列表中的任何其他成员出现在同一组内就将前者视为事实上等价于后者，除非有相反的指示。
浓度、量和其他数值数据可以是以范围格式表述或介绍的。应当理解，这样的范围格式的使用只是为了方便和简洁，并且应当将其灵活地解释为不仅包括被明确列举为该范围的极限的数值，而且还包括包含于该范围内的个体数值或子范围，就像每个数值和子范围都被明确列举一般。作为例示，“大约1wt％到大约5wt％”的数值范围应当被解释为不仅包括大约1wt％到大约5wt％的明确列举值，而且还包括所指示的范围内的个体值和子范围。因而，该数值范围包括诸如2、3.5、4的个体值以及诸如1-3、2-4以及3-5等的子范围。同样的道理还适用于仅列举一个数值的范围。此外，不管所描述的范围或特性的宽度如何，这样的解释都应该适用。
示例
下文示出了本公开的示例。然而，应当理解，下文只是对本公开的原理的应用的例示。可以设计出很多修改以及替代成分、方法和系统，而不脱离本公开的精神和范围。所附权利要求旨在涵盖这样的修改和布置。
示例1
使用喷墨打印机向使用选择性激光烧结打印机由尼龙粉末(PA12)制造的1mm厚尼龙试片上打印导电迹线。喷墨打印机从两个单独的喷墨打印槽打印预处理成分和导电熔剂成分(或者该示例中的“导电墨水”)。预处理成分的液滴重量为50ng，并且导电墨水的液滴重量为9ng。导电墨水是含有银纳米颗粒的银墨水(Mitsubishi NBSIJ-MU01)。银纳米颗粒具有大约20nm的平均颗粒尺寸。对六种不同的预处理成分进行了测试。预处理成分均是碱金属与溴化物或碘化物的盐的5wt％的水溶液。所测试的盐包括溴化锂、溴化钾、溴化钠、碘化锂、碘化钾和碘化钠。
预处理成分和导电墨水是按照255的连续色调水平打印的。在利用墨水的1趟之后、在利用墨水的2趟之后、以及在利用墨水的3趟之后测量每个迹线的电阻。通过将数字万用表的接触部相隔大约1cm放到每个导电迹线上来测量所述电阻。使用上述打印机设置，在每一趟分散到粉末上的固态银的量为粉末层的47mg/cm3。
表1示出了在1趟、2趟和3趟之后所打印的迹线的电阻。
表1
表2示出了在1趟、2趟和3趟之后所打印的迹线的线宽。
表2
对于溴化锂和碘化锂而言被标示为“N/A”的线宽值是不可测量的，因为使用这些盐打印的线的可见颜色在测量线宽之前就消退了。
包括溴化钾和溴化钠的预处理成分在3趟之后提供了最低电阻。因而，这些预处理成分尤其可用于形成3维打印零件中的导电特征。其他预处理成分也可以用于希望获得高电阻的应用(例如，3维打印电阻器)。此外，所有受到测试的盐的线宽都适合于使用本文描述的系统和过程进行3维打印。线宽一般对应于打印质量。在所介绍的技术的应用中，窄线宽(例如，在该示例中取得的线宽)允许打印出具有良好分辨率的高质量零件。在导电墨水被打印到经过预处理的表面上时，墨水中的银颗粒与所述盐反应，从而使银颗粒烧结到一起。但是，能够平衡所述盐和导电墨水的量，使得并非所有的银颗粒都立即在所述表面处发生反应并烧结，而是使银颗粒中的一些能够在与所述盐发生反应并烧结到一起之前渗透到粉末床中。因而，能够平衡打印质量和粉末床层的渗透。

Claims (15)

1.一种流体集，包括：
预处理成分，其包括碱金属与溴化物或碘化物的盐；以及
导电熔剂成分，其包括用于在暴露于电磁辐射时用于使热塑性粉末熔合的过渡金属。
2.根据权利要求1所述的流体集，其中，所述过渡金属具有元素过渡金属颗粒的形式。
3.根据权利要求2所述的流体集，其中，所述盐能够激活所述元素过渡金属颗粒。
4.根据权利要求2所述的流体集，其中，所述元素过渡金属颗粒包括银颗粒、铜颗粒、金颗粒、铂颗粒、钯颗粒、铬颗粒、镍颗粒、锌颗粒、它们的合金或者它们的组合。
5.根据权利要求1所述的流体集，还包括第二熔剂成分，所述第二熔剂成分包括能够吸收电磁辐射以产生热量的能量吸收剂。
6.根据权利要求5所述的流体集，其中，所述能量吸收剂包括炭黑、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。
7.根据权利要求1所述的流体集，其中，所述盐包括溴化锂、碘化锂、溴化钾、碘化钾、溴化钠、碘化钠或它们的组合。
8.一种材料集，包括：
热塑性聚合物粉末，其具有从20μm到100μm的平均颗粒尺寸；
预处理成分，其包括碱金属与溴化物或碘化物的盐；以及
导电熔剂成分，其包括过渡金属。
9.根据权利要求8所述的材料集，还包括第二熔剂成分，所述第二熔剂成分包括能够吸收电磁辐射以产生热量的能量吸收剂，其中，与所述导电熔剂成分相比，所述第二熔剂成分在被打印在所述热塑性聚合物粉末上时提供更低的导电性。
10.根据权利要求8所述的材料集，其中，所述过渡金属具有元素过渡金属颗粒的形式。
11.根据权利要求10所述的材料集，其中，所述盐能够激活所述元素过渡金属颗粒。
12.根据权利要求10所述的材料集，其中，所述元素过渡金属颗粒包括银颗粒、铜颗粒、金颗粒或它们的组合。
13.根据权利要求8所述的材料集，其中，所述盐包括溴化锂、碘化锂、溴化钾、碘化钾、溴化钠、碘化钠或它们的组合。
14.一种3维打印系统，包括：
包括热塑性聚合物粉末的粉末床；
流体喷射打印机，其包括：
第一流体喷射打印槽，其与预处理成分的贮存器连通以将所述预处理成分打印到所述粉末床上，其中，所述预处理成分包括碱金属与溴化物或碘化物的盐，以及
第二流体喷射打印槽，其与导电熔剂成分的贮存器连通以将所述导电熔剂成分打印到所述粉末床上，其中，所述导电熔剂成分包括过渡金属；以及
熔合能量源，其发射足以使已经被打印有所述导电熔剂成分的热塑性聚合物粉末熔合的电磁辐射。
15.根据权利要求14所述的系统，还包括第三流体喷射打印槽，所述第三流体喷射打印槽与第二熔剂成分的贮存器连通以将所述第二熔剂成分打印到所述粉末床上，其中，所述第二熔剂成分包括能够吸收电磁辐射以产生热量的能量吸收剂，并且其中，所述熔合能量源还发射足以使已经被打印有所述第二熔剂成分的所述热塑性粉末熔合的电磁辐射。
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