CN109476076B - 形成三维(3d)电子部件 - Google Patents

Abstract

在用于形成三维(3D)打印电子部件的示例方法中，施加构建材料。在多个遍中电子试剂被选择性地施加在所述构建材料的部分上。熔融剂也被选择性地施加在所述构建材料的所述部分上。所述构建材料在多个加热事件中被暴露于辐射。在所述多个加热事件中的至少一个加热事件期间，所述构建材料中的与所述熔融剂接触的所述部分熔融以形成层的区域。所述层的所述区域展现电性能。所述多个遍、所述熔融剂的选择性施加以及所述多个加热事件的顺序被控制以控制所述层的机械性能和所述区域的所述电性能。

Description

形成三维(3D)电子部件

背景技术

三维(3D)打印可以是用于根据数字模型制作(make)三维实体部件的添加打印工艺(process)。3D打印经常用在快速产品原型制作(prototype)，模具生成、模具原模生成和短期制造中。一些3D打印技术被认为是添加工艺，因为它们涉及施加连续层的材料。这与依赖于去除材料以创建最终部件的传统制造工艺不同。3D打印经常要求构建材料的硫化或熔融，其中一些材料可以使用溶解或烧结实现，而其它材料可以使用数字光投射技术实现。

附图说明

本公开的示例的特征将通过参照下面的具体实施方式和附图而变得明显，在附图中类似的附图标记对应于类似的组件，尽管可能这些组件并不相同。为了简化，对于具有先前描述的功能的附图标记或者特征，可以结合其出现的附图进行描述或者不进行描述。

图1是示例3D打印系统的示意图；

图2A到图2C是描绘了用于形成3D打印电子部件的方法的一个示例的示意图；

图3A到图3D是描绘了用于形成3D打印电子部件的方法的另一示例的示意图，其中，所述方法利用电子剂、熔融剂和细化剂；

图3E、图3A、图3F以及图3D是描绘了用于形成3D打印电子部件的方法的又另一示例的示意图，其中，所述方法利用活性剂、电子剂、熔融剂和细化剂；

图4A到图4D是描绘了用于形成3D打印电子部件的方法的再一示例的示意图，其中，所述方法利用活化剂、电子剂、熔融剂和细化剂；

图5A、图5B和图5C分别描绘了A)说明对于负载单元的设计的来自立体平板打印(.stl)文件的图像，B)经由本文公开的方法的示例根据图5A中的设计形成的负载单元的照片，以及C)图5B的示例负载单元的x射线图像；以及

图6是示出了用于形成三维(3D)打印电子部件的方法的示例的流程图。

具体实施方式

在密集部件上和/或内构建和/或嵌入电子件(例如，导电元件)会要求多个步骤以装配几个不同的组件。例如，诸如挤压制造或添加制造的三维打印技术已经用于创建密集部件，并且接着诸如电镀或者施加导电材料的其他技术已经用于创建电子件。用于创建电子件的许多材料要求具体的活化过程(procedure)，这会利用专门(例如，专有、昂贵等等)的装置(equipment)，例如退火装置。

本文公开的三维(3D)打印方法的示例利用多射流熔融(MJF)来形成展现电子性能的层的区域。在MJF期间，构建材料(也被称为构建材料颗粒)的整个层或者若干层曝光于电子辐射，但是该构建材料的选定区域(在一些实例中少于整个层)被熔融和硬化以变为3D对象/部件的层或几个层。在本文公开的示例中，与活化剂和/或熔融剂组合的电子剂被选择性地沉积在构建材料的选择的区域中。试剂能够渗入到构建材料的层中，并且在该构建材料的外部表面上扩散。活化的电子剂和/或熔融剂能够吸收电磁辐射并且将吸收的辐射转化为热能，该热能进而熔融或烧结与活化的电子剂和/或熔融剂接触的构建材料。这使得构建材料熔融、粘结、固化等等，以形成3D对象/部件的层。

本文公开的方法的示例利用多个打印遍(pass)和多个加热事件。这些打印遍和加热事件被控制以便获得展现适合的电性能(例如，导电性或绝缘)和机械强度，以及美学上令人满意的表面光洁度。多打印遍和多加热事件方案管理整个工艺期间的热分布。管理热分布能够确保获得期望的电性能(例如，导电性)，并且不会被过强的熔融条件或者过弱的熔融条件导致的结果有害地影响。例如，过量的熔融会导致构建材料流动，这进而会导致易碎的电子部分分裂，这将使导电性减小。多打印遍和多加热事件方案还包括整个工艺期间足够的加热事件，以使得所产生的部件机械性强(例如，展现体材料性能的至少80％)，如果期望。

本文公开的方法的一些示例还利用受控冷却。受控冷却使构建材料免于在利用电子剂和/或熔融剂构图的区域内经历不受控的温度升高，这会导致部件的熔毁和/或热流散。在热流散期间，构建材料中接近构图区域的未构图区域由于从构图区域扩散到未构图区域的热量而不期望地熔融。而且，如果构建材料达到完全熔融，其会由于如果温度随后下降得远低于重新结晶温度而更加易于卷曲。通过在整个工艺期间几次加热和冷却构建材料，构建材料能够在不会曾经变得太冷(例如，少于重新结晶温度以下20度)并且不会过热(例如，多于熔融点以上30度)的情况下有效地熔融。本文公开的方法使得构建材料能够处于受控的烧结状态(即，熔融，但是在低粘性完全熔融状态以下)中，这导致良好形成的部件。

通常，本文公开的方法包括确定与期望的电性能相对应的电子剂的量，调节处理条件(例如，施加多少熔融剂)以在3D部件中要展现期望的电性能的区域中实现期望的熔融温度，确定熔融剂的量，所述熔融剂的量与对于将不展现期望的电性能的区域实现期望的熔融温度相对应，并且如果适用，施加附加的熔融剂以实现期望的美学并且施加细化剂以实现期望的熔融温度。在一些示例中，调节处理条件可以涉及将熔融剂的量降低到使得部件的剩余部分以对于电子构建/组件的处理条件进行处理的水平。在这些示例中，熔融剂可能不会实现期望的颜色，并且因而可能向细化剂中添加附加的熔融剂以便实现期望的颜色并且不使该部件过熔融。

现在参照图1，描绘了3D打印系统10的示例。应该理解，3D打印系统10可以包括附加的部件并且可以省去/修改本文描述的部件中的一些。而且，图1中描绘的3D打印系统10的组件可能没有按照比例绘制，并且因而，3D打印系统10可以具有与本文示出的尺寸和/或配置不同的尺寸和/或配置。

打印系统10包括构建区平台12、包含构建材料16的构建材料供应14，以及构建材料分配器18。

构建区平台12从构建材料供应14接收构建材料。构建区平台12可以与打印系统10集成或者可以是能够分开地插入到打印系统10的组件。例如，构建区平台12可以是从打印系统10单独能够获得的模块。所示出的构建材料平台12也只是一个示例，并且可以由另一支撑件代替，例如台板、制造/打印床、玻璃板或者另一构建表面。

构建区平台12可以沿着由箭头20指示的方向，例如沿着z轴，移动，以使得构建材料16能够被传送到平台12或者先前形成的3D部件层(即，熔融构建材料)。在示例中，当构建材料16要被传送时，构建区平台12可以被变成前进(例如，向下)足够多，以使得构建材料分配器18能够将构建材料16推送到平台12上以在其上形成构建材料16的层。构建区平台12也可以被返回到其原始位置，例如，当要构建新部件时。

构建材料供应14可以是容器、床、或者要在构建材料分配器18和构建区平台12之间定位构建材料16的其他表面。在一些示例中，构建材料供应14可以包括可以在其上施加构建材料16的表面，构建材料16例如，是从位于构建材料供应14上方的构建材料源施加的。构建材料源的示例可以包括储料器、螺旋输送器等等。此外或者可选地，构建材料供应14可以包括用于提供的机制(例如，传送活塞)，例如，将构建材料16从存储位置移动到要扩散到构建区平台12上或者先前形成的3D部件层上的位置。

构建材料分配器18可以在构建材料供应14上并且跨构建区平台12沿着由箭头22指示的方向移动，例如，沿着y轴，以便将构建材料16的层扩散在构建区平台12上。构建材料分配器18也可以在扩散构建材料16之后被返回到邻近构建材料供应14的位置。构建材料分配器18可以是刀片(例如，刮墨刀)、滚轮、滚轮和刀片的组合，和/或能够在构建区平台12上扩散构建材料16的任何其他设备。例如，构建材料分配器18可以是计数器旋转滚轮。

如图1所示，打印系统10还包括用于分配电子剂30、熔融剂32、细化剂34和活化剂36中的一个或多个的喷墨施加器(如图1中的28A、28B、28C、28D所示)。在一个示例中，系统10包括针对在该方法中使用的试剂30、32、34、36中的每一种的相应的喷墨施加器28A、28B、28C、28D。在这一示例中，一个施加器28A、28B、28C、28D包含试剂30、32、34、36中的一种的施加以及用于分配试剂30、32、34、36的流体槽和流体技术。作为示例，每一个施加器28A、28B、28C、28D可以是热喷墨打印头或打印条、压电打印条或打印条，或者连续喷墨打印头或打印条。在另一示例中，系统10包括用于在该方法中使用的每一种试剂30、32、34、36的一个施加器28A、28B、28C或28D。在这一示例中，施加器28A、28B、28C或28D可以是单个打印头或打印条，其包括针对要被从施加器分配的试剂30、32、34、36中的每一种的分离的流体槽或流体技术。这样，尽管在图1中示出了多个喷墨施加器28A、28B、28C、28D，但是应该理解，可以使用单个喷墨施加器28A、28B、28C或28D。

喷墨施加器28A、28B、28C、28D可以跨构建区平台12沿着由箭头38指示的方向被扫描，例如沿着y轴。喷墨施加器28A、28B、28C、28D可以延伸构建区平台12的宽度。喷墨施加器28A、28B、28C、28D也可以沿着x轴被扫描，例如，以其中喷墨施加器28A、28B、28C、28D横跨/不横跨构建区平台12的宽度以使得喷墨施加器28A、28B、28C、28D能够在构建材料16的层的大区域上沉积试剂的配置被扫描。喷墨施加器28A、28B、28C、28D因而可以被附加到移动的XY台架或者平移的滑架40，该移动的XY台架或者平移的滑架40将喷墨施加器28A、28B、28C、28D移动为邻近构建区平台12以便根据本文公开的方法将试剂30、32、34、36沉积在已经形成在构建区平台12上的构建材料16的层的预定区域中。喷墨施加器28A、28B、28C、28D可以包括通过其喷射试剂30、32、34、36的多个喷嘴(未示出)。

这些物理元件中的每一个可以操作地连接到打印系统10的控制器42。控制器42可以控制构建区平台12、构建材料供应14、构建材料分配器18和施加器28A、28B、28C、28D的操作。作为示例，控制器42可以控制致动器(未示出)以控制3D打印系统10组件的各种操作。控制器42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。尽管未示出，但是控制器42可以经由通信线路连接到3D打印系统10组件。

控制器42操控和变换数据，该数据可以被表示为打印机的寄存器和存储器内的物理(电子)量，以便控制物理元件来创建3D部件。这样，控制器42被描绘为与数据存储44通信。数据存储44可以包括与要由3D打印系统10打印的3D部件相关的数据。用于选择性传送/施加构建材料16、熔融剂32、电子剂30等的数据可以被从要形成的3D部件的模型中导出。例如，数据可以包括试剂30、32、34、36要被打印的顺序以及试剂30、32、34、36要被沉积的构建材料16的每一层上的位置。在一个示例中，控制器42可以使用数据来控制喷墨施加器28A、28B、28C、28D以便选择性地施加电子剂30和熔融剂32，以使得在施加熔融剂32之前发生电子剂30的几次施加。在另一示例中，控制器42可以使用数据来控制喷墨施加器28A、28B、28C、28D以便在电子剂30之前选择性地施加活化剂36，在几个遍中以最大加载施加电子剂30，在具体位置中施加细化剂34以便控制构建材料16的温度，并且在打印工艺结束处施加熔融剂32。数据存储44还可以包括机器可读指令(存储在非暂时性计算机可读介质上)，其将使得控制器42控制由构建材料施加所施加的构建材料16的量、构建区平台12的移动、构建材料分配器18的移动、喷墨施加器28A、28B、28C、28D的移动等等。

如图1所示，打印系统10还可以包括辐射源46、46’。辐射源46、46’可以用于将构建区平台12(以及其上的任何构建材料16和/或试剂30、32、34、36)曝光于电磁辐射，该电磁辐射最终熔融与熔融剂32(或者包括辐射吸收剂的电子/熔融剂30’(图4A-4D))接触的构建材料16和/或烧结电子剂30的分量。

辐射源46、46’可以是任何合适的熔融灯，其示例包括商业可获得的红外(IR)灯、紫外(UV)灯、闪光灯和氦气灯。辐射源46、46’的其他示例可以包括微波辐射源、氙脉冲灯、IR激光器等。如图1中描绘的，辐射源46、46’可以是静止灯46’或者移动灯46。静止灯46’可以相对于构建区平台12处于固定位置，并且可以在期望辐射暴露时接通而且在不期望辐射暴露时关断。移动灯46可以被安装在轨道(例如，平移的滑架40)上以便沿着由箭头22指示的方向，即沿着y轴，跨构建区平台12移动。这允许在单个遍中进行打印和加热。这样的灯46取决于在本文公开的方法中利用的曝光量而在构建区平台12上方进行多遍。在图1所示的示例中，灯46被安装在喷墨施加器28A、28B、28C、28D的相对端处，以使得取决于平移滑架40的移动，热量能够就在试剂30、32、34、36被沉积之前和/或就在试剂30、32、34、36被沉积之后就被施加到构建材料16。在示例中，位于平移滑架左侧的移动灯46可以是前灯并且位于平移滑架左侧的移动灯46可以是尾灯。

辐射源46、46’可以配置为以基本均匀的能量照射整个构建区域平台12。这可以选择性地使打印部分与熔融剂32熔融和/或将打印的部分与电子剂30烧结，同时使构建材料16的未打印部分低于熔化点或软化点。

在一个示例中，辐射源46、46’可以与熔融剂32(或者电子/熔融剂30’)中的吸收剂匹配，以使得辐射源46、46’发射与熔融剂32(或者电子/熔融剂30’)的峰值吸收波长匹配的光的波长。在特定的近红外波长处具有窄峰值的熔融剂32可以与发射在熔融剂32的大致峰值波长处的波长的窄范围的喷射熔融灯一起使用。类似地，吸收宽范围的近红外波长的熔融剂32能够与发射宽范围波长的喷射熔融灯一起使用。按照这一方式使熔融剂32(或者电子/熔融剂30’)与辐射源46、46’匹配能够增加使构建材料16与打印在其上的熔融剂32(或者电子/熔融剂30’)联合的效率，同时未打印的构建材料16颗粒不吸收同样多的辐射并且保持在较低温度。

在本文公开的示例方法中，辐射曝光在多个遍中发生。辐射曝光可以发生以预热构建材料16、烧结电子剂30和/或熔融与熔融剂32(或电子/熔融剂30’)接触的构建材料16。至少部分地取决于存在于构建材料16中的电子剂30、熔融剂32和/或细化剂34的量、辐射吸收剂的吸收率、预热温度、辐射源功率以及构建材料16的熔融点或者软化点，能够从辐射源46、46’施加合适量的照射。当使用移动灯46时，滑架40速度和灯的长度也会影响照射时间。在一些示例中，辐射源46、46’能每加热事件照射构建材料的每一层大约0.025秒(25毫秒)到大约1秒。例如当滑架经过速度范围在每秒4英寸到每秒大约40英寸之间并且辐射源46长度范围为大约1英寸到大约4英寸时，该时间范围是合适的。在其他示例中，当使用较低功率灯时，加热事件时间可以高达10秒。在再一示例中，当使用较高功率灯时，加热事件时间可以降低到1微秒。

图1还示出了构建区平台12上的构建材料16的层48以及由层48中的构建材料16中的一些形成的三维(3D)部件50。在本文公开的示例中的一些中，3D部件50包括导电区域52和绝缘区域54。3D部件50由几个熔融层构成，并且每一层可以取决于所形成的3D部件50而包括导电区域和/或绝缘区域。经进一步参照图2A-图2C、图3A-图3G和图4A-图4D来描述用于形成包括导电区域52和绝缘区域54的三维部件50的方法的示例。

图2A到图2C示出了方法的一个示例。这一示例涉及从熔融层56的形成(图2C)，其形成最终3D部件50的导电区域52的至少一部分。

该方法涉及施加构建材料16。尽管未示出，但是施加构建材料16可以涉及构建材料供应14将构建材料16施加到位置中使得构建材料16准备好被扩散在构建区平台12上。构建材料分配器18可以将施加的构建材料16扩散在构建区平台12上。控制器42可以执行控制构建材料施加指令以控制构建材料施加14适当的定位构建材料16，并且可以执行控制扩散器指令以控制构建材料分配器18以将施加的构建材料16扩散在构建区平台12上，以便在其上形成构建材料16的层58。如图2A所示，已经施加了构建材料16的一个层58。

层58跨构建区平台12具有基本上一致的厚度。在示例中，层的厚度的范围在大于50μm到大约300μm之间，尽管也可以使用较薄或者较厚的层。例如，层58的厚度范围可以从大约20μm到大约500μm之间，或者从大约30μm到大约300μm之间。

构建材料16可以是聚合构建材料、陶瓷构建材料、金属构建材料或者合成构建材料。

聚合构建材料可以是粉末形式的结晶或者半结晶聚合物。结晶或者半结晶聚合物的示例包括具有大于5℃的宽处理窗口(即，温度范围在熔融点和重新结晶温度之间)的半结晶热塑材料。半结晶热塑材料的一些具体示例包括聚酰胺(PA)(例如，PA 11/尼龙11、PA12/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)。适合于用作构建材料16的结晶或者半结晶聚合物的其他示例包括聚乙烯、聚丙烯和聚甲醛(即，聚缩醛)。适合的聚合构建材料16的其他示例包括聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、聚氨酯、其他工程塑料以及本文列出的聚合物中的任意两种或者更多种的混合。也可以使用这些材料的核壳聚合物颗粒。

构建材料16的其他示例包括陶瓷颗粒。适合的陶瓷颗粒的示例包括氧化物、碳化物和氮化物。一些具体示例包括三氧化二铝(Al₂O₃)、玻璃、氮化硅(SiN)、二氧化硅(SiO₂)、二氧化锆(ZrO₂)、二氧化钛(TiO₂)或其组合。作为示例，可以将30wt％的玻璃与70wt％的三氧化二铝混合。

金属构建材料的示例包括铜(Cu)、锌(Zn)、铌(Nb)、钛(Ta)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pd)、钯(Pd)、铟(In)、铋(Bi)、锡(Sn)、铅(Pb)、镓(Ga)及其合金。尽管昂贵，但是也可以使用锇(Os)、铑(Rh)、钌(Ru)和铱(Ir)。

合成构建材料可以包括聚合物颗粒和无机颗粒的混合物。作为示例，可以将先前列出的聚合物颗粒中的任意一种与先前列出的陶瓷颗粒中的任意一种组合以形成合成构建材料。

构建材料16可以具有范围从大约50℃到大约4000℃的熔融点或者软化点。作为示例，可以使用具有范围从大约600℃到大约4000℃的熔融点的陶瓷颗粒，可以使用具有范围从大约200℃到大约3500℃的熔融点的金属颗粒，或者可以使用具有范围从大约75℃到大约400℃的熔融点或者软化点的聚合物颗粒。

构建材料16可以由类似大小的颗粒或者不同大小的颗粒制成。在本文使用术语“大小”或者“颗粒大小”来描述至少构建材料16。大小或者颗粒大小通常指代直径或者平均直径，其取决于单独颗粒的形态而变化。在示例中，相应的颗粒可以具有基本上为球形的形态。基本上为球形的颗粒(即，球形或者接近球形)具有>0.84的球度。因而，具有<0.84球度的任何单独颗粒被认为是非球形的(不规则形状)。基本上为球形的颗粒的颗粒大小可以由其最大直径提供，并且非球形颗粒的颗粒大小可以由其平均直径(即，贯穿颗粒的多个尺度的平均)或者由有效直径提供，该有效直径是与非球形颗粒具有相同质量和密度的球形的直径。

在示例中，构建材料16的颗粒的平均大小的范围在大约0.01μm到大约500μm之间。作为示例，聚合构建材料和/或金属构建材料可以具有范围从大约5μm到小于200μm的颗粒大小。作为另一示例，陶瓷构建材料可以具有范围从大约0.05μm到大约100μm的颗粒大小。

应该理解，除了聚合物、陶瓷、金属或者合成颗粒之外，构建材料16可以包括充电试剂、流辅助物或者其组合。充电试剂可以被添加以抑制摩擦充电。流辅助物可以被添加以改善构建材料16的涂层流动性。在示例中，基于所使用的构建材料16的总wt％，充电试剂和/或流辅助物中的每一个可以被添加的量的范围在大于0wt％到小于5wt％之间。

在施加构建材料16之后，电子剂30和熔融剂32被选择性地施加，并且构建材料层58(具有和/或不具有位于其上的试剂30、32)被曝光于电磁辐射。图2A到图2C具体阐释了该方法的最终打印变数和加热事件。下面将进一步描述该方法的这一示例的细节。

电子剂30可以用于向被形成的层和/或部件的区域给予电性能。电性能可以是导电率、半导电性和/或电绝缘性能。作为示例，展现电性能的区域可以形成防静电表面涂层(例如，对于静电相关应用的防刮痕表面导电率)、电容器、电阻器、电感器、导电迹线、过孔以及更复杂的集合电子组件。

电子剂30可以是包括导电材料、半导电材料和/或绝缘材料的水配方。电子剂30可以包括所述材料中的一种或者所述材料的组合以便增强与特定构建材料的兼容性和/或增强电性能。例如，电子剂30可以包括导电材料的组合以增强导电性能，或者可以包括半导电材料和绝缘材料的组合以修改电性能。材料组合的一些具体示例包括：碳纳米管、银纳米颗粒和PEDOT：PSS聚合物的组合以增强导电性能；量子点和半导电聚合物的组合以增强半导电性能；绝缘聚合物和绝缘纳米颗粒的组合以增强绝缘性能；以及银纳米颗粒和碳黑的组合以创建具有特定导电率的电特征，例如，具有特定电阻率的电阻器。

在示例中，电子剂30可以是包括导电材料31的水配方。导电材料31的示例包括过渡金属(例如，银、铜、金、铂、钯、铬、镍、锌、钨等)纳米材料(例如，纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米管、纳米片等等)。导电材料31也可以包括金属合金纳米材料，例如Au-Ag、Ag-Cu、Ag-Ni、Au-Cu、Au-Ni、Au-Ag-Cu或者Au-Ag-Pd。

其他导电材料31的示例包括导电氧化物(例如，氧化铟锡、氧化锑、氧化锌等)、导电聚合物(例如，聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT：PSS)、聚乙炔、聚噻吩、任何其他共轭聚合物等)、碳质纳米材料(例如，石墨烯(单层或多层)、碳纳米管(CNT、单壁或多壁)，石墨烯纳米带、富勒烯等)和活性金属系统。

用于电子剂30的反应性金属系统的示例可包括金属有机分解盐或金属氧化物形式的过渡金属。在一定条件下，电子剂30中的金属有机分解盐或金属氧化物在打印到构建材料16上之后可以原位形成元素导电纳米材料31.然后可以将形成的元素导电纳米材料31烧结在一起以形成导电基质31’(见图2B)。在一些示例中，还原剂可与金属盐或金属氧化物反应以产生元素导电纳米材料31。在一个示例中，还原剂可以在电子剂30之前被打印在粉末床上。在另一个示例中，还原剂可以套印在电子剂30上。在任一种情况下，在构建材料16固化之前，还原剂可以与金属盐或金属氧化物反应以形成元素导电纳米材料31。合适的还原剂可包括，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、肼、甲酸等。

在一些示例中，导电材料31可以是其他非过渡金属纳米材料。非过渡金属纳米材料可包括铅、锡、铋、铟、镓等。在一些示例中，可以包括焊接合金。焊接合金可以包括各种组合的铅、锡、铋、铟、锌、镓、银、铜的合金。在某些示例中，焊接合金可以打印在将用作打印电气部件的焊接连接的位置。焊接合金可以配制成具有适用于焊接的低熔化温度，例如低于230℃。可以在电子剂30中使用的半导体材料的实例包括半导体纳米材料(纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米管、纳米片等)、半导体金属氧化物(例如，氧化锡、氧化锑、氧化铟等)、半导体聚合物(例如，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，和任何其他共轭聚合物等)以及半导体小分子(即，分子量小于5,000道尔顿，例如，红荧烯、并五苯、蒽、芳烃等)。半导体纳米材料的一些具体示例包括量子点、III-V或II-VI半导体、Si、Ge、过渡金属二硫属化物(WS2、WSe2、MoSes等)、石墨烯纳米带、半导体碳纳米管和富勒烯以及富勒烯衍生物。

前述富勒烯、导电或半导电金属氧化物以及导电或半导电聚合物可以是半导电的，因为它们具有有限的导电性。然而，这种导电性通常足以用于导电应用。取决于几何形状和/或与其使用的其他电子元件的组合，该材料可以被认为是导电的或半导电的。

可以在电子剂30中使用的绝缘(电介质)材料的示例包括绝缘纳米材料(纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米管、纳米片等)、胶体或溶胶-凝胶前体，例如六方硼、氮化物、金属和半导体氧化物、金属和半导体氮化物、金属氧化物溶胶-凝胶前体(例如，金属醇盐、金属氯化物等)、硅溶胶-凝胶前体(硅酸盐)或固体电解质。绝缘材料的其他示例包括绝缘聚合物(例如，聚乳酸、含氟聚合物、聚碳酸酯、丙烯酸树脂、聚苯乙烯、SU-8等。)和绝缘小分子(即，具有小于5,000道尔顿的分子量，例如苯并环丁烷、石蜡、有机染料等)。

虽然本文公开的示例涉及导电材料/纳米材料31，但是应当理解，可以使用任何其他材料(例如，半导体材料和/或绝缘材料)来代替导电纳米材料31或与导电纳米材料31组合使用。应理解，电子剂30中的电子材料将取决于要赋予该区域的电子性能的类型。

导电材料31、半导体材料和/或绝缘材料的平均粒度、直径或其他尺寸可以在约1nm至约200nm的范围内。

可以通过分散剂在其表面处使导电纳米材料31(或半导体材料，如果使用的话)稳定。在一个示例中，分散剂是弱结合的配体，其钝化导电纳米材料31的表面。这些弱结合的配体可以是通过磺酸、膦酸、羧酸、二硫代羧酸，膦酸盐、磺酸盐、硫醇、羧酸盐、二硫代羧酸盐、胺或吡啶官能团连接到纳米材料表面的分子。例如，弱结合配体可含有具有3-20个碳原子的烷基，其中上述部分中的一个位于烷基链的末端。这种分子的示例包括十二烷酸、三亚乙基四胺或另一种烷基胺、烷基硫醇或4-二甲基氨基吡啶。

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)、聚甲基乙烯基醚、聚(丙烯酸)(PAA)、非离子表面活性剂和高分子螯合剂。这些分散剂可通过化学和/或物理附着结合到元素过渡金属纳米材料的表面。化学键合可包括共价键、氢键、配位络合键、离子键或其组合。物理附着可包括通过范德瓦尔力、偶极-偶极相互作用或其组合的附着。

在示例中，电子剂30可以是银墨水，其包括通过分散剂分散的银纳米颗粒。市售银墨水的示例包括可从Mitsubishi Paper Mills 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NovaCentrix^TMJS-B40G以及其他。

电子剂30中的导电纳米材料31(或其他合适的导电、半导电和/或绝缘材料)的浓度可以变化。然而，由于较大量的导电材料沉积在构建材料16上，较高的导电材料浓度可以提供更好的导电性。当使用较低的导电材料浓度时，可以施加更多的电子剂30以获得所需量的导电材料31，并且因此，在3D部件50的导电区域52中具有期望的导电量。作为示例，为了实现期望的导电性，电子剂30可包括至少15wt％的银纳米颗粒，并且可以施加足以在导电区域52中包括至少20wt％的银纳米颗粒的量。在其他示例中，电子剂30可包括相对于电子剂30的总重量的约5wt％至约50wt％的导电纳米材料31(或其他合适的导电、半导电和/或绝缘材料)。在其他示例中，电子剂30可包括相对于电子剂30的总重量的约10wt％至约30wt％的导电纳米材料31(或其他合适的导电材料)。

除了导电材料31(或其他合适的导电、半导电和/或绝缘材料)之外，电子剂30的含水配方还可包括水、共溶剂、表面活性剂、pH调节剂、杀菌剂和/或抗结垢剂。

合适的共溶剂的示例包括2-吡咯烷酮，N-甲基吡咯烷酮、1-(2-羟乙基)-2-吡咯烷酮、1,6-己二醇或其他二醇(例如，1,5-戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇等)、三甘醇、四甘醇、三丙二醇甲醚等，或它们的组合。无论是单独使用还是组合使用，共溶剂的总量为电子剂30的总wt％的约1wt％至约60wt％。

合适的表面活性剂的示例包括基于炔二醇化学的自乳化的非离子润湿剂(例如，来自Air Products and Chemicals，Inc.的

SEF)，非离子含氟表面活性剂(例如，来自DuPont的

含氟表面活性剂，以前的称为ZONYL FSO)及其组合。在其他示例中，表面活性剂是乙氧基化低泡沫润湿剂(例如，来自Air Products andChemical Inc.的

或

)或乙氧基化润湿剂和分子消泡剂(例如，来自Air Products and Chemical Inc.的

)。其他合适的表面活性剂包括非离子润湿剂和分子消泡剂(例如，来自Air Products and ChemicalInc.的

)或水溶性非离子表面活性剂(例如来自The Dow ChemicalCompany的TERGITOL^TM TMN-6)。在一些示例中，可能需要使用亲水亲油平衡值(HLB)小于10的表面活性剂。

无论使用单一表面活性剂还是使用表面活性剂的组合，电子剂30中表面活性剂的总量可以基于电子剂30的总wt％为约0.5wt％至约1.5wt％的范围。

pH调节剂可用于控制电子剂30的pH。例如，可以使用pH调节剂的(电子剂30的总wt％的)0wt％至约2wt％。

合适的抗微生物剂的示例包括1,2-苯并异噻唑啉-3-酮的水溶液(例如来自ArchChemicals，Inc.的GXL)、季铵化合物(例如，均来自Lonza Ltd.Corp.的

2250和2280、

以及

)、以及甲基异噻唑酮的水溶液(例如，来自The Dow Chemical Co.的

)。抗微生物剂或抗微生物剂可以为相对于电子剂30的总wt％的约0.1wt％至约5wt％的任何量范围。

抗结垢剂可以包括在电子剂30中。结垢是指将干墨(例如电子剂30)沉积在热喷墨打印头的加热元件上。包括抗结垢剂以帮助防止结垢的累积。合适的抗结垢剂的示例包括油酸-3-磷酸酯(例如，可商购自CRODAFOS TM03A或来自Croda的CRODAFOS^TM O3A或者CRODAFOS^TM N-3酸)，或油酸-3-磷酸酯和低分子量(例如，<5,000)聚丙烯酸聚合物的组合(例如，可从Lubrizol商购获得的CARBOSPERSE^TMK-7028聚丙烯酸酯)。无论使用单一抗结垢剂还是使用抗结垢剂的组合，电子剂30中抗结垢剂的总量可以为基于电子剂30的总wt％的约0.1wt％至约5wt％的范围。

熔融剂32的示例是水基分散体，包括辐射吸收粘合剂(即活性材料)。熔融剂32中活性材料的量可取决于活性材料的吸收程度。在示例中，熔融剂32可以包括活性材料并且被施加以足以包括3D部件50中的至少0.01wt％活性材料的量。当活性材料是黑色时，即使这么低的量也可以产生黑色部件。较高的重量百分比可能会使颜色变暗。

活性材料可以是任何红外光吸收着色剂。在示例中，活性材料是近红外光吸收剂。任何近红外着色剂(例如，由Fabricolor、Eastman Kodak或Yamamoto生产的那些)可用于熔融剂32。作为一个示例，熔融剂32可以是包括炭黑作为活性材料的油墨配方。这种油墨配方的示例是商业上已知

的CM997A、516458、C18928、C93848、C93808等，所有这些都可从Hewlett-PackardCompany获得。作为另一个示例，熔融剂32可以是包括近红外吸收染料作为活性材料的油墨配方。这种油墨配方的示例描述于美国专利No.9,133,344中，该专利全文以引用的方式并入本文。近红外吸收染料的一些示例是水溶性近红外吸收染料，其选自由以下及其混合物构成的组中：

在上述配方中，M可以是二价金属原子(例如，铜等)或者可以具有OSO₃Na轴向基团，如果金属超过二价(例如，铟等)，则填充任何未填充的化合价，R可以是任何C1-C8烷基(包括取代的烷基和未取代的烷基)，而Z可以是抗衡离子，使得近红外吸收染料的总电荷是中性的。例如，抗衡离子可以是钠、锂、钾、NH 4+等。

近红外吸收染料的一些其他示例是疏水性近红外吸收染料，其选自由以下及其混合物构成的组中：

对于疏水性近红外吸收染料，M可以是二价金属原子(例如，铜等)或可以包括具有Cl、Br或OR'的金属(R'＝H、CH₃、COCH₃、COCH₂COOCH₃、COCH₂COCH₃如果金属超过二价，则轴向基团填充任何未填充的化合价，而R可以是任何C1-C8烷基(包括取代的烷基和未取代的烷基)。

熔融剂32是水性制剂，其还可包括任何先前列出的共溶剂、表面活性剂、pH调节剂、抗微生物剂和/或抗结垢剂(除了wt％是基于熔融剂32的总wt％)。熔融剂32的含水性质使得熔化剂32能够至少部分地渗透到构建材料16的层58中。在熔融剂32中存在共溶剂和/或表面活性剂可以有助于获得特定的润湿行为。

如上所述，图2A到图2C所示的示例方法涉及选择性地施加电子剂30和熔融剂32并且将构建材料16曝光于电子辐射以最终形成熔融层56。通常期望熔融层56是机械性强的并且对于导电区域52展现充足的电性能用于其中将形成3D部件50的施加。曝光于高热量会创建机械性强的部件，但是也会负面地影响电性能，例如导电性。在该方法的这一示例中，电子剂30被施加在多个遍中，熔融剂32被施加的单个遍中，并且几个加热事件在整个遍中执行，而且遍和事件的顺序被控制以便控制所形成的熔融层56的机械性能和电性能。

在示例中，为了控制导电或者半导电性能，电子剂30可以在几个打印变数(2或者更多)中以最大负载被施加，并且熔融剂32可以仅在最终的打印变数中被施加(以使得当利用高吸收活性材料时不会发生辐射吸收)。在其他示例中，为了控制导电或者半导电性能，可以选择分配足够高的滴注量的电子剂30的施加器28A，以在不利用最大负载的情况下实现期望的导电率。

为了控制机械性能，利用适合数量的加热事件，但是该加热事件在整个打印变数之间扩散开以避免过热并且管理热分布。

作为这一方法的示例，可以在选择性地施加电子剂30或者熔融剂32之前执行一个或两个加热事件。可以执行加热事件以预热构建材料16，并且因而加热温度可以低于所使用的构建材料16的熔融点或者软化点。这样，所选择的温度将取决于所使用的构建材料16。作为示例，加热温度可以从低于构建材料16的熔融点或者软化点的大约5℃到大约50℃之间。可以使用任何合适的热源(例如，辐射源46、46’)来实现预热事件，其将所有构建材料16曝光于热。作为两个预热事件的示例，可以接通两个移动灯46并且将其一次递送到构建材料16上。

在预热之后，可以执行第一打印遍，在其间，电子剂30被选择性地施加在构建材料16中要变为熔融层56的导电区域52的部分上。在其他示例中，取决于包含在电子剂30内的电子材料的类型，电子剂30被选择性地施加在构建材料16中要变为半导电区域或者绝缘区域的部分上。电子剂30可以使用施加器28A进行分配，并且可以按照最大负载进行分配(例如，255连续色调(其指滴注的数量除以256，这将在每像素上取平均))。最大负载可以取决于打印分辨率、施加器28A、28B、28C、28D的滴重量、试剂的浓度、遍的数量、施加器28A、28B、28C、28D的有效打印槽以及构建材料层58的厚度。作为示例，对于1200*1200dpi(每英寸滴数)，可以使用15％固态电子剂30将140mg/cc的固态银分配在100nm厚的层58上，一个槽为三个遍，滴重为14ng。

第一打印遍可以与一个加热事件相关联。例如，就在电子剂30被分配之前、期间或者之后，构建材料16可以使用辐射源46、46’被曝光于加热事件。对于这一加热事件，移动灯46中的一个可以接通，或者可以使用头顶灯46’。可以期望的是，就在施加电子剂30之后发生加热事件，并且因而接通的灯46可以取决于其关于施加器28A的位置以及打印方向。

可以接着执行一个或多个附加的打印遍，在其间电子剂30被选择性分配，并且这些附加的打印遍中的每一个可以与加热事件相关联(例如，遍可以就在一个加热事件之后，或者就在一个加热事件之前，或者在相应的加热事件之后和之前)。当执行一个加热事件时，可以使用移动灯46和头顶灯46’中的一个，并且当执行两个加热事件时，可以接通两个移动灯46或者可以额接通头顶灯46’更长的时间段。

使用多个打印遍来增加施加到构建材料16的单个层的电子剂30的量(并且因而，在这一示例中，导电纳米材料31的量)。使用多个加热事件来应对由施加的大量电子剂30的冷却效应、蒸发来自施加的电子剂30的液体，在不熔融/固化构建材料16的情况下加热构建材料16(因为还没有分配熔融剂32)，和/或开始烧结纳米材料31以形成导电矩阵31’。加热事件的任意一个的时序可以部分地取决于构建材料16的熔融点或者软化点、施加到构建材料的任何试剂30、32、34、36的类型和量，等等。

由于导电材料31在尺寸上降低，材料31能够被烧结的温度也会降低。因此，在电子剂30中使用元素过渡金属纳米材料或者其他导电纳米材料31能够允许纳米材料31以相对低的温度烧结并且形成经烧结的纳米材料的导电矩阵31’。例如，电子剂30中的导电材料31能够以在熔融/固化(即，最终加热事件)期间达到的温度或者低于该温度进行烧结。在整个工艺中在加热事件中使用的特定温度可以取决于所使用的特定构建材料16的熔化、软化或者熔融温度而变化。在示例中，导电纳米材料31能够以范围从20℃到400℃的温度进行烧结，这可以在不使用熔融剂32的情况下在就在施加电子剂30之后的加热事件期间实现。如本文使用的，导电材料31能够被烧结的温度指的是材料31将变为烧结到一起、形成烧结材料的导电矩阵31’的最低温度。应该理解，在这一最低温度以上的温度也将导致材料31变为烧结。

应该理解，在打印遍/加热事件组合中的任意一个之后，并且在下一个打印遍之前，构建材料16可以被允许冷却到阈值温度。在一个示例中，冷却可以是被动冷却。用于被动冷却的机制可以是从层58的被加热部分离开的热辐射，对流到周围环境和/或导电到层58的较冷部分。当层58不是第一层(即，所形成的部件50的最底层)时，用于被动冷却的机制可以额外包括导电到位于层58之下的较冷的、先前熔融的层。被动冷却涉及系统10等待执行下一个打印遍，直到构建材料16的温度达到阈值温度。阈值温度通常在所使用的构建材料16的熔融点或者软化点以下大约10℃到大约100℃的范围之间。系统10可以包括温度传感器、热成像照相机、热偶等，以确定何时达到阈值温度。用于被动冷却的时序可以在不同的加热事件之后而不同，部分地取决于构建材料16的温度(其可以取决于在任何给定遍中施加的电子剂30的量)。

在这一示例方法的最终打印遍期间，电子剂30和熔融剂32被分配在构建材料层58的至少一部分上。这在图2A中描绘。在这一示例中，电子剂30和熔融剂30被分配在已经被暴露于电子剂30和加热事件的相同部分上。该部分将形成熔融层56的导电区域53(或者取决于所使用的电子剂30而形成半导电或绝缘区域)。电子剂30和熔融剂32二者能够渗入到构建材料颗粒16之间的空间中，如图2B所示。而且，应该理解，当发生最终的打印遍时，来自先前分配的电子剂30的导电纳米材料31中的一些可以已经被烧结，并且新施加的电子剂30和熔融剂32能够渗入到构建材料颗粒16和已经形成的导电过渡金属矩阵31’之间的空间中。

就在电子剂30的最终施加和熔融剂32的施加之前、期间或者之后，构建材料16能够被暴露于最终的加热事件，如图2C所示。在这一加热事件期间，熔融剂32通过从电磁辐射吸收能量并且将该能量转换为热而促进与其接触的构建材料颗粒16的熔融。这将构建材料16(与熔融剂32接触)的温度升高到构建材料16的熔融点或者软化点以上。这样，构建材料16一起熔融以形成经熔融的构建材料17的矩阵。当电子剂30和熔融剂32被施加在相同部分中时，电子剂30可以由于被分配的电子剂30的相对大的量而具有冷却效应，以实现期望的电性能。这样，所施加的熔融剂32的量应该考虑这一冷却效应，以使得所述部分被加热到构建材料16的熔融点或软化点或者该熔融点或软化点以上。类似地，当电子/熔融剂30’包括辐射吸收剂(进一步参照图4A-图4D进行讨论)时，包括在电子/熔融剂30’中的辐射吸收剂的量应该考虑到该电子/熔融剂30’的冷却效应，以使得该部分被加热到构建材料16的熔融点或软化点或者该熔融点或软化点以上。

此外，在最终的加热事件期间，电子剂30中的导电纳米材料31能够形成附加的导电矩阵31’，其变为与熔融的构建材料17互锁。

在图2C所示的示例中，整个熔融层56是导电的。

应该理解，参照图2A到图2C描述的各种遍和加热事件是在构建材料16的单个层58上执行的(即，在施加附加的构建材料16之前)。在形成熔融层56之后，构建材料16的新的层可以被施加到熔融层56上并且可以重复各种遍和加热事件以在熔融层56上形成另一熔融层。这些工艺可以被期望重复许多次以形成最终3D部件50。

图3A到图3D示出了该方法的另一示例。这一示例与参照图2A到图2C描述的示例类似，除了熔融剂32被施加以形成导电区域52和绝缘区域54二者，并且细化剂34被施加用于热管理。

如图3A所示，这一示例方法涉及施加构建材料16。构建材料16可以被施加以形成先前描述的层58。

在施加构建材料16之后，电子剂30在多个遍中被选择性地施加到构建材料层58的部分60上，熔融剂32在单个遍中被选择性地施加到部分60和另一部分62，细化剂34在单个遍或者多个遍中被施加到至少部分62，并且在整个遍中执行几个加热事件。遍和加热事件的顺序被控制以控制所形成的熔融层56’的机械性能和导电性能。应该理解，图3A到图3D具体阐释了该方法的最终打印遍和加热事件以形成熔融层56’。

在示例中，为了控制导电或者半导电性能，电子剂30在几个打印遍(2或者更多)中被以最大负载施加，并且熔融剂32仅在最终打印遍中施加(以使得当利用高吸收活性材料时在每一个加热事件期间不发生辐射吸收)。在其它示例中，为了控制导电或者半导电性能，可以选择分配电子剂30的足够高的滴重量的施加器28A，以在不利用最大负载的情况下实现期望的导电率。

为了控制机械性能，利用适合数量的加热事件，但是加热事件在整个打印遍中分散开以避免过热并且管理热分布。而且，为了控制机械性能，利用细化剂34用于热管理(即，控制与其接触的构建材料16能够达到的最大温度)。

作为这一方法的示例，可以在选择性地施加试剂30、32、34中的任意一个之前执行一个或两个加热事件。这一加热事件可以被执行以按照先前描述的方式预热构建材料16。

在预热之后，可以执行第一打印遍，在其间电子剂30被选择性地施加在构建材料16中要变为熔融层56’中的导电区域52的部分60上。电子剂30可以使用施加器28A进行分配，并且可以按照最大负载(例如，256连续色调)进行分配。第一打印遍可以涉及仅施加电子剂30、或者在部分60中施加电子剂30并且在部分62或者62和64中施加细化剂34。

可以使用诸如施加器28C的任何适合的施加器来选择性地施加细化剂34。

细化剂34可以仅仅是水。细化剂34也可以包括表面活性剂、共溶剂以及水的平衡。在一些示例中，细化剂34由这些组分构成，并且没有其他组分。在一些实例中，细化剂34进一步包括防同族试剂、抗微生物剂或者其组合。细化剂34的组分可以与上面参照电子剂30和/或熔融剂32描述的表面活性剂、共溶剂、防同族试剂和抗微生物剂类似。细化剂34也可以包括着色剂，但是应该理解，这一着色剂可以吸收用于加热和熔融的辐射，并且小于熔融剂32中的着色剂的程度。总之，细化剂34中的着色剂的加热效应小于由细化剂3的其他组分产生的冷却效应。当细化剂34被施加到部分62时(其最终也具有施加到其的熔融剂32)，着色剂会是期望的。

当在第一打印遍中使用时，细化剂34可以被施加以主动地冷却构建材料16中不具有施加到其的电子剂30的部分62、64。细化剂34也可以被施加以主动地冷却具有施加到其的电子剂30的部分60。细化剂34可以提供蒸发冷却效应，其在与第一打印遍相关联的加热事件期间降低与细化剂34接触的构建材料16的温度。在第一打印遍中，施加在部分62和部分64中的细化剂34的量可以相同。按照这一方式使用细化剂34可以不需要被动冷却，因为暴露于细化剂34的构建材料16在随后的加热事件期间被维持在阈值温度处或者该阈值温度以下。可选地，也可以使用被动冷却以确保暴露于细化剂34的构建材料16在该方法进行到另一打印遍之前处于或者低于阈值温度。当利用细化剂34时(与不利用时相比较)，在第一遍和加热事件之后的被动冷却的时间段可以变短。

第一打印遍可以与一个加热事件相关联。例如，就在电子剂30被分配或者电子剂30和细化剂34被分配之前、期间或者之后，其上可以具有试剂30或者30、34的构建材料16可以被暴露于使用辐射源46、46’的加热事件。

可以执行一个或多个附加的打印遍，在其期间电子剂30被选择性分配或者电子剂30和细化剂34被选择性分配，并且然后可以被执行，并且可以将这些附加的打印遍中的每一个与一个或多个加热事件组合。

使用多个打印遍来增加施加到构建材料16的单个层的电子剂30的量(并且因而在一些实例中增加导电纳米材料31的量)，并且在一些实例中施加细化剂34用于构建材料16的部分60、62、64的热管理。使用多个加热事件来应对可能由于施加的大量电子剂30带来的冷却效应、从施加的电子剂30蒸发液体、加热构建材料16或者在不熔融/固化构建材料16的情况下维持构建材料16的温度(因为还没有分配熔融剂32)，和/或开始烧结纳米材料31以形成导电矩阵31’。

如果在随后的遍中不使用细化剂34或者构建材料16温度在加热事件之后高于阈值温度，则应该理解，构建材料16可以被允许在下一个打印遍之前被动地冷却到阈值温度或者该阈值温度以下。部分地取决于构建材料16的温度，这可以取决于在任何给定遍中施加的电子剂30和/或细化剂34的量，在不同的加热遍之后，用于被动冷却的时序可以不同。而且，在该方法的这一示例中，可以使用多于一个阈值温度以确定下一遍的时序。例如，不同部分60、62、64可以具有不同的阈值温度。

在这一示例方法的最终打印遍期间，电子剂30被分配到部分60中(如图3A所示)；熔融剂32被分配到具有电子剂30的部分60上并且被分配在另一部分(62)上(如图3B所示)；并且细化剂34被分配在部分62上，并且在一些实例中，被分配在部分64上(如图3C所示)。

在这一示例中，电子剂30以及熔融剂32中的一些被分配在已经暴露于电子剂30和加热事件的相同部分60上。部分60将形成熔融层56’的导电区域52。电子剂30和熔融剂32二者能够渗入到部分60中的构建材料颗粒16之间的空间中，如图3B所示。而且，应该理解，当发生最终打印遍时，来自先前分配的电子剂30的导电纳米材料31中的一些可能已经被烧结，并且新施加的电子剂30和熔融剂32能够渗入到构建材料颗粒16和已经形成的导电矩阵31’之间的空间中(参见图3B)。

在这一示例中，熔融剂32中的一些也可以被分配到部分62上，其没有暴露于任何电子剂30并且可能已经在先前遍中暴露于细化剂34。部分62将形成熔融层56’的非导电区域或者绝缘区域54。熔融剂32能够渗入到部分62中的构建材料颗粒16之间的空间中，如图3B所示。应该理解，包括绝缘材料的电子剂30也能够被施加到部分62以形成绝缘区域54。

在这一示例中，熔融剂32和细化剂34中的一些被分配到相同部分62上。如上说述，部分62将形成熔融层56’的非导电或者绝缘区域54。所分配的熔融剂32的量足以吸收来自随后施加的电子辐射的辐射的期望量，并且被分配的细化剂34的量足以保持部分62中的构建材料16免于过热而不防止熔融。当在部分62中使用时，可以期望的是，细化剂34包含与熔融剂32的颜色匹配的着色剂，但是不吸收施加的电磁辐射或者不吸收用于发起熔融的足够的所施加的电磁辐射。

熔融剂32和细化剂34二者都能够渗入到部分62中的构建材料颗粒16之间的空间中，如图3C所示。

也如图3C所示，细化剂34可以被分配在部分64上。部分64不具有施加到其的任何熔融剂32，并且因而在最终的加热事件期间将不熔融并且将不是最终熔融层56’的部分。作为示例，部分64可以是熔融层56’的边缘边界的外侧(即，在3D打印期间熔融剂32被选择性沉积在构建材料16上的最外部分)。细化剂34在这些部分64中的选择性施加能够防止这些区中的构建材料16免于熔融并且也能够防止热流出(即，热量从被熔融的部分62传输)。

施加在部分62中和部分64中的细化剂的量取决于每一个部分62、64中的热条件。在这些部分62、64中，热条件可以取决于构建材料16、熔融剂32和/或热事件条件而变化。

在分配电子剂30、熔融剂32和细化剂34的最终遍之前、期间或者之后，所有构建材料16能够被暴露于最终加热事件，如图3D所示。在这一加热事件期间，熔融剂32通过吸收来自电磁辐射的能量并且将该能量转换为热而促进(在部分60和62中)与其接触的构建材料颗粒16的熔融。这将构建材料16(与熔融剂32接触)的温度升高为高于构建材料16的熔融点或者软化点。这样，构建材料16熔融到一起以形成熔融的构建材料17的矩阵。在部分62处的熔融的构建材料17形成熔融层56’的绝缘区域54。在部分60处，电子剂30中的导电纳米材料31能够形成附加的导电矩阵31’，其与熔融的构建材料17变为互锁。熔融的构建材料17和导电矩阵31’的组合形成熔融层56’的导电区域52。

在图3D所示的示例中，构建材料16中的一些(部分64处)保持未熔融。这一构建材料16可以被从熔融层56’移除，并且在一些实例中可以在另一3D打印工艺中被冲洗和重用。

应该理解，在构建材料16的单个层58上执行参照图3A到图3D描述的各种遍和加热事件(即，在施加附加的构建材料16之前)。在形成熔融层56’之后，构建材料16的新的层可以被施加到熔融层56’并且可以重复各种遍和加热事件以在熔融层56’上形成另一熔融层。这些工艺可以根据期望重复许多次以形成最终3D部件50。

在图3A到图3D所示的示例中，导电区域52可以在最后的打印遍和加热事件之前被熔融。这可以通过在较早的打印遍期间在部分60上分配熔融剂32来实现。在这些实例中，细化剂34可以在随后的打印遍中用在部分60中，以便保持部分60免受过熔融(例如，当熔融剂32高度吸收并且随后执行加热事件时)。并且在这些实例中，当期望熔融诸如部分62的另一部分时，可以在没有加热事件的情况下执行随后的打印遍，直到最终的打印遍。

图3E、图3A、图3F和图3G中还示出了所述方法的另一示例。这一示例与参照图3A到图3D描述的示例相似，除了在电子剂30的任何施加之前施加活化剂36。尽管这一示例利用活化剂36，但是应该理解，活化剂36的使用部分地取决于所使用的电子剂30。当材料31不具有钝化表面时，当与较高熔融点的构建材料16组合使用局部加热时，或者当电子剂30不要求物理或者化学变换以实现期望的电性能时(例如，当电子剂30包括PEDOT:PSS作为导电材料31时)，可以不利用活化剂36。

在这一示例中，活化剂36在多个遍中并且在电子剂30之前被选择性地施加到构建材料层58的部分60，电子剂30在多个遍中被选择性地施加到部分60，熔融剂32在单个遍中被选择性地施加到部分60和另一部分62中，细化剂34在单个遍或者多个遍中被施加到至少部分62中，并且在整个遍中执行几个加热事件。遍和加热事件的顺序被控制以便控制所形成的熔融层56”的机械性能和电性能。应该理解，图3E和图3A一起描绘了第一打印遍的示例，图3E、图3A和图3F一起描绘了最终打印遍的示例，并且图3G描绘了最终加热事件以形成熔融层56”的示例。

为了控制导电性能或者半导电性能，活化剂36和电子剂30在几个打印遍(2或者更多)中被以最大负载施加，并且熔融剂32仅在最终打印遍中被施加(以使得当活性材料高度吸收时在每一个加热事件期间不发生辐射吸收)。在用于控制导电或者半导电性能的其他示例中，可以选择分配足够高滴重量的电子剂30的施加器28A以在不利用最大负载的情况下实现期望的导电性。为了控制机械性能，利用适合数量的加热事件，但是加热事件在整个打印遍中扩散开以便避免过热并且管理热分布。并且为了控制机械性能，利用细化剂34来进行热管理。

如图3E所示，这一示例方法涉及施加构建材料16。构建材料16可以被施加以形成先前描述的层58。

作为这一方法的示例，可以在选择性地施加试剂30、32、34和36中的任意一个之前执行一个或两个加热事件。可以执行这一加热事件以按照先前描述的方式预热构建材料16。

在预热之后，可以执行第一打印遍，在其期间活化剂36被选择性地施加到构建材料16中要变为熔融层56”中的导电区域52的部分60上。第一打印遍可以涉及仅施加活化剂36，施加活化剂和36和电子剂30二者，或者在部分60中施加活化剂36和电子剂30并且在部分62或者62和64或者60、62和64中施加细化剂34。

在施加构建材料16之后，活化剂36被选择性地施加到将施加电子剂30的部分60，如图3E所示。活化剂36可以使用诸如施加器28D的任何合适的施加器进行选择性地施加。

活化剂36是预处理化合物，其可以在电子剂30包括在导电纳米材料31(或者其他导电、半导电和/或绝缘材料)的表面处分配试剂时使用。活化剂36包括能够与分配试剂反应以从纳米材料31去除分配试剂的金属盐。分配试剂的去除能够增加导电纳米材料31之间的烧结并且改善由烧结的纳米材料31形成的矩阵31’的导电性。这样，金属盐能够用于使纳米材料31活化。

可用于活化剂36的金属盐的示例包括氯化物盐、溴化物盐和碘化物盐。氯化物、溴化物或碘化物盐可以是碱金属盐或碱土金属盐。一些具体示例包括氯化钾、氯化钠、氯化锂、氯化钙、盐酸盐、氯化镁、氯化锰、氯化锌、氯化镍、氯化钴、氯化铁、溴化钾、溴化钠、溴化锂、碘化钾、钠碘化物、碘化锂及其组合。

活化剂36可以是包含至少金属盐的水溶液。在示例中，活化剂36可以由水和金属盐组成。在另一个示例中，除水和金属盐之外，活化剂36还可包括其他组分。例如，活化剂36可包括上文关于电子剂30和/或熔融剂32所述的表面活性剂、共溶剂、抗结垢剂和抗微生物剂中的任何一种或多种。

金属盐可以以有效从电子墨水中的纳米材料31去除分散剂，并有助于使用电子剂30形成导电区域52的浓度存在于活化剂36中。在一个示例中，活化剂36中金属盐的浓度的范围可以为约0.1wt％至约15wt％(基于试剂36的总wt％)。在另一个示例中，金属盐浓度的范围可以为从约0.5wt％至约10wt％。在又一个示例中，金属盐浓度的范围可以为约1wt％至约5wt％。

尽管图3E示出了在3D打印方法期间活化剂36的施加，但是应当理解，活化剂36可以在用于3D打印系统10之前被分配到构建材料16上。因此，活化剂36可用于对构建材料16进行预处理。

在将活化剂36施加到构建材料16的部分60之后(在打印期间或对构建材料16进行预处理)，可以执行加热事件。该加热事件可用于在施加电子剂30之前对活化剂36进行干燥。该加热事件可以是活动的，因为辐射源46、46’在构建材料平台12上通过或者被打开。当构建材料平台12被预热到可以使来自活化剂36的液体干燥的高温时，可以在施加电子剂30之前不执行加热事件。

然后该方法移至图3A，其示出了电子剂30在部分60上的选择性施加。在该示例中，当电子剂30被施加在部分60上时，纳米材料31可以接触先前施加的金属盐，其可以从纳米材料31中去除分散剂并使它们更适合于烧结。

当在第一遍中单独施加活化剂36时(其与加热事件相关联)，第二遍可涉及在部分60中施加电子剂30，无论是否施加细化剂34来主动冷却构建材料16中的电子剂30不施加到其上的部分62、64。在该示例中，第二遍可以与一个或两个加热事件相关联。

当活化剂36和电子剂30在第一遍中一起施加时，细化剂34也可以被施加(在第一遍期间)以主动冷却构建材料16中的电子剂30不施加到其上的部分62、64。在该示例中，第一遍可以与一个或两个加热事件相关联。

在这些示例中，细化剂34也可以用在部分60中以保持其上具有电子剂30的部分不会过热。

当在第一遍或第二遍打印中使用时，细化剂34可以提供蒸发冷却效果，其降低在结合第一打印遍或第二打印遍发生的加热事件期间与细化剂34接触的构建材料16的温度。细化剂34的使用可以消除对被动冷却的需要，因为暴露于细化剂34的构建材料16在随后的加热事件期间保持在阈值温度或低于阈值温度。或者，也可以使用被动冷却，以便确保在方法进行另一打印遍之前，暴露于细化剂34的构建材料16处于或低于阈值温度。

然后可以执行一个或多个额外的打印遍，在此期间选择性地分配活化剂36和电子剂30，或者可以选择性地分配活化剂36、电子剂30和细化剂34，并且这些额外的打印遍中的每个可以与一个或两个加热事件相关联。利用这些额外的打印遍中的任何一个，可以在施加活化剂36之后进行加热事件以使试剂36干燥。

多个打印遍用于增加施加于单层构建材料16的活化剂36和电子剂30的量(并因此增加导电纳米材料31的量)，并且在一些实例中，用于施加细化剂34以用于对构建材料16的部分62、64进行热管理。多个加热事件用于从施加的活化剂36蒸发液体，以抵消可能由施加的大量电子剂30引起的冷却效果，从所施加的电子剂30蒸发液体，加热构建材料16或在不熔融/固化构建材料16的情况下，保持构建材料16的温度(因为尚未分配熔融剂32)，和/或开始烧结纳米材料31以形成导电基质31’。

如果在随后的遍中未使用细化剂34或者在加热事件之后构建材料16的温度高于阈值温度，则应该理解可以允许构建材料16在下一打印遍之前被动地冷却到阈值温度或低于阈值温度。

在该示例性方法的最终打印遍期间，将活化剂36和电子剂30分配到部分60中(如图3E和3A所示)；熔融剂32用活化剂36和电子剂30分配在部分60上，并被分配在另一部分62上(如图3F所示)；并且细化剂34被分配在部分62上，并且在一些实例中，被分配在部分64上(如图3F所示)。

在该示例中，将活化剂36、电子剂30和一些熔融剂32分配到已经暴露于活化剂36、电子剂30和加热事件的相同部分60上。部分60将形成熔融层56”的导电区域52。试剂36、30、32能够渗入到部分60中的构建材料颗粒16之间的空间，如图3F所示。此外，应当理解，当最终的打印遍发生时，来自先前分配的电子剂30的导电纳米材料31中的一些可能已经烧结，并且新施加的活化剂36、电子剂30和熔融剂32能够渗入到在构建材料颗粒16和已形成的导电基质31’之间的空间中(参见图3F)。

在该示例中，熔融剂32中的一些也分配到部分62上，部分62不暴露于任何活化剂36和电子剂30，并且可能在先前的遍中暴露于细化剂34。部分62将形成熔融层56”的非导电或绝缘区域54。熔融剂32能够渗透到部分62中的构建材料颗粒16之间的空间中，如图3F所示。

在该示例中，熔融剂32和细化剂34中的一些被分配到相同的部分62上。如上所述，部分62将形成熔融层56”的非导电或绝缘区域54。分配的熔融剂32的量足以从随后施加的电磁辐射吸收所需的辐射量，并且分配的细化剂34的量足以使部分62中的构建材料16免于过热而不会阻碍熔融。当在部分62中使用时，可能希望细化剂34包含与熔融剂32的颜色匹配，但不吸收所施加的电磁辐射或者不吸收足够开始熔融的所施加的电磁辐射的着色剂。

熔融剂32和细化剂34都能够渗透到部分62中的构建材料颗粒16之间的空间中，如图3F所示。

同样如图3F所示，可以将细化剂34分配到部分64上。在部分64上没有施加任何熔融剂32，并且部分64因此在最终加热事件期间不会熔融并且将不是最终熔融层56’的一部分。作为示例，一个或多个部分64可以在熔融层56”的边缘边界之外。在这些部分64中选择性地施加细化剂34可以防止这些区域中的构建材料16熔融并且还可以防止热泄放(即，从熔融的部分62传递热量)。

在分配活化剂36、电子剂30、熔融剂32和细化剂34的最终遍之前、期间或之后，所有构建材料16可以暴露于最终加热事件，如图3G所示。在该加热事件期间，熔融剂32通过吸收来自电磁辐射的能量并将能量转换成热量，促进与之接触的构建材料颗粒16(即，在部分60和62中)的熔融。这使构建材料16(与熔融剂32接触)的温度升高到构建材料16的熔点或软化点以上。这样，构建材料16熔融在一起以形成熔融构建材料17的基质。在部分62处的熔融构建材料17形成熔融层56”的绝缘区域54。在部分60处，电子剂30中的导电纳米材料31可以形成与熔融构建材料17互锁的附加导电矩阵31’。该熔融构建材料17和导电矩阵31’的组合形成熔融层56”的导电区域52。

在图3G所示的示例中，构建材料16中的一些(在部分64处)保持未熔融。该构建材料16可以从熔融层56’移除，并且在一些实例中，可以在另一个3D打印过程中被洗涤和重复使用。

应理解，参考图3E、图3A、图3F和图3G描述的各种遍和加热事件在构建材料16的单层58上执行(即，在施加另外的构建材料16之前)。在形成熔融层56”之后，可以将构建材料16的新层施加到熔融层56”，并且可以重复各种遍和加热事件以在熔融层56”上形成另一个熔融层。这些过程可以需要重复多次以形成最终的3D部件50。

图2和图3中所示的示例讨论了在最终打印遍中分配熔融剂32以避免过度熔融。然而，当熔融剂32包括吸收较少的活性材料(即，在单个加热事件中不能吸收足够的辐射以达到构建材料16的熔融温度)时，熔融剂32可以施加于其他打印遍的一个或更多中。在这些实例中，可以在电子剂30之前或与电子剂30一起施加熔融剂32。同样在这些实例中，可以选择加热事件的数量和条件，使得与熔融剂32接触的部分60、62将在完成该方法之后熔融。更进一步地，在这些实例中，可以不使用被动和主动冷却(例如，细化剂34)，部分是因为熔融剂32在该方法的过程中使部分60、62熔融而不吸收太多的辐射。

该方法的又一个示例在图4A至图4D中示出。除了电子/熔融剂30’还用作熔融剂之外，该示例类似于参考图3E、图3A、图3F和图3G描述的示例。因此，电子/熔融剂30’的这个示例包括任何前述辐射吸收粘合剂(即活性材料)。

在该示例中，活化剂36可以在多次遍中选择性地施加到构建材料层58的部分70，并且在电子剂30之前，电子/熔融剂30’在多次遍中选择性地施加到该部分70，熔融剂32在单遍或多遍中选择性地施加到另一部分72，细化剂34在单遍或多遍中施加到至少部分72上，并且在所有遍中执行了多次加热事件。控制遍和加热事件的顺序以便控制形成的熔融层56”的机械性能和导电性能。应理解，图4A至图4D描绘了最终打印和最终加热事件的示例以形成熔融层56”。

为了控制导电性能，可以在若干打印遍(2或更多)中施加活化剂36和电子/熔融剂30’，电子/熔融剂30’可以以相对低的负载施加，以便不在整个过程中吸收过多的辐射并因此对构建材料16过度熔融，并且加热事件可以相对快速，以便不在整个过程中对与电子/熔融剂30’接触的构建材料16过度熔融。为了控制机械性能，使用了适当数量的加热事件，但是加热事件在整个打印遍中展开以避免过热并管理热分布。同样为了控制机械性能，细化剂34用于热管理。

如图4A所示，该示例性方法涉及施加构建材料16。可以施加构建材料16以形成如前所述的层58。

作为该方法的示例，可以在选择性地施加试剂30’、32、34、36中的任何一个之前执行一个或两个加热事件。可以执行该加热事件以以前述方式来预热构建材料16。

在预热之后，可以执行第一打印遍，在此期间，至少活化剂36选择性地施加在构建材料16的将成为熔融层56”中的导电区域52的部分70上。第一打印遍可以包括单独施加活化剂36，施加活化剂36和电子/熔融剂30’，或者在部分70中施加活化剂36和电子/熔融剂30’并且在部分72中施加细化剂34。

在将活化剂36施加到构建材料16的部分70之后(在打印期间或对构建材料16进行预处理)，可以执行加热事件。该加热事件可用于在施加电子/熔融剂30’之前使活化剂36干燥。该加热事件可以是活动的，因为辐射源46、46’在构建材料平台12上通过或者被打开。当构建材料平台12被预热到可以使来自活化剂36的液体干燥的高温时，可以在施加电子剂30之前不执行加热事件。

然后可以将电子/熔融剂30’分配到部分70上。在该示例中，当电子/熔融剂30’施加在部分70上时，纳米材料31可以与先前施加的金属盐接触，其可以从纳米材料31中去除分散剂并使它们更适合于烧结。

当在第一遍中单独施加活化剂36时(其与加热事件相关联)，第二遍可涉及在部分70中施加电子/熔融剂30’，无论是否施加细化剂34来主动冷却构建材料16中的电子剂30不施加到其上的部分72。在该示例中，第二遍可以与一个或两个加热事件相关联。

当在第一遍中将活化剂36和电子/熔融剂30’一起施加时，也可以施加细化剂34(在第一遍期间)以主动冷却构建材料16中的电子/熔融剂30’不施加到其上的部分72。在该示例中，第一遍可以与一个或两个加热事件相关联。

当在第一打印遍或第二打印遍中使用时，细化剂34可以提供蒸发冷却效果，其降低在第一打印遍或第二打印遍之后的加热事件期间与细化剂34接触的构建材料16的温度。细化剂34的使用可以消除对被动冷却的需要，因为暴露于细化剂34的构建材料16在随后的加热事件期间保持在阈值温度或低于阈值温度。可替换地，也可以使用被动冷却，以便确保在方法进行另一打印遍之前，暴露于细化剂34的构建材料16处于或低于阈值温度。

此外，由于电子/熔融剂30’包括辐射吸收剂，因此在最终加热事件之前发生的加热事件(例如，在与第一打印遍、第二打印遍等相关联的加热事件期间)不应该使与电子/熔融剂30’接触的构建材料16完全熔融。这可以通过缩短在最终加热事件之前发生的加热事件，或者在打印遍的每个中施加较低负载量的电子/熔融剂30’，或者通过在部分70中施加细化剂34来实现。在整个方法中施加的电子/熔融剂30’的负载量将适合于形成导电区域52，然而，在每遍期间施加的单独负载将不允许部分70中的构建材料16完全熔融直到最终加热事件执行。

然后可以执行一个或多个额外的打印遍，在此期间选择性地分配活化剂36和电子/熔融剂30’，或者选择性地分配活化剂36、电子/熔融剂30’和细化剂34，并且这些额外的打印遍中的每个可以与一个或两个加热事件相关联。利用这些额外的打印遍中的任何一个，可以在施加活化剂36之后进行加热事件以使试剂36干燥。

多个打印遍用于增加施加于单层构建材料16的活化剂36和电子/熔融剂30’的量(并因此增加导电纳米材料31以及活性材料的量)，并且在一些实例中，用于施加细化剂34以用于对构建材料16的部分70、72进行热管理。多个加热事件用于从施加的活化剂36蒸发液体，从所施加的电子/熔融剂30’蒸发液体，以加热构建材料16或在不熔融/固化构建材料16的情况下，保持区域72中的构建材料16的温度(因为尚未分配熔融剂32)，和/或开始熔融与电子/熔融剂30’接触的构建材料16并且开始烧结纳米材料31以形成导电基质31’。

如果在随后的遍中未使用细化剂34或者在加热事件之后构建材料16的温度高于阈值温度，则应该理解可以允许构建材料16在下一打印遍之前被动地冷却到阈值温度或低于阈值温度。

在该示例性方法的最终打印遍期间，将活化剂36和电子/熔融剂30’分配到部分70中(如图4A-图4C所示)；熔融剂32分配在部分72上(如图4B-图4C所示)；并且细化剂34被分配在部分72上(如图4B-图4C所示)。

在该示例中，将活化剂36、电子/熔融剂30’分配到已经暴露于活化剂36、电子/熔融剂30’和加热事件的相同部分70上。部分70将形成熔融层56”的导电区域52。试剂36、30’能够渗入到部分70中的构建材料颗粒16之间的空间，如图4C所示。此外，虽然未示出，但是应当理解，当最终的打印遍发生时，来自先前分配的电子/熔融剂30’的导电纳米材料31中的一些可能已经烧结，并且与先前分配的电子/熔融剂30’接触的构建材料16中的一些可能已经熔融。在该实例中，新施加的活化剂36、电子剂30和熔融剂32能够渗入到在任何剩余的构建材料颗粒16和已形成的导电基质31’之间的空间中。

在该示例中，熔融剂32和细化剂34中的一些被分配到相同的部分72上。如上所述，部分72将形成熔融层56”的非导电或绝缘区域54。分配的熔融剂32的量足以从随后施加的电磁辐射吸收所需的辐射量，并且分配的细化剂34的量足以使部分72中的构建材料16免于过热而不会阻碍熔融。当在部分72中使用时，可能希望细化剂34包含与熔融剂32的颜色匹配，但不吸收所施加的电磁辐射的着色剂。

熔融剂32和细化剂34二者都能够渗透到部分72中的构建材料颗粒16之间的空间中，如图4C所示。

虽然未示出，可以将细化剂34分配到构建材料16的不是最终熔融层56’的一部分的另一部分64上。在这些部分上没有施加任何电子剂或者熔融剂32，并且因此不会熔融。作为示例，这些部分可以在熔融层56”的边缘边界之外。在这些部分64中选择性地施加细化剂34可以防止这些区域中的构建材料16熔融并且还可以防止热泄放(即，从熔融的部分70或者72传递热量)。

在分配活化剂36、电子/熔融剂30’、熔融剂32和细化剂34的最终遍之前、期间或之后，所有构建材料16可以暴露于最终加热事件，如图4D所示。在该加热事件期间，熔融剂32通过吸收来自电磁辐射的能量并将能量转换成热量，促进与之接触的构建材料颗粒16(即，在部分72中)的熔融并且电子/熔融剂30’促进与之接触的构建材料颗粒16(即，在部分70中)的熔融。这使构建材料16(与熔融剂32和/或电子/熔融剂30’接触)的温度升高到构建材料16的熔点或软化点以上。这样，构建材料16熔融在一起以形成熔融构建材料17的基质。在部分72处的熔融构建材料17形成熔融层56”的绝缘区域54。在部分70处，电子/熔融剂30’中的导电纳米材料31可以形成与熔融构建材料17互锁的附加导电矩阵31’。该熔融构建材料17和导电矩阵31’的组合形成熔融层56”的导电区域52。

应该理解，参考图4A到图4D描述的各种遍和加热事件可以在构建材料16的单层58上执行(即，在施加另外的构建材料16之前)。在形成熔融层56”之后，可以将构建材料16的新层施加到熔融层56”，并且可以重复各种遍和加热事件以在熔融层56”上形成另一个熔融层。这些过程可以需要重复多次以形成最终的3D部件50。

在本文公开的任何示例中，最终部件50可以暴露于表面修整技术，其涉及六个额外的加热事件。已经发现，通过将最终部件50的最外层暴露于六个额外的加热事件，最终部件50的表面光洁度在美学上令人愉悦，并且导电区域52的导电性不会受到有害影响。这些加热事件允许最终部件的表面处的构建材料16流动以形成光滑表面。这些加热事件不会有害地影响在表面下方或表面处形成的导电区域(或其他电子区域)。

同样在本文公开的任何示例中，可以在形成熔融层56、56’、56”之后分配电子剂30或包括材料31的电子/熔融剂30’。这可能是期望的以在熔融层56、56’、56”之间形成薄膜、导电、半导电或绝缘电子特征。

本文公开的任何示例可用于形成3D部件50的导电区域52。导电区域52可具有用于形成电子部件的足够的导电性。可以以各种方式调节导电区域52的电阻。例如，电阻可能受到何时分配活性材料和分配多少活性材料(在熔融剂32和/或电子/熔融剂30’中)、整个过程中加热事件的数量和位置(以便构建材料16不会过热或过度熔融)、活化剂36中金属盐的类型，试剂30、30’中导电材料的类型、试剂30、30’中导电材料的浓度、分配的活化剂36的量、分配的试剂30、30’的量、导电区域52的横截面和长度等的影响。当通过墨水注入来分配活化剂36和试剂30、30’时，通过改变打印速度、落锤重量、发射试剂的槽的数量、以及每个构建材料层58打印的遍，可以调节分配的量。在某些示例中，导电区域52可以具有从大约1欧姆至约5兆欧的范围。

如上所述，通过将足够量的导电材料(例如，纳米材料31)分配到构建材料16上，可以实现足够的导电性。在一些示例中，每导电区域52的体积足够质量的导电材料可用于实现导电性。例如，每导电区域52的体积的导电材料的质量可以大于1mg/cm³、大于10mg/cm³、大于50mg/cm³、或大于100mg/cm³。在特定示例中，每导电区域52的体积的导电材料的质量可以大于140mg/cm³。在进一步的示例中，每导电区域52的体积导电材料的质量可以从1mg/cm³至1000mg/cm³、从10mg/cm³至1000mg/cm³、从50mg/cm³至500mg/cm³、或从100mg/cm³至500mg/cm³。

在本文公开的示例中，机械性能可以使得最终的层或部件展现出散装材料的性质的至少80％。例如，部件可以具有1050MPa的模量。

此外，可以修改本文公开的方法以创建除导电电子组件之外的电子组件。例如，可以分配电子剂30以创建电阻组件。为了控制电阻特性，可以以减小的负载、减少的打印遍等施加包括导电材料31的电子剂30。对于另一个示例，可以分配电子剂30以创建绝缘组件。为了控制绝缘特性，电子剂30可以包括绝缘材料，并且可以控制分配的负载和/或滴注重量以实现期望的绝缘。

应当理解，虽然本文已经提供了该方法的若干示例，但是多个打印遍和多个加热事件的顺序可以变化，这至少部分地取决于正在使用的试剂30、30’、32、34、36。各种部分60、62、64、70、72的热条件在整个方法中可以是不同的(部分是因为使用了不同的试剂)，并且因此在整个方法中可以使用不同的热循环。当使用试剂30、30’、32、34、36时，以及当与使用某些试剂30、30’、32、34、36结合使用加热事件时，可以通过所使用的试剂30、30’、32、34、36的量来控制热循环。如各种示例中所述，打印遍和加热事件的顺序可以以任何合适的方式变化，以便实现部件50的特定机械强度和部件50的一个或多个区域52的特定导电率。

图6中描绘了用于形成三维(3D)打印电子部件的方法100的示例。应当理解，图6中示出的示例方法，其变型等在上面详细讨论过。

方法100包括施加构建材料(在附图标记102处)，并且在构建材料的一部分上在多遍中选择性地施加电子剂(在附图标记104处)。将熔融剂选择性地施加在构建材料的一部分上(在附图标记106处)。方法100还包括在多个加热事件中将构建材料暴露于辐射，其中在多个加热事件中的至少一个加热事件期间，与熔融剂接触的构建材料的部分熔融以形成层的区域，并且其中该层的区域表现出电子特性(在附图标记108处)。

方法100还包括控制多遍、选择性地施加熔融剂和多个加热事件的顺序以控制层的机械特性和区域的电子特性(在附图标记110处)。

为了进一步示出本公开，本文给出了预期性比较实施例和实施例。应理解，提供这些实施例是为了说明的目的，而不应解释为限制本公开的范围。示例

预期性比较示例1

通过若干打印遍和加热事件制备熔融层。

所述材料包括：聚酰胺12构建材料、氯化钠活化剂(AA)、银纳米粒子电子剂(EA)、炭黑熔融剂(FA)和水作为细化剂(DA)。导电区域将由AA和EA形成，而非导电区域将由FA和DA形成。

打印系统包括7个墨水/流体通道以分配试剂，以及位于容纳渠道的滑架任一端的前灯和后灯。当从右向左打印时，前灯在尾灯之前暴露于构建材料平台。在第1次和第3次打印遍和相关联的加热事件之后，执行受控的冷却步骤。这涉及打印系统等待直到构建材料表面的温度冷却到或低于142℃的阈值温度，然后进行下一个打印遍/加热事件序列。

打印遍和加热事件在下表1和2中阐述。N指示试剂未被打印或特定的灯未被使用，而Y指示该试剂被打印或特定的灯被使用。

表1-打印遍

连续色调等级^a：是用于控制图像区域处的墨水/液体浓度的参数

表2-加热事件

	前灯	后灯
与第1遍的加热事件	Y	Y
			与第2遍的加热事件	Y	Y
与第3遍的加热事件	Y	Y
			与第4遍的加热事件	Y	N

该示例导致过度熔融部件。该部件机械强度高，并且由于强烈的加热条件而具有美学上令人愉悦的表面光洁度，但在导电区域中也具有不足的导电性。由于电子剂的负载减少(例如，与255连续色调的最大负载相比)和过度熔融导致电导率降低，这可能是由于在第一遍和第三遍打印中施加的熔融剂(这使得在几个加热事件期间的能量吸收)。过熔融部件的典型电阻大于850欧姆。

预期性比较示例2

通过若干打印遍和加热事件制备熔融层。

所述材料包括：聚酰胺12构建材料、氯化钠活化剂(AA)、银纳米粒子电子剂(EA)、炭黑熔融剂(FA)和水作为细化剂(DA)。导电区域将由AA和EA形成，而非导电区域将由FA和DA形成。

打印系统包括7个墨水/流体通道以分配试剂，以及位于容纳渠道的滑架任一端的前灯和后灯。当从右向左打印时，前灯在尾灯之前暴露于构建材料平台。在第1次和第3次打印遍和相关联的加热事件之后，执行受控的冷却步骤。这涉及打印系统等待直到构建材料表面的温度冷却到或低于138℃的阈值温度，然后进行下一个打印遍/加热事件序列。

打印遍和加热事件在下表3和4中阐述。N指示试剂未被打印或特定的灯未被使用，而Y指示该试剂被打印或特定的灯被使用。

表3-打印遍

通道号

1

2

3

4

5

6

7

试剂

AA

EA

EA

FA

DA

EA

DA

连续色调等级<sup>a</sup>

255

255

255

3

3

255

255

打印遍1

N

N

N

N

N

N

N

打印遍2

Y

Y

Y

N

N

Y

Y

打印遍3

Y

Y

Y

N

N

Y

Y

打印遍4

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

连续色调等级^a：是用于控制图像区域处的墨水/液体浓度的参数

表4-加热事件

	前灯	后灯
预热事件	Y	Y
			与第1遍的加热事件	Y	N
与第2遍的加热事件	Y	N
			与第3遍的加热事件	Y	N

该示例导致熔融不足部件。由于加热条件较弱，该部件不具有机械强度，并且不具有美学上令人愉悦的表面光洁度。机械强度的降低也可能是由于熔融剂的负载量低。该部件可以在导电区域中具有或不具有足够的导电性。例如，如果温度不足以使这些部分与活化剂和电子剂熔融，则导电性可能受到不利影响。

示例3

通过若干打印遍和加热事件制备熔融负载单元。

所述材料包括：聚酰胺12构建材料、氯化钠活化剂(AA)、银纳米粒子电子剂(EA)、炭黑熔融剂(FA)和用黑色燃料着色的水作为细化剂(DA)。

负载单元基于图5A中所示的设计。用AA和EA形成的导电区域用附图标记80表示，而用FA和DA形成的焊盘区域用附图标记82表示。

打印系统包括7个墨水/流体通道以分配试剂。前灯和后灯位于滑架任一端的，并且这些灯用于表6中所示出的加热事件。预热期间的滑架速度为每秒20英寸(ips)。打印期间滑架速度为每个打印层的每遍打印(参见表5)为20ip。在执行每次滑架通过/加热事件以允许被动冷却之后，使用50毫秒的等待时间。打印机供给侧(即滑架)的温度设定点为90℃。

打印遍和加热事件在下表3和4中阐述。N指示试剂未被打印或特定的灯未被使用，而Y指示该试剂被打印或特定的灯被使用。

在开始打印之前，铺展并加热十四(14)层聚酰胺12构建材料。将构建材料平台保持在150℃，但在预热前10层后观察到温度下降。对于第11层，构建材料平台温度为132℃，对于第12层为131℃，对于第13层为130℃，而对于第14层为129℃。利用构建材料平台温度为129℃来对15层进行施加并预热。然后在整个打印中该温度保持恒定。第15层是打印发生的第一层。总共打印52层(包括层15)。

打印遍和加热事件在下表5和6中阐述。N指示试剂未被打印或特定的灯未被使用，而Y指示该试剂被打印或特定的灯被使用。

表5-打印遍

连续色调等级^a：是用于控制图像区域处的墨水/液体浓度的参数

表6-加热事件

	前灯	后灯
预热事件	Y	Y
			与第1遍的加热事件	Y	N
与第2遍的加热事件	Y	Y
			与第3遍的加热事件	Y	N

该示例产生图5B中所示的熔融负载单元。该部件机械强度高，并且模量为1050MPa。如所描绘的，该部件还具有美学上令人愉悦的表面光洁度。

熔融负载单元还具有导电区域，其可以在图5C中的熔融负载单元的X射线中看到。X射线清楚地示出了形成的内部布线。四个导电区域中的每一个的电阻低于200欧姆(例如，范围从128欧姆到193欧姆)。通过使用AA和EA的最大负载，通过多次打印这些试剂，以及通过在整个打印遍中使加热事件间隔使得不发生过熔融，部分地实现了期望的导电性。

熔融的负载单元未过度熔融，至少部分地由于FA仅在最后一打印遍中打印，DA被打印以防止过热，并且在打印/加热之间使用被动冷却序列。

应当理解，虽然预示性示例1和2以及示例3示出了使用四个滑架遍(包括加热事件和/或打印遍)，但是具有加热事件和/或打印遍的更多的滑架可用于创建具有合适电子和机械性能的部件。

整个说明书中对“一个示例”、“另一个示例”、“示例”等的引用意味着结合示例描述的特定元素(例如，特征、结构和/或特性)包括在本文描述的至少一个示例中，并且可以存在或不存在于其他示例中。另外，应当理解，除非上下文另有明确规定，否则任何示例的所述元件可以在各种示例中以任何合适的方式组合。

应理解，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，约50μm至约300μm的范围应解释为包括明确列举的约50μm至约300μm的限制，以及单独的值，例如55pm，125pm，130.5pm等，以及子范围，例如从约65μm至约225μm等。此外，当使用“约”来描述值时，这意味着包含与规定的值较小变动(多达+/-10％)。

在描述和要求保护本文公开的示例时，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示物，除非上下文明确规定。

虽然已经详细描述了若干示例，但是应该理解，可以修改所公开的示例。因此，前面的描述被认为是非限制性的。

Claims (15)

1.一种用于形成三维（3D）打印电子部件的方法，所述方法包括：

施加构建材料；

在多个遍中将电子剂选择性地施加在所述构建材料的部分上，其中，所述电子剂用于给予电性能，其中，所述电性能包括导电性、半导电性、和/或电绝缘性能，并且施加的电子剂的量对应于期望的电性能；

将熔融剂选择性地施加在所述构建材料的所述部分上；

在多个加热事件中将所述构建材料暴露于辐射；

其中：

在所述多个加热事件中的至少一个加热事件期间，与所述熔融剂接触的所述构建材料中的所述部分熔融以形成层的区域，所述层的区域展现所述期望的电性能；以及

控制所述多个遍、所述熔融剂的选择性施加以及所述多个加热事件的顺序，以控制所述层的机械性能以及所述区域的所述电性能，

其中：

所述构建材料的所述部分小于所述构建材料的全部；

所述方法进一步包括将细化剂选择性地施加在所述构建材料的另一部分上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述方法进一步包括：

将所述熔融剂选择性地施加在所述构建材料的所述另一部分上；

在所述多个加热事件的至少一个加热事件期间，与所述熔融剂接触的所述构建材料中的所述另一部分熔融以形成所述层的剩余区域；并且

所述细化剂控制所述构建材料的所述另一部分熔融的最大温度。

3.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述细化剂控制所述构建材料的所述另一部分达到的最大温度；并且

与所述细化剂接触的所述构建材料的所述另一部分不熔融。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在施加附加的构建材料之前发生：在所述多个遍中选择性地施加所述电子剂、选择性地施加所述熔融剂、以及在所述多个加热事件中将所述构建材料暴露于辐射。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在多个遍中将活化剂选择性地施加在所述构建材料的所述部分上，其中，所述活化剂包括氯化盐、溴化盐或者碘化盐。

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述多个加热事件中的至少一个加热事件之后并且在所述多个加热事件中的至少一个其他加热事件之前将所述构建材料冷却到阈值温度。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述构建材料是聚合构建材料、陶瓷构建材料、金属构建材料或者合成构建材料，并且所述阈值温度在所述构建材料的熔化点以下10℃到100℃的范围。

8.根据权利要求2所述的方法，其中，选择性地施加所述电子剂、选择性地施加所述熔融剂以及选择性地施加所述细化剂中的每一个是通过热喷墨打印、压电喷墨打印或者连续喷墨打印而在至少一个打印遍中实现的。

9.根据权利要求8所述的方法，其中：

所述多个加热事件中的至少一个加热事件是在选择性地施加所述电子剂或者选择性地施加所述熔融剂中的至少一个之前实现的；并且

所述多个加热事件中的至少一个其他加热事件是在所述至少一个打印遍之后实现的。

10.根据权利要求2所述的方法，其中，所述细化剂是利用着色剂染色的。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电子剂包括金属纳米颗粒、碳导体、导电聚合物或者金属有机分解盐。

12.一种用于形成三维（3D）打印电子部件的方法，所述方法包括：

施加构建材料；

在多个遍中将电子剂选择性地施加在所述构建材料的部分上，其中，所述电子剂用于给予电性能，其中，所述电性能包括导电性、半导电性、和/或电绝缘性能，并且施加的电子剂的量对应于期望的电性能；

在多个遍中将活化剂选择性地施加在所述构建材料的所述部分上；

在多个加热事件中将所述构建材料暴露于辐射；

其中：

在所述多个加热事件中的至少一个加热事件期间，与所述电子剂和所述活化剂接触的所述构建材料中的所述部分熔融以形成层的区域，所述层的区域展现所述期望的电性能；以及

控制所述多个遍、以及所述多个加热事件中的每一个的顺序，以控制所述层的机械性能以及所述区域的所述电性能，

其中：

所述构建材料的所述部分小于所述构建材料的全部；

所述方法进一步包括：

将细化剂选择性地施加在所述构建材料的另一部分上。

13.根据权利要求12所述的方法，其中：

所述方法进一步包括：

将熔融剂选择性地施加在所述构建材料的所述另一部分上；

在所述多个加热事件中的至少一个加热事件期间，与所述熔融剂接触的所述构建材料中的所述另一部分熔融以形成所述层的剩余区域；并且

所述细化剂控制所述构建材料的所述另一部分熔融的最大温度。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述活化剂包括氯化盐、溴化盐或者碘化盐。

15.一种三维（3D）打印系统，包括：

构建材料的供应；

构建材料分配器；

电子剂的供应；

用于选择性地分配所述电子剂的第一施加器；

活化剂的供应；

用于选择性地分配所述活化剂的第二施加器；

熔融剂的供应；

用于选择性地分配所述熔融剂的第三施加器；

细化剂的供应；

用于选择性地分配所述细化剂的第四施加器；

至少一个熔融灯；

控制器；以及

非暂时性计算机可读介质，具有存储在其上的计算机可执行指令以使所述控制器进行以下操作：

利用所述构建材料分配器来分配所述构建材料；

利用所述第一施加器和所述第二施加器来在多个遍中分别并且选择性地分配所述电子剂和所述活化剂；

利用所述第三施加器和所述第四施加器来分别并且选择性地分配所述熔融剂和所述细化剂；并且

利用所述至少一个熔融灯在多个加热事件中将所述构建材料暴露于辐射，以形成具有电性能的三维部件。

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