CN111989208A - 具有金属外观的打印结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于3D打印3D物品(1)的方法,该方法包括:(i)提供可3D打印材料(201),该可3D打印材料(201)包括嵌入在可3D打印材料(201)中的颗粒(410),其中颗粒(410)对于至少一部分可见光是反射性的,其中颗粒(410)具有颗粒长度(L1)、颗粒高度(L2)以及被定义为颗粒长度(L1)和颗粒高度(L2)之比的纵横比AR,其中AR>5;以及(ii)逐层沉积可3D打印材料(201),以向3D物品(10)提供3D打印材料(202)的层(322),层(322)具有层高度(H)和层宽度(W),并且其中可3D打印材料(201)具有颗粒(410)的相对于可3D打印材料(201)的总体积的选自0.001vol.%‑30vol.%的颗粒浓度C。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造3D(打印)物品的方法。本发明还涉及可通过这种方法获得的3D(打印)物品。此外,本发明涉及包括这种3D(打印)物品的灯或灯具。
背景技术
本领域已知包括颗粒填料的、用于制备3D制品的热塑性聚合物的使用。例如,WO2017/040893描述了一种粉末组合物,其中该粉末组合物包括特征在于双峰粒度分布的多个热塑性颗粒,并且其中该粉末组合物可进一步包括颗粒填料、抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂,紫外光稳定剂、紫外光吸收添加剂、近红外光吸收添加剂、红外光吸收添加剂、增塑剂、润滑剂、脱模剂、抗静电剂、防雾剂、抗菌剂、着色剂、激光标刻添加剂、表面效应添加剂、辐射稳定剂、阻燃剂,防滴剂、香料、纤维或者包括上述至少一种(优选着色剂或金属颗粒)的组合。该文献进一步描述了一种制备三维制品的方法,该方法包括用粉末床熔融粉末组合物以形成三维制品。
发明内容
在接下来的10-20年中,数字制造将越来越多地改变全球制造业的性质。数字制造的一个方面是3D打印。当前,已经开发了许多不同的技术以便使用诸如陶瓷、金属和聚合物的各种材料来生产各种3D打印物体。3D打印还可以用于生产模具,然后该模具可以被用于复制物体。
为了制造模具,已经建议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,在每次沉积之后该可光聚合材料被固化以形成固体结构。尽管该技术产生光滑的表面,但是可光固化材料不是非常稳定,并且它们还具有相对较低的热导率,这对于注塑成型应用是有用的。
最广泛使用的增材制造技术是被称为熔融沉积成型(FDM)的工艺。熔融沉积成型(FDM)是一种通常用于成型、原型设计和生产应用的增材制造技术。FDM根据“增材”原理通过以层的方式铺设材料来工作;塑料丝或金属线从线圈上松开,并且提供材料来生产部件。可能地,(例如,对于热塑性塑料)丝在铺设之前被熔融并且被挤出。FDM是一种快速原型设计技术。针对FDM的其他术语是“熔融丝制造”(FFF)或“丝3D打印”(FDP),这些术语被认为等同于FDM。通常,FDM打印机使用热塑性丝,该热塑性丝被加热到其熔点,然后被挤出,逐层地(或者实际上丝接丝地)来创建三维物体。FDM打印机相对快速,并且可以被用于打印复杂的物体。
FDM打印机相对快速,成本低,并且可以被用于打印复杂的3D物体。这种打印机被用于使用各种聚合物来打印各种形状。该技术还在LED灯具的生产和照明解决方案中被进一步地开发。
期望使物体具有金属外观。在本发明的上下文中,术语“金属外观”应被解释为是指类似于金属物体的外观,特别是类似于金属物体的光反射特性的外观。
因此,本发明的一个方面提供了一种备选的3D打印方法和/或3D(打印)物品,其优选地进一步至少部分地消除了如上所描述的缺陷中的一个或多个缺陷。本发明的目的可以是克服或改善现有技术的至少一个缺点,或者提供有用的备选方案。
为此,例如,可使用具有薄片状和/或硬币状颗粒的聚合物。例如,这些可基于金属薄片和/或涂有金属的无机颗粒。薄片状基板也可设置有无机多层。然而,似乎这种物体的侧面的金属外观基本上只可在特定条件下获得。
因此,在第一方面中,本发明提供了一种用于3D打印3D物品的方法,该方法包括:(i)提供可3D打印材料;以及(ii)(在打印阶段期间)逐层沉积可3D打印材料,以向3D物品提供3D打印材料的层。
可3D打印材料包括以一定颗粒浓度嵌入可3D打印材料中的颗粒。
颗粒具有颗粒长度(L1)、颗粒高度(L2)、颗粒宽度(L3)以及定义为颗粒长度(L1)和颗粒高度(L2)之比的第一纵横比AR。如下文所示,这些尺寸可根据包含颗粒的最小长方体来定义。
3D打印材料的层具有层高度(H)、层宽度(W)以及定义为层宽度(W)和层高度(H)之比的层纵横比。
在具体实施例中,第一纵横比AR≥2,更特别地,AR≥5。如上所述,第一纵横比AR被定义为L1/L2。进一步地,特别在实施例中,L1≈L3。
当打印物体的层纵横比(W/H)大于2(W/H>2)时,颗粒浓度需要在4vol.%-13vol.%的范围内。
当打印物体中的层纵横比(W/H)为1≤W/H≤2时,颗粒浓度可在0.004vol.%-13vol.%的范围内,特别是在0.004vol.%-4vol.%的范围内。然而,在后一个实施例中,浓度增加到约4vol.%以上基本上不会导致反射率的增加,因此颗粒浓度特别是在0.004vol.%-4vol.%的范围内。
通过这种方法,可以打印具有3D打印材料的3D物品,该3D物品具有相对反射外观,即使是在(罗纹)侧面。如下文进一步讨论的,这种物品可用于装饰目的,但是也可以是功能部件,诸如灯或灯具的一部分,如灯罩或反射表面(的一部分)(用于灯或灯具的光束的光束成形)。
特别地,颗粒浓度(0.001vol.%-60vol.%,诸如0.004vol.%-30vol.%,特别是0.004vol.%-13vol.%)大约与层高度(0.05mm-5mm)的倒数成比例,或者层高度大约与颗粒浓度的倒数成比例。因此,在60vol.%的颗粒的情况下,层高度可约为0.05mm,而在0.001vol.%的颗粒的情况下,层高度可约为5mm。特别地,在30vol.%的颗粒的情况下,层高度可约为0.05mm,而在0.004vol.%的颗粒的情况下,层高度可约为5mm。例如,特别是在13vol.%的颗粒的情况下,层高度可约为0.05mm,而在0.004vol.%的颗粒的情况下,层高度可约为5mm。
在具体实施例中,当打印层具有相对较大的层高度(诸如约0.8mm-3mm)时,颗粒浓度可由此相对较低,诸如在约0.004vol.%-4vol.%的范围内,而当层高度相对较小(诸如在约0.05mm-0.8mm的范围内)时,颗粒浓度可相对较高,诸如在约4vol.%-13vol.%的范围内。
如上所述,相对于可3D打印材料(包括颗粒)的总体积,可3D打印材料包括在0.001vol.%-60vol.%(特别是0.004vol.%-30vol.%,甚至更特别为0.004vol.%-13vol.%)的范围内的颗粒。
除这些颗粒外,可3D打印材料可由此包括另外的颗粒材料(如下所述),相对于可打印材料的总体积(包括反射颗粒和可选的另外的颗粒),另外的颗粒材料的总量为60vol.%,更特别多达30vol.%,更特别高达约13%vol.%。
此外,(反射)颗粒的浓度可取决于3D打印材料的层高度和层宽度。因此,沉积的丝可具有层高度H和层宽度W。看起来对于打印物体中的宽度/层高度之比(W/H)在1≤W/H≤2的范围内的情况,可从0.004%-13%中选择颗粒浓度。然而,如上所述,浓度增加到4vol.%以上不会导致反射率增加,因此颗粒浓度特别在0.004vol.%-4vol.%的范围内。对于层高度与层宽度之比W/H>2的情况,颗粒浓度可特别从4vol.%-13vol.%的范围中进行选择。
因此,当3D打印材料中的层宽度(W)与层高度(H)之比满足W/H>2时,颗粒浓度在4vol.%-13vol.%的范围内进行选择,而当3D打印材料中的层宽度(W)与层高度(H)之比符合1≤W/H≤2时,颗粒浓度在0.004%-4%的范围中进行选择。
特别地,可应用基本平坦的颗粒,诸如硬币状颗粒或薄片状颗粒。颗粒可以是规则形状,或者也可以是不规则形状。也可以提供不同形状颗粒的组合。因此,在实施例中,颗粒具有从硬币形状和薄片形状中选择的形状。
在具体实施例中,颗粒(410)具有颗粒宽度(L3)和颗粒高度(L2)的第二纵横比AR2,其中AR2≥5。
特别地,AR≥10,诸如AR≥20。进一步地,特别是AR2≥5,诸如AR2≥10,如AR2≥20。
在实施例中,1≤L1/L3≤4,例如1≤L1/L3≤3,特别是1≤L1/L3≤2。因此,长度和宽度可大致相同,而高度显著小于长度或宽度。因此,在实施例中,L1≈L3。当长度和宽度不相等时,则(根据定义)L1>L3。因此,长度在这里也可表示为“最长尺寸”。
上面定义的颗粒在本文也被表示为“反射颗粒”。这些颗粒特别是薄片状或硬币状。因此,这些颗粒也可表示为“薄片”或“反射薄片”等。
在又一些其他实施例中,颗粒具有硬币的形状。因此,这些颗粒也可表示为“硬币”、“币”或“反射硬币”或“反射币”等。
因此,颗粒相对平坦(薄),高度较小,并且长度和宽度相对较大。
在实施例中,颗粒包括玻璃和云母中的一者或多者。在又一些其他实施例中,颗粒包括金属。因此,颗粒可由诸如铝和铜的金属制成。在实施例中,颗粒可涂有反射材料。颗粒可具有涂层,其中,涂层包括金属涂层和金属氧化物涂层中的一者或多者。
颗粒对至少一部分可见光(即,具有从380nm-780nm的范围中选择的一个或多个波长的光)是反射的。
如本文所提到的,薄片可具有任何形状。具有高纵横比的颗粒的示例是玉米片颗粒。玉米片颗粒是具有粗糙边缘和类似玉米片外观的高纵横比薄片。玉米片颗粒的纵横比可在10-1.000的范围内。在具体实施例中,颗粒可具有薄片形状,诸如“银元”形状。
在具体实施例中,颗粒可不规则地成形。
在具体实施例中,颗粒可包括碎玻璃片(具有本文定义的尺寸)。
颗粒可以是云母颗粒或玻璃颗粒,特别是具有涂层的云母颗粒或玻璃颗粒。在具体实施例中,颗粒包括具有涂层的玻璃颗粒。这种颗粒似乎比金属薄片具有更好的特性,诸如在反射方面,特别是镜面反射方面。这些颗粒倾向于提供相对较高的漫反射。
然而,特别是玻璃或云母颗粒(特别是玻璃颗粒)可具有涂层,其包括金属涂层和金属氧化物涂层中的一者或多者。
例如,金属涂层可选自铝、银、金等。例如,金属氧化物涂层可包括氧化锡、氧化钛等。还可应用氧化镁和/或氧化铝。因此,在具体实施例中,颗粒包括玻璃薄片。在进一步具体实施例中,颗粒包括镀银或镀铝的玻璃颗粒。在具体实施例中,也可以使用不同类型颗粒的组合。特别地,颗粒包括银涂层和铝涂层中的一者或多者。
颗粒也可被称为闪光颗粒。闪光通过将聚合物片切割成小块而形成。闪光也可包括涂层。
金属涂层可特别具有镜面反射涂层。因此,特别是可应用金属涂层。
颗粒可包括单一材料,或者颗粒可包括不同类型的材料。
颗粒可具有单峰粒度分布或多峰粒度分布。
特别地,在实施例中,对于颗粒总数的至少一部分,颗粒长度(L1)选自5μm-200μm的范围,诸如5μm-100μm,更具体地,颗粒长度(L1)选自10μm-100μm的范围。
此外,在实施例中,颗粒高度(L2)可选自0.1μm-100μm的范围,甚至更具体地,颗粒高度(L2)可选自0.1μm-20μm的范围。特别地,这种颗粒可在所述层高度内提供金属外观。
特别地,在实施例中,对于颗粒总数的至少一部分,颗粒宽度(L3)选自5μm-200μm(诸如5μm-100μm)的范围,更具体地,颗粒宽度(L3)选自10μm-100μm的范围。
在又一些具体实施例中,至少50wt%的颗粒具有从5μm-200μm(诸如5μm-100μm,更具体地,10μm-100μm)的范围中选择的颗粒长度(L1)。
在又一些具体实施例中,至少50wt%的颗粒具有从0.1μm-100μm(更具体地,0.1μm-20μm)的范围中选择的颗粒高度(L2)。
在又一些具体实施例中,至少50wt%的颗粒具有从5μm-200μm(诸如5μm-100μm,更具体地,10μm-100μm)的范围中选择的颗粒宽度(L3)。
此外,在实施例中,对于至少50wt%的颗粒,应用AR≥2,甚至更具体地,AR≥5。此外,在实施例中,对于至少50wt%的颗粒,应用AR2≥2,甚至更具体地,AR2≥5。
对于不规则形状的颗粒(但是也适用于规则形状的制品),为了方便,包围(不规则形状)颗粒的最小矩形长方体(矩形平行六面体)可用于定义长度、宽度和高度。因此,术语“第一尺寸”特别是指包围不规则形状颗粒的最小矩形长方体(矩形平行六面体)的长度。
这里,术语“第一尺寸”或“最长尺寸”特别是指颗粒长度。特别地,最大尺寸是颗粒平面中的尺寸。这里,术语“第二尺寸”或“最短尺寸”特别指颗粒的厚度。这里,术语“三维”特别指颗粒的宽度。
如上所示,纵横比是指包括可选的颗粒的涂层的颗粒。短语“颗粒的涂层”特别是指个体颗粒上的涂层,即包围单个颗粒的涂层。因此,还可以使用术语“颗粒涂层”。涂层可完全包围颗粒或者仅包围颗粒的一部分。颗粒总数的子集的颗粒可包括颗粒涂层,并且颗粒总数的另一个子集可以不包括颗粒涂层。此外,上文所指示的纵横比可指具有不同纵横比的多个颗粒。因此,颗粒可基本相同,但涂层中的颗粒还可以相互不同,诸如颗粒的两个或更多个子集,其中在子集中,颗粒基本上相同。
因此,颗粒可相互不同。例如,颗粒可具有颗粒长度、颗粒高度和中间长度中的一者或多者的尺寸分布。因此,平均而言,颗粒的尺寸如本文所述。例如,至少50wt%的颗粒符合本文所述的尺寸(包括比率),诸如至少75wt%,例如至少85wt%。
聚合物可打印材料(即,连续相)特别地是不交联的,但是可特别地包括热塑性材料。在具体实施例中,可3D打印材料可包括以下中的一者或多者:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、具有更高Tg的改性PC(例如,来自Covestro的Apec)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯和其中两者或更多者的共聚物。
如本文所示,3D物品特别地是通过层的逐层沉积生成的。当在丝的沉积期间或在丝的沉积之后提及颗粒的浓度时,浓度特别指这种丝的至少一部分或者所沉积的层的至少一部分。因此,颗粒的浓度可随丝的长度而变化,或者可随层的长度而变化,或在层之间不同。甚至可以存在没有颗粒的层和有颗粒的层。浓度施加的最小(积分)体积特别是至少1cm3,诸如至少2cm3,例如至少5cm3。当然,这可以是相对扩展的积,因为层的高度和宽度通常相对较小。
尽管颗粒被嵌入到材料中,但这并不排除颗粒的子集可从可3D打印材料中部分突出。这也适用于3D打印材料。因此,3D打印材料可由于部分从(聚合)3D打印材料延伸的颗粒而具有粗糙度(即使3D打印物品的表面进行平滑化可导致基本光滑的表面)。这可以有助于产品的反射外观。
可打印材料可由此包括两相。可打印材料可以包括可打印聚合材料(特别是热塑性材料)的相(也参见下文),该相是基本连续相。在热塑性材料的该连续相中,可存在聚合物添加剂,诸如抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂、紫外光稳定剂、紫外光吸收添加剂、近红外光吸收添加剂、红外光吸收添加剂、增塑剂、润滑剂、脱模剂、抗静电剂、防雾剂、抗菌剂、着色剂、激光标记添加剂、表面效应添加剂、辐射稳定剂、阻燃剂、防滴剂中的一者或多者。可打印材料还包括颗粒材料,即,被嵌入可打印聚合物材料中的颗粒,该颗粒形成基本不连续相。总混合物中的颗粒量相对于可打印材料(包括颗粒)的总体积特别地不大于60vol.%,特别是在用于降低热膨胀系数的应用中。对于光学和表面相关效应,相对于可打印材料(包括颗粒)的总体积,总混合物中的颗粒量等于或小于30vol.%,如等于或小于13vol.%。因此,可3D打印材料特别是指基本为热塑性材料的连续相,其中,交联聚合物材料的颗粒和可选的其他颗粒被嵌入其中。类似地,3D打印材料特别是指基本为热塑性材料的连续相,其中,交联聚合物材料的颗粒和可选的其他颗粒被嵌入其中。。
在下文中,除非另有说明或从上下文清楚得知,否则当提及颗粒时,是指反射颗粒。因此,可打印材料(包括颗粒)在本文也被表示为“可打印材料”。然而,术语“可3D打印材料”特别是指热塑性材料的连续相;当描述颗粒的实施例时,特别是指“颗粒”。因此,热塑性材料(提供连续相)可以是可3D打印的,尤其本身是可FDM打印的,而颗粒本身可基本上是不可3D打印的,但只有当它们被嵌入热塑性(基本(化学)非交联)可3D打印材料中时才是可打印的。
对于光学应用以及对于非光学应用,可希望可3D打印材料(即,热塑性材料)是光透射的。
如上所述,该方法包括(在打印阶段期间)逐层沉积可3D打印材料。这里,术语“可3D打印材料”是指将被沉积或打印的材料,并且术语“3D打印材料”是指沉积后获得的材料。这些材料本质上可以是相同的,因为可3D打印材料可特别是指在升高温度下在打印机头或挤出器中的材料,而3D打印材料是指相同材料,但在沉积的后期。可3D打印材料被打印为丝并如此沉积。可3D打印材料可提供为丝或者可形成为丝。因此,无论采用何种起始材料,通过打印机头提供包括可3D打印材料的丝并进行3D打印。这里,术语“可3D打印材料”也可以表示为“可打印材料”。术语“聚合物材料”在实施例中可指不同聚合物的混合物,但在实施例中也可指具有不同聚合物链长度的基本上单一聚合物类型。因此,术语“聚合物材料”或“聚合物”可指单一类型的聚合物,但是也可以指多种不同的聚合物。术语“可打印材料”可指单一类型的可打印材料,但是也可指多种不同的可打印材料。术语“打印材料”可指单一类型的打印材料,但是也可以指多种不同的打印材料。
因此,具有可3D打印材料的丝被转换为3D打印材料的层。一般来说,来自打印机喷嘴的丝可具有圆形截面,而层是扁平的,诸如由于打印期间喷嘴的压力。因此,3D打印材料的沉积层具有的宽度特别是至少等于沉积层的高度,但通常大于沉积层的高度。因此,基本上可3D打印材料(可选地,以丝的形式)可被提供给打印机头。可3D打印材料通过打印机喷嘴驱动以提供可3D打印材料的丝,该丝以层的形式沉积。因此,一旦沉积,可3D打印材料的丝变为3D打印材料的层。
由于逐层沉积,3D打印丝被沉积在彼此之上。因此,术语“层的高度”和类似术语特别指在垂直于接收器物品的方向上的层的高度。因此,其是(特征)肋材的高度。术语“层的宽度”和类似术语特别是指与接收器物品平行的宽度。因此,其是这种(特征)肋材的宽度。高度和宽度是指单层的高度,诸如是在接收器物品上的丝的3D打印部分的结果。
因此,术语“可3D打印材料”也可指两种或更多种材料的组合。一般地,这些(聚合)材料具有玻璃化转变温度Tg和/或熔融温度Tm。可3D打印材料在离开喷嘴之前将由3D打印机加热到至少为玻璃化转变温度的温度,通常至少为熔融温度。因此,在具体实施例中,可3D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:将可3D打印材料加热到高于玻璃化转变温度,并且如果该可3D打印材料是半结晶聚合物,则加热到高于熔融温度。在又一实施例中,可3D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:将待沉积在接收器物品上的可3D打印材料加热到至少熔点的温度。玻璃化转变温度通常与熔融温度是不一样的。熔融是发生在结晶聚合物中的转变。当聚合物链脱离它们的晶体结构时发生熔融,并且变为无序液体。玻璃化转变是发生在无定形聚合物的转变,即,即使聚合物是固态的,聚合物的链也不会以有序晶体布置,而是以任何方式散开。聚合物可以是无定形的,基本上具有玻璃化转变温度而不是熔融温度,或者可以是(半)结晶的,通常具有玻璃化转变温度和熔融温度二者,通常后者大于前者。
如上所述,本发明由此提供了一种方法,该方法包括:提供可3D打印材料的丝,并(在打印阶段期间)在基板上打印所述可3D打印材料以提供所述3D物品。
特别地有资格作为可3D打印材料的材料可以选自由以下材料组成的组:金属、玻璃、热塑性聚合物、硅酮等。特别地,可3D打印材料包括(热塑性)聚合物,该(热塑性)聚合物选自由以下材料组成的组:ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、尼龙(或聚酰胺)、醋酸盐(或纤维素)、PLA(聚乳酸)、对苯二甲酸酯(诸如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(polypropylene)(或聚丙烯(polypropene))、聚苯乙烯(PS)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE))、PVC(聚氯乙烯(polyvinyl chloride))聚氯乙烯(polychloroethene)、聚酰胺、其他聚酯(诸如聚碳酸酯(PC))、含硫化物聚合物(诸如聚砜)、热弹性体(诸如聚氨酯和PET与聚乙二醇的共聚物)。上面还示出了具体示例。
特别地,可打印材料本身是透光的,更特别是光学透明的。PPMA、PC、无定形PET、PS以及其中两者或更多者的共聚物是合适的聚合物。因此,特别地可应用对可见光至少部分透射的聚合物材料。例如,聚合物材料可以对光是透明的(假设颗粒(还未)可用)。
可打印材料被打印在接收器物品上。特别地,接收器物品可以是构建平台,或者也可以由构建平台组成。接收器物品还可以在3D打印期间被加热。然而,接收器物品还可以在3D打印期间被冷却。
短语“在接收器物品上打印”和类似短语尤其包括:直接在接收器物品上打印,或在接收器物品上的涂层上打印,或在先前在接收器物品上所打印的3D打印材料上打印。术语“接收器物品”可指代打印平台、打印床、基板、支撑件、构建板或构建平台等。还可以使用术语“基板”来代替术语“接收器物品”。短语“在接收器物品上打印”和类似短语还包括在以下项上的分离基板上打印,或在由以下项所包括的分离基板上打印:打印平台、打印床、支撑件、构建板或构建平台等。因此,短语“在基板上打印”和类似短语尤其包括:直接在基板上打印,或在基板上的涂层上打印,或在先前在基板上所打印的3D打印材料上打印。在下文中,进一步使用术语基板,其可以指代打印平台、打印床、基板、支撑件、构建板或构建平台等,或在所列举项上的、或被所列举项所包括的分离基板。
逐层沉积可打印材料,由此(在打印阶段期间)生成3D打印物品。3D打印物品可显示出特征性的肋状结构(源自沉积的丝)。然而,还可以在打印阶段之后执行又一阶段,诸如终结阶段。该阶段可包括:从接收器物品移除打印物品和/或一个或多个后处理动作。可以在从接收器物品移除打印物品之前执行一个或多个后处理动作,和/或可以在从接收器物品移除打印物品之后执行一个或多个后处理动作。例如,后处理可包括以下中的一者或多者:抛光、涂覆、添加功能部件等。后处理可包括使肋状结构平滑化,这会产生基本光滑的表面。
该方法可使用熔融沉积成型3D打印机来应用,其中熔融沉积成型3D打印机包括打印机头,打印机头包括打印机喷嘴。特别地,打印机喷嘴可具有大于最大尺寸或长度(L1)的圆形截面。不规则成形的二维形状的等效圆直径(ECD)是等面积的圆的直径。例如,正方形的等效圆直径为2*a*SQRT(1/π)。
可在本文描述方法中使用的可3D打印材料具有嵌入其中的颗粒,其中颗粒对至少部分可见光是反射性的,其中,颗粒具有颗粒长度(L1)、颗粒高度(L2)以及第一纵横比AR,第一纵横比AR被定义为颗粒长度(L1)与颗粒高度(L2)之比,其中特别地,相对于3D打印材料的总体积,可3D打印材料具有在0.001vol.%-60vol.%的范围内的颗粒浓度C。
下面在讨论该方法时已经阐明了与可3D打印材料相关的一些具体示例。下面,将更详细地讨论与可3D打印材料相关的一些具体示例。
在具体示例中,在熔融沉积成型可3D打印材料中,至少50%的颗粒具有从5μm-200μm(特别是5μm-100μm,甚至更特别为10μm-100μm)的范围内选择的颗粒长度(L1)以及从0.1μm-20μm的范围内选择的颗粒高度(L2)。此外,特别地,(这些)颗粒包括银涂层和铝涂层中的一者或多者。在又一些示例中,相对于3D打印材料的总体积,可3D打印材料的颗粒浓度C在0.001vol.%-30vol.%的范围内,甚至更特别在0.04vol.%-13vol.%的范围内。
如上所述,浓度可随包括可3D打印材料的丝的长度而变化。然而,一般来说,浓度在丝的长度上将基本是均匀的。
如上所述,在具体示例中,AR≥2,其中AR被定义为L1/L2。在具体示例中,颗粒具有颗粒宽度(L3)和颗粒高度(L2)的第二纵横比AR2,其中AR2≥5。特别地,AR≥10,诸如AR≥20。进一步地,特别地,AR2≥5,诸如AR2≥10。
在示例中,1≤L1/L3≤4,如1≤L1/L3≤3,特别是1≤L1/L3≤2。因此,长度和宽度可大致相同,而高度显著小于长度或宽度。因此,在示例中,L1≈L3。
上面,描述了与方法相关的颗粒。然而,如上所述颗粒的示例还适用于可3D打印材料以及3D打印材料。因此,特别地,在示例中,对于颗粒总数的至少一部分,颗粒长度(L1)选自5μm-200μm的范围,诸如5μm-100μm,更特别地,颗粒长度(L1)选自10μm-100μm的范围。
此外,在示例中,颗粒高度(L2)可选自0.1μm-100μm的范围,甚至更特别地,颗粒高度(L2)可选自0.1μm-20μm的范围。特别地,这种颗粒可在所描述的层高度内提供金属外观。特别地,在实施例中,对于颗粒总数的至少一部分,颗粒宽度(L3)选自5μm-200μm的范围,诸如5μm-100μm,更特别地,颗粒宽度(L3)选自10μm-100μm的范围。
在又一些具体示例中,至少50wt%的颗粒具有选自5μm-200μm(诸如5μm-100μm,更特别为10μm-100μm)的范围的颗粒长度(L1)。
在又一些具体示例中,至少50wt%的颗粒具有选自0.1μm-100μm(更特别为0.1μm-20μm)的范围的颗粒高度(L2)。
在又一些具体示例中,至少50wt%的颗粒具有选自5μm-200μm(诸如5μm-100μm,更特别为10μm-100μm)的范围的颗粒宽度(L3)。
此外,在示例中,对于至少50wt%的颗粒,应用AR≥2,甚至更特别地,AR≥5。
此外,在示例中,对于至少50wt%的颗粒,应用AR2≥2,甚至更特别地,AR2≥5。
此外,本发明涉及可用于执行本文中所描述的方法的软件产品。还可以使用术语“计算机程序产品”来代替术语“软件产品”。
本文所述的方法提供了3D打印物品。因此,本发明在又一方面中还提供了可通过本文所描述的方法获得的3D打印物品。
特别地,本发明提供了一种包括3D打印材料(其中3D打印材料包括热塑性材料)的3D物品,其中颗粒以颗粒浓度嵌入3D打印材料中,其中颗粒对可见光的至少一部分是反射性的,其中颗粒具有颗粒长度(L1)、颗粒高度(L2)以及第一纵横比AR,第一纵横比AR被定义为颗粒长度(L1)和颗粒高度(L2)之比,其中3D物品包括3D打印材料的层,3D打印材料的层具有层高度(H)、层宽度(W)以及被定义为层宽度(W)和层高度(H)之比的层纵横比。第一纵横比AR≥5。层纵横比大于2,并且颗粒浓度相对于可3D打印材料(201)的总体积在4vol.%-13vol.%的范围内,或者层纵横比等于或小于2且等于或大于1,并且颗粒浓度相对于可3D打印材料(201)的总体积在0.004vol.%-4%vol.%的范围内。
此外,在具体实施例中,层高度(H)从0.05mm-5mm的范围中进行选择。此外,特别地,3D打印材料具有的颗粒浓度C相对于3D打印材料(在相应层中)的总体积在0.001vol.%-60vol.%(特别是0.001vol.%-30vol.%)的范围内。
颗粒嵌入在3D打印材料中。然而,颗粒总数的子集还可位于3D打印材料的表面,并且从其部分地延伸。因此,颗粒总数的至少一部分完全嵌入在打印材料中;颗粒总数的一部分可部分嵌入在打印材料中,并且可从3D打印材料的表面延伸。
如上所述,适用浓度的最小(积分)体积特别是至少1cm3,诸如至少2cm3,如至少5cm3。当然,这可以是相对扩展体积,因为层的高度和宽度通常相对较小。因此,短语“相对于3D打印材料的总体积”和类似短语特别是指相对于(3D打印)层的至少一部分内的3D打印材料的总体积。
下面在讨论该方法时已经阐明了与3D打印物品有关的一些具体实施例。下面,将更详细地讨论与3D打印物品相关的一些具体实施例。
从上面可以得出,特别地,相对于3D打印材料的总体积,3D打印材料包括在0.001vol.%-60vol.%(特别是0.001vol.%-30vol.%)的范围内。除这些颗粒外,3D打印材料可由此包括另外的颗粒材料(如上所述),相对于可打印材料的总体积,其总量为60vol.%,更特别高达30vol.%。因此,在实施例中,相对于3D打印材料的总体积,3D打印材料包括在高达60vol.%(诸如高达30vol.%)的范围内。
此外,(反射)颗粒的浓度可取决于3D打印材料的层高度和层宽度。因此,沉积的丝可具有层高度H和层宽度W。看起来对于打印物体中的宽度/层高度(W/H)之比在1≤W/H≤2的范围内的情况,可从0.004%-13%中选择颗粒浓度。
然而,如上所述,浓度增加到4vol.%以上不会导致反射率增加,因此颗粒浓度特别在0.004vol.%-4vol.%的范围内。对于层高度与层宽度之比W/H>2的情况,颗粒浓度可特别选自4vol.%-13vol.%的范围。因此,当3D打印材料中的层宽度(W)与层高度(H)之比符合W/H>2时,颗粒浓度选自4vol.%-13vol.%的范围,并且当3D打印材料中的层宽度(W)与层高度(H)之比符合1≤W/H≤2时,颗粒浓度选自范围0.004vol.%-4%。
如上所述,特别在实施例中,针对颗粒总数的至少一部分,颗粒长度(L1)选自5μm-200μm的范围(诸如5μm-100μm),更特别地,颗粒长度(L1)选自10μm-100μm的范围。此外,在实施例中,颗粒高度(L2)可选自0.1μm-100μm的范围,更具体地,颗粒高度(L2)可选自0.1μm-20μm的范围。特别地,这种颗粒可在所描述的层高度内提供金属外观。特别地,在实施例中,对于颗粒总数的至少一部分,颗粒宽度(L3)选自5μm-200μm的范围(诸如5μm-100μm),更特别地,颗粒宽度(L3)选自10μm-100μm的范围。在又一些具体实施例中,至少50wt%的颗粒具有从5μm-200μm的范围(诸如5μm-100μm,更特别为10μm-100μm)中选择的颗粒长度(L1)。在又一些具体实施例中,至少50wt%的颗粒具有从0.1μm-100μm的范围(更特别为0.1μm-20μm)中选择的颗粒高度(L2)。在又一些具体实施例中,至少50wt%的颗粒具有从5μm-200μm的范围(诸如5μm-100μm,更特别为10μm-100μm)选择的颗粒宽度(L3)。此外,在实施例中,对于至少50wt%的颗粒,应用AR≥2,甚至更特别地,AR≥5。此外,在实施例中,对于至少50wt%的颗粒,应用AR2≥2,甚至更特别地,AR2≥5。
此外,考虑到反射率,在实施例中,颗粒可由诸如Al和铜的金属制成,或者包括银涂层和铝涂层中的一者或多者。此外,还参考了与该方法相关的实施例;参见上文。
在具体实施例中,3D打印材料包括以下的一者或多者:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和其中两者或更多者的共聚物。此外,在具体实施例中,3D打印材料可包括以下的一者或多者:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、具有更高Tg的改性PC(例如,来自Covestro的Apec)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯和其中两者或更多者的共聚物。
(用本文描述的方法)获得的3D打印物品本身可以是功能性的。由此获得的3D物品可(备选地)用于装饰或艺术的目的。3D打印物品可包括功能部件或被提供有功能部件。特别地,功能部件可选自由光学部件、电学部件和磁性部件组成的组。术语“光学部件”特别是指具有光学功能的部件,诸如透镜、反射镜、光源(如LED)等。术语“电学部件”可例如指代集成电路、PCB、电池、驱动器,还可以指代光源(因为光源可被视为光学部件和电学部件)等。术语“磁性部件”可例如指代磁性连接器、线圈等。备选地或附加地,功能部件可包括热学部件(例如,其被配置为冷却或加热电学部件)。因此,功能部件可被配置为生成热量或清除热量等。
在又一方面中,本发明提供了一种包括3D物品的灯具或灯,例如聚光灯或用于聚光灯。例如,该物品可用作灯罩、灯的壳体或者灯具壳体,诸如聚光灯等。
返回3D打印处理,可使用特定3D打印机来提供本文所述的3D打印物品。因此,在又一方面中,本发明还提供了一种熔融沉积成型3D打印机,该熔融沉积成型3D打印机包括(a)打印机头以及(b)可3D打印材料提供装置,打印机头包括打印机喷嘴,可3D打印材料提供装置被配置为向打印机头提供可3D打印材料,其中熔融沉积成型3D打印机被配置为:向基板提供所述可3D打印材料,并且逐层构建3D物品。可3D打印材料提供装置可以向打印机头提供包括可3D打印材料的丝,或者可如此提供可3D打印材料:打印机头创建包括可3D打印材料的丝。因此,在实施例中,本发明提供了一种熔融沉积成型3D打印机,该熔融沉积成型3D打印机包括(a)打印机头以及(b)丝提供装置,打印机头包括打印机喷嘴,丝提供装置被配置为向打印机头提供包括可3D打印材料的丝,其中熔融沉积成型3D打印机被配置为向基板提供所述可3D打印材料,并且逐层构建3D物品。
然而,在特定方面中,3D打印物品可以被提供为反射器或(其他)形状的本体。在这种实施例中,所使用的基板具有反射器的形状或(其他)形状的本体,已经首先在其上提供层,并且之后在该层上已经提供了3D打印材料。因此,本发明还提供了一种包括反射表面的反射器(或其他)形状的本体,其中反射器或(其他)形状的本体包括如本文所定义的3D打印物品,并且其中反射表面的至少一部分由3D打印物品提供。
因此,在本发明的方法的特定实施例中,基板具有反射器的形状或(其他)形状的本体,其具有以下中的一者或多者:弯曲面、刻面和被配置成相对于彼此成角度的面。
如上所述,在实施例中,反射表面包括以下中的一者或多者:弯曲面、刻面和被配置成相对于彼此成角度的面。在实施例中,反射器是准直器或抛物面反射镜。因此,反射器的类型包括但不限于:椭圆形反射器(例如,用于会聚射线)、抛物线形反射器(例如,用于制作平行射线)、双曲线形反射器(用于发散射线)等。
反射器也可用于灯或灯具中。
简称术语“3D打印机”、“FDM打印机”或“打印机”可用于代替术语“熔融沉积成型(FDM)3D打印机”。打印机喷嘴还可以被指示为“喷嘴”,有时还可以被指示为“挤出器喷嘴”。
附图说明
现在将仅以示例的方式参照所附的示意图来描述本发明的实施例,其中相应的参考符号指示相应的部分,并且其中:
图1a-图1b示意性地示出了3D打印机和/或打印处理的一些一般方面;
图2a-图2f示意性地示出了颗粒实施例的一些方面,为了参考的目的示出了一些形状;
图3a-图3b示意性地示出了本发明的一些进一步的方面;
图4示意性地示出了灯或灯具;
图5示出了币形薄片的示例;
图6-图9示出了这种薄片的结果;
图10示出了玉米片类型的薄片的示例;以及
图11-图12示出了这些薄片的结果。
示意图不一定按比例绘制。
具体实施方式
图1a示意性地示出了3D打印机的一些方面。附图标记500指示3D打印机。附图标记530指示功能单元,其被配置为进行3D打印,特别是FDM 3D打印;该附图标记还可以指示3D打印阶段单元。此处,仅示意性地示出了用于提供3D打印材料的打印机头,诸如FDM 3D打印机头。附图标记501指示打印机头。本发明的3D打印机可特别地包括多个打印机头,但是其他实施例也是可能的。附图标记502指示打印机喷嘴。本发明的3D打印机可特别地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321指示可打印的可3D打印材料的丝(诸如如上所指示的)。为了清楚起见,并未示出3D打印机的所有特征,而是仅示出了与本发明特别相关的那些特征(还进一步参见下文)。
3D打印机500被配置为:通过在接收器物品550上逐层沉积多个丝320,来生成3D物品1,在实施例中,接收器物品550可以至少暂时地被冷却,其中每个丝20包括诸如具有熔点Tm的可3D打印材料。可3D打印材料201可以被沉积在基板1550上(在打印阶段期间)。
3D打印机500被配置为:在打印机喷嘴502的上游加热丝材料。这可以例如使用包括有挤出和/或加热功能中的一个或多个功能的装置来完成。这种装置用附图标记573来指示,并且被布置在打印机喷嘴502的上游(即,在丝材料离开打印机喷嘴502之前的时间)。打印机头501可(因此)包括液化器或加热器。附图标记201指示可打印材料。当被沉积时,该材料被指示为(3D)打印材料,该(3D)打印材料用附图标记202来指示。
附图标记572指示线轴或辊,该线轴或辊具有特别以线的形式的材料,其可指示为丝320。3D打印机500在打印机喷嘴的下游将其转变为丝321,丝321在接收器物品上的或在已经沉积的打印材料上变为层322。一般地,相对于在打印机头的上游的丝322的直径,喷嘴的下游的丝321的直径减小。因此,打印机喷嘴有时(还)被指示为挤出器喷嘴。逐层布置层322和/或在层322上布置层322,可形成3D物品1。附图标记575指示丝提供装置,此处特别地包括线轴或辊以及用附图标记576来指示的驱动器轮。
附图标记A指示纵向轴线或丝轴线。
附图标记C示意性地示出了控制系统,诸如特别地温度控制系统,其被配置为控制接收器物品550的温度。控制系统C可包括加热器,该加热器能够将接收器物品550加热到至少50℃的温度,但是特别地直到约350℃的范围,诸如至少200℃。
备选地或另外地,在实施例中,接收器板还可以在x-y平面(水平面)中的一个或两个方向上可移动。此外,备选地或附加地,在实施例中,接收器板还可以绕z轴(竖直)旋转。因此,控制系统可在x方向、y方向和z方向中的一个或多个方向上移动接收器板。
层如附图标记322所示,并且具有层高度H和层宽度W。
注意,可3D打印材料不一定以丝320提供给打印机头。此外,丝320还可以在3D打印机500中从可3D打印材料的块中产生。
图1b以3D形式更详细地示出了正在构造的3D物品1的打印。这里,在该示意图中,单个平面中的丝321的端部不相互连接,尽管在实际实施例中可能是这样。
因此,图1a-图1b示意性地示出了熔融沉积成型3D打印机500的一些方面,其包括:(a)第一打印机头501,包括打印机喷嘴502;(b)丝提供装置575,被配置为向第一打印机头501提供包括可3D打印材料201的丝321;以及可选地(c)接收器物品550。在图1a-图1b中,第一或第二可打印材料或者第一或第二打印材料用可打印材料201和打印材料202的一般指示来表示。在喷嘴502的正下游,具有可3D打印材料的丝321在沉积时变为具有3D打印材料202的层322。
图1b示意性地示出了包括颗粒的已被沉积的丝。然而,并不是所有的层都需要包括颗粒材料,当然也可能是这样。
为了理解,图2a示意性地示出了颗粒及其一些方面。注意,本发明中使用的颗粒是特别平坦的,例如参见图2d、图2e、图5和图10。
颗粒包括材料411,或者基本上由这种材料411组成。颗粒410具有第一尺寸或长度L1。在左边的示例中,L1是基本球形颗粒的直径。在右侧示出了具有非球形形状的颗粒,诸如细长颗粒410。这里,举例来说,L1是颗粒长度。L2和L3可以看作是宽度和高度。当然,颗粒可以包括不同形状的颗粒的组合。
图2b-图2f示意性地示出了颗粒410的一些方面。一些颗粒410具有最长尺寸A1(其具有最长尺寸长度L1)和最短尺寸A2(其具有最短尺寸长度L2)。从附图可以看出,最长尺寸长度L1和最短尺寸长度L2具有大于1的第一纵横比。图2b示意性地以3D形式示出了颗粒410,其中颗粒410具有长度、高度和宽度,并且颗粒(或薄片)基本上具有细长形状。因此,颗粒可具有另外的轴(短轴线或主轴线),这里指示为另外的尺寸A3。基本上,颗粒410是薄颗粒,即,L2<L1,特别是L2<<L1且L2<<L3。例如,可从5μm-200μm的范围中选择L1;类似地,L3也是如此。例如,可从0.1μm-20μm的范围中选择L2。
图2c示意性地示出了具有较不规则形状的颗粒,诸如碎玻璃片,并且用虚拟最小的矩形平行六面体包围该颗粒。
注意,符号L1、L2和L3以及A1、A2和A3仅用于指示轴线及其长度,并且数字仅用于区分轴线。此外,注意,颗粒基本上不是椭圆形或矩形的平行六面体。颗粒可具有任何形状,至少最长尺寸远大于最短尺寸或短轴线,并且基本上可以是平坦的。特别地,所使用的颗粒是相对规则形成的,即,包围颗粒的虚拟最小矩形平行六面体的剩余体积很小,诸如小于总体积的50%,如小于25%。
图2d以截面图示意性地示出了包括涂层412的颗粒410。涂层可包括光反射材料。例如,涂层可包括(白色)金属氧化物。在其他实施例中,涂层可基本由金属组成,例如Ag涂层。在其他实施例中,涂层可仅在颗粒的一个或两个大表面上,而不在颗粒的薄侧表面上。
图2e示意性地示出了相对不规则地成形的颗粒。例如,所使用的颗粒材料可包括小的碎玻璃片。因此,嵌入在可3D打印材料中或嵌入在3D打印材料中的颗粒材料可包括宽的颗粒尺寸分布。矩形平行六面体可用于定义具有长度L1、L2和L3的(正交)尺寸。
图2f示意性地示出了圆柱形、球形和不规则形状的颗粒,它们在这里通常不被使用(参见上文)。
如图2b-图2f所示,术语“第一尺寸”或“最长尺寸”特别指包围不规则形状颗粒的最小矩形立方体(矩形平行六面体)的长度L1。当颗粒基本为球形时,最长尺寸L1、最短尺寸L2和直径基本相同。
图3a示意性地示出了丝321,诸如当从打印机喷嘴(未示出)逸出时,丝321包括可3D打印材料201。可3D打印材料包括热塑性材料401,颗粒410嵌入其中。
图3b示意性地示出了3D物品1,示出具有高度H的肋状结构(源自沉积的丝)。该高度也可指示为宽度。这里,示意性地示出了具有打印材料202的层322,层322具有高度H和宽度W。图3b可被视为层322的堆叠,在图1b中示出了多个相邻的堆叠。
图4示意性地示出了用附图标记1指示的灯或灯具的实施例,其包括用于产生光11的光源10。灯可包括壳体或灯罩或其他元件,其可以包括3D打印物品2或者可以是3D打印物品2。材料的可能透射率可提供附加的光学效果,并且外观(在灯或灯具的关闭状态下)可看起来无光泽(mat)。
在实验工作中,在图5中示出了设置有具有20μm的尺寸(1μm厚)的铝币状薄片或硬币的聚碳酸酯。图6-图9示出了针对相对于基于PC的可3D打印材料(包括薄片)的总重量分别为0.2wt%、2wt%、10wt%和20wt%(相对于基于PC的可3D打印材料(包括薄片)的总体积,分别为0.09vol.%、0.9vol.%、4.4vol.%和8.9vol.%)的薄片,层厚度对垂直于打印表面的方向的反射率的影响。喷嘴直径为1.8mm(还对应于层宽度)用于打印在图6-图9所示的反射率测量中使用的结构。
还使用图10所示的所谓玉米片类型的薄片。这些薄片为45μm的大薄片(1μm厚)。在图11中,示出了包含约1.4wt.%的3D打印PC的侧反射率。
在图12中,具有这种薄片的PC的侧反射率约为0.1wt%(0.04vol.%)。这里,薄片的尺寸为:最大长度为20μm,厚度仅为30nm。这些薄片是用物理气相沉积得到的。
本领域技术人员将理解本文中的术语“基本上”,诸如“基本上由...组成”。术语“基本上”还可以包括具有“全部地”、“完全地”、“所有的”等的实施例。因此,在实施例中,形容词“基本上”还可以被去除。在适用的情况下,术语“基本上”还可以涉及90%或更高,诸如95%或更高,特别地是99%或更高,甚至更特别地是99.5%或更高,包括100%。术语“包括”进一步包括在其中术语“包括”意指“由...组成”的实施例。术语“和/或”特别地涉及“和/或”之前和之后提到的项中的一项或多项。例如,短语“项1和/或项2”以及类似的短语可以涉及项1和项2中的一项或多项。术语“包括”在一个实施例中可以指代“由...组成”,但是在另一实施例中还可以指代“至少包含所限定的种类和可选的一个或多个其他种类”。
此外,本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的元件,而不一定用于描述次序或时间顺序。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不同于本文描述或图示的其他顺序来操作。
特别地,在操作期间描述了本文中的装置。如本领域技术人员将清楚的那样,本发明不限于操作的方法或操作中的装置。
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将能够设计许多备选实施例,而不脱离所附权利要求的范围。在权利要求中,放置在括号之间的任何附图标记不应被解读为对权利要求的限制。动词“包括”及其词形变化的使用不排除权利要求中所陈述的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件前的冠词“一”或“一个”不排除存在多个这种元件。本发明可通过包括几个不同元件的硬件以及通过适当编程的计算机来实现。在列举有几个装置的装置权利要求中,这些装置中的几个装置可以由同一硬件来体现。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施的纯粹的事实并不表明这些措施的组合不能被用于有利。
本发明还提供了一种控制系统,该控制系统可以控制设备或装置或系统,或者可以执行本文所述的方法或处理。此外,本发明还提供了一种计算机程序产品,当在功能上耦合到该设备或装置或系统的计算机或者由该设备或装置或系统组成的计算机上运行时,控制这种设备或装置或系统的一个或多个可控元件。
本发明进一步应用于一种装置,该装置包括本说明书中描述的和/或附图中示出的表征特征中的一个或多个特征。本发明还涉及一种方法或处理,其包括本说明书中描述的和/或附图中示出的表征特征中的一个或多个特征。
本专利中讨论的各个方面可以组合以便提供附加的优点。此外,本领域技术人员将理解,可以组合实施例,并且还可以组合多于两个的实施例。而且,特征中的一些特征可形成一个或多个分案申请的基础。
不言而喻,第一(可打印或打印)材料和第二(可打印或打印)材料中的一者或多者可包含诸如玻璃和纤维之类的填料,其对(多种)材料的Tg或Tm不具有(或不必具有)影响。
Claims (12)
1.一种用于3D打印3D物品(1)的方法,所述方法包括以下步骤:
-提供可3D打印材料(201),以及
-逐层沉积所述可3D打印材料(201),以向所述3D物品(1)提供3D打印材料(202)的层(322),
其中所述可3D打印材料(201)包括颗粒(410),所述颗粒(410)以颗粒浓度被嵌入在所述可3D打印材料(201)中,
其中所述颗粒(410)对至少部分可见光是反射性的,
其中所述颗粒(410)具有颗粒长度(L1)、颗粒高度(L2)以及第一颗粒纵横比,所述第一颗粒纵横比被定义为所述颗粒长度(L1)和所述颗粒高度(L2)之比,所述第一颗粒纵横比等于或大于5,
其中所述3D打印材料(202)的每个层(322)具有层高度(H)、层宽度(W)以及层纵横比,所述层纵横比被定义为所述层宽度(W)和所述层高度(H)之比,以及
其中当所述层纵横比大于2时,所述颗粒浓度相对于所述可3D打印材料(201)的总体积在4vol.%-13vol.%的范围内,并且当所述层纵横比等于或小于2并且等于或大于1时,所述颗粒浓度相对于所述可3D打印材料(201)的总体积在0.004vol.%-4vol.%的范围内。
2.根据权利要求1所述的方法,其中对于至少50wt%的所述颗粒(410),所述颗粒长度(L1)在5μm-100μm的范围内,并且所述颗粒高度(L2)在0.1μm-20μm的范围内,并且其中所述层高度(H)在0.05mm-5mm的范围内。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述颗粒(410)具有在5μm-100μm的范围内的颗粒宽度(L3),其中所述颗粒(410)具有第二纵横比,所述第二纵横比被定义为所述颗粒宽度(L3)和所述颗粒高度(L2)之比,其中所述第二颗粒纵横比等于或大于5。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述颗粒(410)中的每个颗粒(410)都具有从硬币形状和薄片形状的组中选择的形状。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述颗粒(410)中的每个颗粒(410)包括以下各项中的一者或多者:银涂层和铝涂层。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述可3D打印材料(201)包括以下各项中的一者或多者:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和它们中的两者或更多者的共聚物。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中逐层沉积所述可3D打印材料(201)以向所述3D物品(1)提供3D打印材料(202)的层(322)的步骤利用熔融沉积成型3D打印机来执行,其中所述熔融沉积成型3D打印机包括打印机头,并且其中所述打印机头包括打印机喷嘴,所述打印机喷嘴具有大于所述颗粒长度(L1)的等效圆直径。
8.一种3D物品(1),包括3D打印材料(202)的层(322),其中所述3D打印材料(202)包括颗粒(410),所述颗粒(410)以颗粒浓度被嵌入在所述3D打印材料(202)中,其中所述颗粒(410)对于至少部分可见光是反射性的,其中所述颗粒(410)具有颗粒长度(L1)、颗粒高度(L2)以及第一颗粒纵横比,所述第一颗粒纵横比被定义为所述颗粒长度(L1)和所述颗粒高度(L2)之比,所述第一颗粒纵横比等于或大于5,其中所述3D打印材料(202)的每个层(322)具有层高度(H)、层宽度(W)以及层纵横比,所述层纵横比被定义为所述层宽度(W)和所述层高度(H)之比,其中所述层纵横比大于2,并且所述颗粒浓度相对于所述可3D打印材料(201)的总体积在4vol.%-13vol.%的范围内,或者所述层纵横比等于或小于2并且等于或大于1,并且所述颗粒浓度相对于所述可3D打印材料(201)的总体积在0.004vol.%-4vol.%的范围内。
9.根据权利要求8所述的3D物品(1),其中对于所述颗粒(410)的总数的至少一部分,所述颗粒长度(L1)在5μm-200μm的范围内,并且所述颗粒高度(L2)在0.1μm-100μm的范围内,并且其中所述层高度(H)在0.05mm-5mm的范围内。
10.根据权利要求8至9中任一项所述的3D物品(1),其中对于至少50wt%的所述颗粒(410),所述颗粒长度(L1)在10μm-100μm的范围内,并且所述颗粒高度(L2)在0.1μm-20μm的范围内,其中所述颗粒(410)具有在5μm-100μm的范围内的颗粒宽度(L3),其中所述颗粒(410)具有第二颗粒纵横比,所述第二颗粒纵横比被定义为所述颗粒宽度(L3)和所述颗粒高度(L2)之比,其中所述第二颗粒纵横比等于或大于5,并且其中所述颗粒(410)包括以下各项中的一者或多者:银涂层和铝涂层。
11.根据前述权利要求8至10中任一项所述的3D物品(1),其中所述3D打印材料(202)包括以下各项中的一者或多者:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和它们中的两者或更多者的共聚物。
12.一种灯具或灯,包括根据前述权利要求8至11中任一项所述的3D物品(1)。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106103053A (zh) * | 2015-01-16 | 2016-11-09 | 微软技术许可有限责任公司 | 包括磁性材料的三维物体的形成 |
CN106661766A (zh) * | 2014-07-08 | 2017-05-10 | 埃默里油脂化学有限公司 | 用于3d打印设备中的能烧结的进料 |
EP3191554A1 (en) * | 2014-09-09 | 2017-07-19 | 3D Systems, Inc. | Build materials having a metallic appearance for 3d printing |
EP3228586A1 (en) * | 2016-04-04 | 2017-10-11 | Xerox Corporation | 3d printed conductive compositions anticipating or indicating structural compromise |
WO2018015192A1 (en) * | 2016-07-21 | 2018-01-25 | Philips Lighting Holding B.V. | Method and materials for improving adhesion to a printing bed for fdm printed objects |
WO2018054724A1 (en) * | 2016-09-22 | 2018-03-29 | Philips Lighting Holding B.V. | Method of using fdm to obtain specularly reflective surfaces. |
Family Cites Families (6)
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---|---|---|---|---|
WO2015120429A1 (en) * | 2014-02-10 | 2015-08-13 | President And Fellows Of Harvard College | Three-dimensional (3d) printed composite structure and 3d printable composite ink formulation |
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JP2017052870A (ja) * | 2015-09-09 | 2017-03-16 | 株式会社リコー | 活性エネルギー線硬化型組成物 |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106661766A (zh) * | 2014-07-08 | 2017-05-10 | 埃默里油脂化学有限公司 | 用于3d打印设备中的能烧结的进料 |
EP3191554A1 (en) * | 2014-09-09 | 2017-07-19 | 3D Systems, Inc. | Build materials having a metallic appearance for 3d printing |
CN106103053A (zh) * | 2015-01-16 | 2016-11-09 | 微软技术许可有限责任公司 | 包括磁性材料的三维物体的形成 |
EP3228586A1 (en) * | 2016-04-04 | 2017-10-11 | Xerox Corporation | 3d printed conductive compositions anticipating or indicating structural compromise |
WO2018015192A1 (en) * | 2016-07-21 | 2018-01-25 | Philips Lighting Holding B.V. | Method and materials for improving adhesion to a printing bed for fdm printed objects |
WO2018054724A1 (en) * | 2016-09-22 | 2018-03-29 | Philips Lighting Holding B.V. | Method of using fdm to obtain specularly reflective surfaces. |
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