CN113316510B - 用于三维打印的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种三维打印的方法，包括步骤：操作具有一喷嘴阵列(122)的一打印头(16)，以配发一建构材料配方，其中所述打印头是直接连接到容纳所述建构材料配方的一盒匣(212)，且其中所述打印头包括一通道(218)，所述通道将接收自所述盒匣的一建构材料配方输送至所述喷嘴阵列；自所述通道废弃所述建构材料配方；及将容纳与被废弃的建构材料配方不同的一建构材料配方的一盒匣连接至所述通道。

Description

用于三维打印的方法及系统
相关申请
本申请自申请日为2018年12月31日的美国临时专利申请第62/786,577号请求优先权，上述申请的内容通过引用以其整体被并入本文中。
技术领域与背景技术
本发明，在其一些实施例中，是关于打印且更特定地，但非排除性地，是关于用于三维打印的方法及系统。
积层制造(AM)是一种允许经由增材形成步骤直接自计算机资料制造任意形状的结构的科技。任何积层制造系统的基本运作由下述步骤组成：将一个三维计算机模型切片为数个薄剖面、将结果转译为二维位置资料，及将所述资料馈至控制设备，所述控制设备以一分层的方式制造一个三维结构。
积层制造涉及制造方法的许多不同手段，包括三维(3D)打印，比如3D喷墨打印(3Dinkjet printing)、电子束熔融(electron beam melting)、立体光刻(stereolithography)、选择性激光烧结(selective laser sintering)、分层物件制造(laminated object manufacturing)、熔融沉积成形(fused deposition modeling)及其它。
一些3D打印程序，举例而言，3D喷墨打印，是通过建构材料的逐层喷墨沉积被执行。因此，一建构材料是自一配发头被配发，所述配发头具有一组数个喷嘴，以在一支撑结构上沉积数个层体。视所述建构材料而定，所述数个层体可以接着使用一适宜的装置而被固化(cured)或固体化(solidified)。
有各种三维打印技术存在及是被揭示于例如，美国专利第6,259,962号、第6,569,373号、第6,658,314号、第6,850,334号、第7,183,335号、第7,209,797号、第7,225,045号、第7,300,619号、第7,479,510号、第7,500,846号、第7,962,237号及第9,031,680号中，以上所有均由相同的专利权人揭示，且其内容在此通过引用以其整体被并入本文中。
发明内容
根据本发明的一些实施例的一个面向，提供了一种三维打印的方法，所述方法包括步骤：操作具有一喷嘴阵列的一打印头，以配发一建构材料配方，其中所述打印头是直接连接到容纳所述建构材料配方的一盒匣，且其中所述打印头包括一通道，所述通道将接收自所述盒匣的一建构材料配方输送至所述喷嘴阵列；自所述通道废弃所述建构材料配方；及将容纳与所述被废弃的建构材料配方不同的一建构材料配方的一盒匣连接至所述通道。
根据本发明的一些实施例，所述打印头具有配发至少两个不同的建构材料配方的数个喷嘴阵列，其中所述打印头是直接连接到各容纳一不同的建构材料配方的数个盒匣，及其中所述打印头包括：一歧管，所述歧管具有数个通道，每个通道将接收自一分别的盒匣的一建构材料配方输送至一分别的喷嘴阵列。
根据本发明的一些实施例，所述废弃步骤的特征是一第一建构材料配方来自所述歧管的一第一通道，且所述连接步骤是在维持至少一个类型的建构材料配方在所述歧管的不同于所述第一通道的至少一通道中时进行。
根据本发明的一些实施例，所述至少一个建构材料配方的特征为：于摄氏25度不多于50厘泊的一黏滞度。
根据本发明的一些实施例，至少一个建构材料配方是一建模材料配方系统，包括：至少两个可固化材料，且特征为：于摄氏25度不多于50厘泊的一黏滞度，其中所述至少两个可固化材料的一平均分子量为不多于500公克/莫耳。
根据本发明的一些实施例，所述配方系统包括至少一配方，所述至少一配方当被硬化时，提供一非弹性材料，所述至少一配方包括：至少一疏水性可固化材料，当被硬化时提供特征为高于摄氏80度的Tg的一材料；及至少一亲水性可固化材料，当被硬化时提供特征为高于摄氏80度的Tg的一材料。
根据本发明的一些实施例，所述配方系统包括至少一配方，所述至少一配方当被硬化时，提供一弹性材料，所述至少一配方包括：一弹性可固化材料；及一单官能基可固化材料。
根据本发明的一些实施例，所述至少一配方包括一双官能基可固化材料。
根据本发明的一些实施例的一个面向，提供了一种三维打印系统。所述系统包括：数个盒匣，各容纳一不同的建构材料配方；一打印头，具有数个喷嘴阵列且被直接连接到所述数个盒匣，其中所述打印头包括一歧管，所述歧管具有数个通道，每个通道将接收自一分别的盒匣的一建构材料配方输送至一分别的喷嘴阵列；及一控制器，用于操作所述打印头。根据本发明的数个优选实施例，所述三维打印系统缺乏任何不被直接连接到所述数个盒匣的打印头。
根据本发明的一些实施例，所述系统包括：数个液流控制装置，其中所述控制器是配置以选择性地控制所述数个液流控制装置。
根据本发明的一些实施例，所述数个盒匣的一数量是大于所述数个喷嘴的一数量，且所述歧管包括M个入口及N个出口，其中M>N，其中M是所述数个盒匣的一数量，且其中N是所述数个喷嘴阵列的一数量。
根据本发明的一些实施例，所述系统包括：数个液流控制装置，其中所述控制器是配置以选择性地控制所述数个液流控制装置，以避免建构材料配方流出所述数个盒匣中的至少一者。
根据本发明的一些实施例，所述控制器是配置以操作所述数个喷嘴阵列中的至少一者于一预定的位置，自一各自的通道废弃建构材料配方，及配置以操作一液流控制装置建立不同于所述废弃的建构材料配方的建构材料配方进入所述各自的通道的液流。
根据本发明的一些实施例，所述废弃步骤的特征是一第一建构材料配方经由一第一喷嘴阵列自所述歧管的一第一通道，及所述建立所述液流的步骤是在维持至少一个类型的建构材料配方在所述歧管的不同于所述第一通道的至少一通道中时，为一第二建构材料配方而进行。
根据本发明的一些实施例，所述控制器是配置以控制所述第一喷嘴阵列在属于相同层体的数个位置，但是在所述打印头于所述层体上方的不同通过期间，配发所述第一建构材料配方及所述第二建构材料配方。
根据本发明的一些实施例，所述预先决定的位置是在一工作表面上，在所述工作表面的一区域之外，一三维物件于所述区域由所述系统制造。
根据本发明的一些实施例，所述预先决定的位置是位于由所述系统制造的一三维物件的一内部区域。
根据本发明的一些实施例，所述预先决定的位置是在一体积的一牺牲区域中，一三维物件在所述体积中由所述系统制造。
根据本发明的一些实施例，所述系统缺乏任何在所述打印头之外加热所述建构材料的预加热系统。
根据本发明的一些实施例，所述打印头是配置以少于摄氏50度的一温度配发所述建构材料配方。
除非另外定义，在本文中使用的所有技术及/或科学术语与本发明所属领域中的一般技术人员所通常理解者具有相同的意义。虽然与本文中所描述者类似或等同的方法及材料可以被用于本发明的实施例的实施或测试中，示例性的方法及/或材料在下文中被描述。在冲突的情况下，本专利说明书，包括定义，将占有主导地位。此外，所述材料、方法及示例仅是例示性的及并不意在必然是限制性的。
本发明的数个实施例的方法及/或系统的实施可以涉及手动地、自动地或以其结合的一方式执行或完成数个选定的作业。此外，根据本发明的所述方法及/或系统的数个实施例的实际仪器配置(instrumentation)及设备，数个被选定的作业可以通过硬件、通过软件或通过韧体或通过其结合使用一操作系统被实施。
举例而言，用于执行根据本发明的数个实施例的数个选定的作业的硬件可以做为一芯片或一回路被实施。作为软件，根据本发明的数个实施例的数个被选定的作业可以作为数个软件指令被实施。所述数个软件指令通过一计算机使用任何适宜的操作系统被执行。在本发明的一示例性实施例中，根据如本文中所描述的方法及/或系统的数个示例性实施例的一个或更多个作业是通过一资料处理器，比如用于执行数个指令的一计算平台被执行。可选地，所述资料处理器包括用于储存指令及/或资料的一易失性记忆体及/或用于储存指令及/或资料的一非易失性记忆体，举例而言，一磁性硬盘及/或可卸除媒体。可选地，一网路连结也被提供。一显示器及/或一使用者输入装置，比如一键盘或滑鼠可选地也被提供。
附图说明
本发明的一些实施例在本文中仅以示例性的方式，参考随附的附图而被描述。现在详细参考附图，需要强调的是，所展示的特定细节是以示例性的方式及为了本发明的实施例的例示性讨论的目的而被展示。在此方面，连同附图的描述使得本发明的数个实施例可以如何被实行对本领域的一般技术人员成为明显的。
在附图中：
图1A至1D是根据本发明的一些实施例的一积层制造系统的示意图；
图2A至2C是根据本发明的一些实施例的数个打印头的示意图；
图3A及3B是演示根据本发明的一些实施例的座标转换的示意图；
图4是一典型的预加热程序的示意图；及
图5A及5B是根据本发明的一些实施例的打印系统的示意图。
具体实施方式
本发明，在其一些实施例中，是关于打印且更特定地，但非排除性地，是关于用于三维打印的方法及系统。
在详细解释本发明的至少一个实施例前，应被了解的是，本发明在其应用上不必然受限于在下文的描述中提出的及/或在附图中及/或示例中例示的元件及/或方法的构造及安排的细节。本发明能够有其它实施例或以各种方式被实践或实行。
当前的数个实施例的方法及系统通过以对应于数个三维物件的形状的一被配置的模式形成数个层体，而以一分层的方式基于计算机物件资料制造所述数个物件。所述计算机物件资料可以是任何已知的格式，包括但不限于，一标准镶嵌语言(StandardTessellation Language，STL)或一立体光刻轮廓(StereoLithography Contour，SLC)格式、一OBJ档案格式(OBJ)、一3D制造格式(3MF)、虚拟现实建模语言(Virtual RealityModeling Language，VRML)、积层制造档案(Additive Manufacturing File，AMF)格式、图形交换格式(Drawing Exchange Format，DXF)、多边形档案格式(Polygon File Format，PLY)或适于计算机辅助设计(Computer-Aided Design，CAD)的任何其它格式。
如本文中使用的，“物件”一词意指一完整物件或一完整物件的一部份。
每个层体是由一积层制造设备形成，所述设备扫描一个二维表面并将所述二维表面图案化(patterns)。在扫描时，所述积层制造设备造访在所述二维层体或表面上的数个目标地点，及对每个目标地点或数个目标地点的一群组决定所述目标地点或数个目标地点的群组是否将被建构材料配方占据，及何种类型的建构材料配方将被递送至所述目标地点或数个目标地点的群组。所述决定是根据所述表面的一计算机影像而被作成。
在本发明的数个优选实施例中，所述积层制造包含三维打印，更优选地三维喷墨打印。在这些实施例中，一建构材料配方是自一打印头被配发，所述打印头具有数个喷嘴的一个或多个阵列，以在一支撑结构上以数个层体的方式沉积建构材料配方。所述积层制造设备因此在将被占据的数个目标地点处沉积建构材料配方及保留其它目标地点为空洞。所述积层制造设备典型地包括数个喷嘴的数个阵列，每个所述喷嘴可被配置以配发一不同的建构材料配方。因此，不同的目标地点可以被不同的建构材料配方占据。建构材料配方的数个类型可以被分类为两个主要类别：建模材料配方及支撑材料配方。所述支撑材料配方作为一支撑基质或构造，用于在所述制造过程中支撑所述物件或数个物件部分及/或用于其它目的，例如，提供中空的或多孔的物件。支撑构造可以，例如，为了进一步的支撑强度，额外地包括数个建模材料配方元件。
所述建模材料配方一般地是一组成物，所述组成物是被调配以供在积层制造中使用且所述组成物能够凭自身，亦即，不需要与任何其它物质混合或结合，而形成一个三维物件。
最终的三维物件是由所述建模材料配方或数个建模材料配方的一组合或数个建模及支撑材料配方的一组合或其修改(例如，在固化后的修改)所制成。所有这些操作皆是固体自由成形制造(solid freeform fabrication)领域的一般技术人员所熟知的。
在本发明的一些示例性实施例中，一物件是通过配发两个或更多个不同的建模材料配方而被制造，每个建模材料配方来自所述积层制造设备的一个不同的喷嘴阵列(属于相同的或不同的打印头)。在一些实施例中，配发不同的建模材料配方的两个或更多个这样的喷嘴阵列位于所述积层制造设备的相同的打印头中。在一些实施例中，配发不同建模材料配方的数个喷嘴阵列是位于数个分离的打印头中，举例而言，配发一第一建模材料配方的一第一喷嘴阵列是位于一第一打印头中，且配发一第二建模材料配方的一第二喷嘴阵列是位于一第二打印头中。
在一些实施例中，配发一建模材料配方的一喷嘴阵列及配发一支撑材料配方的一喷嘴阵列皆是位于相同的打印头中。在一些实施例中，配发一建模材料配方的一喷嘴阵列及配发一支撑材料配方的一喷嘴阵列是分离的位于相同的打印头中。
根据本发明的一些实施例的，适于一物件112的积层制造的一系统110的一代表性的及非限制性的示例被绘示在图1A中。系统110包含一积层制造设备114，所述积层制造设备114具有一配发单元16，所述配发单元16包含数个配发头。如绘示于下文描述的图2A至2C中的，每个配发头优选地包含数个喷嘴122的一个或更多个阵列，典型地装设在一孔板121上，一液体建构材料配方124经由所述阵列被配发。
优选地，但非强制性地，积层制造设备114是一个三维打印设备，在此案例中，所述数个配发头是数个打印头，且所述建构材料配方是经由喷墨科技被配发。情形不必然须是如此，因为，对一些应用而言，所述积层制造设备可以不必应用三维打印技术。根据本发明的各种示例性实施例而被预期的积层制造设备的数个代表性示例包括，但不限于，融合沉积建模设备(fused deposition modeling apparatus)及融合材料配方沉积设备(fusedmaterial formulation deposition apparatus)。
每个打印头是可选地及优选地经由一个或多个建构材料配方储槽被给料，所述建构材料配方储槽可以可选地包括一温度控制单元(例如，一温度感测器及/或一加热装置)，及一材料配方水平感测器。为了配发所述建构材料配方，一电压信号被施加到所述数个打印头，以选择性地经由所述数个打印头喷嘴沉积材料配方的数个液滴，举例而言，如在压电喷墨打印科技(piezoelectric inkjet printing technology)中的。每个打印头的配发速率取决于喷嘴的数量，喷嘴的类型与所施加的电压信号速率(频率)。热打印头的使用也与本发明连结地被考虑。压电打印头及热打印头两者皆是固体自由成形制造领域的一般技术人员所熟知的。
优选地，但非强制性地，数个配发喷嘴或数个喷嘴阵列的总数被选择，以使得所述数个配发喷嘴的半数是被指定以配发支撑材料配方及所述数个配发喷嘴的半数是被指定以配发建模材料配方，亦即，喷射建模材料配方的数个喷嘴的数量是与喷射支撑材料配方的数个喷嘴的数量相同。在图1A的所述代表性示例中，四个打印头16a、16b、16c及16d被绘示。打印头16a、16b、16c及16d中的各者具有一喷嘴阵列。在此示例中，打印头16a及16b可以被指定用于建模材料配方/数个建模材料配方及打印头16c及16d可以被指定用于支撑材料配方。因此，打印头16a可以配发一个建模材料配方，打印头16b可以配发另一建模材料配方且打印头16c及16d可以皆配发支撑材料配方。在一替代实施例中，打印头16c及16d，举例而言，可以被结合在具有用于沉积支撑材料配方的两个喷嘴阵列的一单一配发头中。在一进一步的替代实施例中，所述数个打印头中的一个或更多个可以具有用于配发多于一种材料配方的多于一个喷嘴阵列，例如，用于沉积两个不同的建模材料配方或一个建模材料配方及一个支撑材料配方的两个喷嘴阵列，每个配方经由一个不同的阵列或不同数量的喷嘴被配发。
然而应被了解的是，这并非意在限制本发明的范围，且建模材料配方打印头(建模头)的所述数量及支撑材料配方打印头(支撑头)的所述数量可以不同。一般地，配发建模材料配方的喷嘴阵列的数量、配发支撑材料配方的喷嘴阵列的数量，及在每个个别的阵列中的数个喷嘴的所述数量是被选择以在所述支撑材料配方的最大配发速率及所述建模材料配方的最大配发速率之间提供一预先决定的比率a。所述预先决定的比率a的数值优选地是被选择以确保在每个被形成的层体中，建模材料配方的高度等于支撑材料配方的高度。a的典型的数值是自约0.6至约1.5。
如贯穿本文而被使用地，“约”一词意指±10％。
举例而言，对于a＝1，当所有的喷嘴阵列运作时，支撑材料配方的总体配发速率是与所述建模材料配方的总体配发速率大致相同。
积层制造设备114可以包括举例而言，M个建模头，其中每个建模头具有各有p个喷嘴的m个阵列，及有S个支撑头，每个支撑头具有各有q个喷嘴的s个阵列，使得M×m×p＝S×s×q。所述M×m个建模阵列及S×s个支撑阵列中的各者可以作为一分离的实体单元被制造，所述数个单元可以自数个阵列的群组被组装及拆卸。在此实施例中，每个这样的阵列可选地及优选地包括它自己的一温度控制单元及一材料配方水平感测器，及接收一个被个别控制的用于其操作的电压。
积层制造设备114可以进一步包括一固体化装置324，所述固体化装置324可以包括任何配置以发射可以造成所述被沉积的材料配方硬化的光、热等的装置。举例而言，固体化装置324可以包括一个或更多个辐射源。所述辐射源可以是，举例而言，一紫外线或可见光或红外线灯，或其它电磁辐射源，或电子束源，视所使用的建模材料配方而定。在本发明的一些实施例中，固体化装置324用于固化或固体化所述建模材料配方。
除了所述固体化装置324，设备114可选地且优选地包括用于溶剂蒸发的一个额外的辐射源328。辐射源328可选地且优选地产生红外线辐射。在本发明的各种示例性实施例中，装置324包括产生紫外线辐射的一辐射源，且辐射源328产生红外线辐射。
在本发明的一些实施例中，设备114包括冷却系统134，比如一个或多个风扇等。
所述(数个)打印头及辐射源优选地被安装在一框架或区块(block)128中，所述框架128是优选地可操作以在一托盘360上方交互移动，所述托盘360作为工作表面。在本发明的一些实施例中，所述数个辐射源是被安装在所述区块中，而使得所述数个辐射源跟随于所述数个打印头后，以至少部分地固化或固体化刚由所述数个打印头配发的所述材料配方。托盘360被水平放置。根据一般惯例，一X-Y-Z笛卡尔座标系统被选择而使得所述X-Y平面平行于托盘360。托盘360是优选地被配置以垂直(沿着所述Z方向)地，典型地向下移动。在本发明的各种示例性实施例中，积层制造设备114进一步包括一个或更多个调平装置132，例如，一滚轮326。调平装置326用于在接续的层体在新形成的层体上形成前矫直、调平及/或建立所述新形成的层体的一厚度。调平装置326优选地包括一废料收集装置136，用于收集在调平时产生的过量材料配方。废料收集装置136可以包括将所述材料配方递送至一废料箱或废料盒匣的任何机构。
在使用中，单元16的数个列印头在一扫描方向中移动，所述扫描方向在本文中称为X方向，及在所述数个列印头通过托盘360的过程中以一预先决定的配置选择性地配发建构材料配方。所述建构材料配方典型地包括一个或更多个类型的支撑材料配方及一个或更多个类型的建模材料配方。单元16的所述数个打印头的所述通过随后是由辐射源126执行的所述(数个)建模材料配方的所述固化。在所述数个打印头回到刚被配发的所述层体的起始点的反向通过中，根据预先决定的配置，建构材料配方的一额外配发可以被执行。在所述数个打印头的数个所述向前及/或反向通过中，因此被形成的所述数个层体可以由调平装置326矫直，所述调平装置326优选地跟随所述数个打印头在所述数个打印头的向前及/或反向移动中的所述路径。一旦所述数个打印头回到所述数个打印头沿着所述X方向的起始点，所述数个打印头可以沿着一分度方向(indexing direction)，在本文中称为Y方向，移动至另一位置，并通过沿着所述X方向的交互移动继续建构相同的层体。替代地，所述数个打印头可以在数个向前及反向移动之间或在多于一个向前-反向移动之后在所述Y方向中移动。由所述数个打印头执行以完成一单一层体的数个系列的扫描在本文中被称为一单一扫描循环。
一旦所述层体被完成，根据接续要被打印的所述层体的所欲的厚度，托盘360在所述Z方向中被降低至一预先决定的Z水平。所述程序被重复以以一分层的方式形成三维物件112。
在另一实施例中，托盘360可以在单元16的所述打印头在所述层体中的向前及反向通过之间在所述Z方向上被移位。如此的Z移位被执行以在一个方向中造成所述调平装置与所述表面的接触及在另一个方向中避免接触。
系统110可选地及优选地包括一建构材料配方供给系统330，包括数个建构材料配方容器或盒匣，并供给数个建构材料配方至积层制造设备114。
一控制单元152控制积层制造设备114且可选地及优选地也控制所述供给系统330。控制单元152典型地包括一电子回路，所述电子回路是配置以执行所述数个控制操作。所述控制单元152优选地与一资料处理器154通信，所述资料处理器154传输有关数个制造指令的数字资料，所述数个制造指令是基于计算机物件资料，例如，以一标准镶嵌语言(STL)格式等被呈现在一计算机可读介质上的一计算机辅助设计(CAD)配置。典型地，所述控制单元152控制被施加到每个打印头或每个喷嘴阵列的所述电压及在个别的所述打印头或个别的喷嘴阵列中的所述建构材料配方的温度。
一旦所述制造资料被加载到控制单元152，所述控制单元152可以在没有使用者介入的情况下运作。在一些实施例中，控制单元152自操作者接收额外的输入，例如，使用资料处理器154或使用与单元152通信的一使用者界面116。使用者界面116可以属于本领域中已知的任何类型，比如，但不限于一键盘、一触摸屏等。举例而言，控制单元152可以作为额外输入，接收一个或更多个建构材料配方类型及/或属性，比如但不限于，颜色、特性失真及/或转变温度、黏滞度、电性质、磁性质。其它属性及数个属性的数个群组也是被预期的。
根据本发明的一些实施例的适于一物件的积层制造的一系统10的另一代表性及非限定性示例被绘示于图1B至1D中。图1B至1D绘示系统10的一俯视图(1B)、一侧视图(1C)及一等角视图(图1D)。
在当前数个实施例中，系统10包括一托盘12及数个喷墨打印头16，每个所述喷墨打印头16具有一个或多个喷嘴阵列，所述一个或多个喷嘴阵列各自具有一个或多个分离的喷嘴。托盘12可以具有一圆盘的一形状或可以是环状的。非圆形的形状也是已被预期的，只要所述形状可以绕一垂直轴被旋转。
托盘12及数个喷墨打印头16是可选地及优选地被安装以允许托盘12及数个喷墨打印头16之间的一相对旋转运动。这可以通过(i)配置托盘12相对于数个喷墨打印头16绕一垂直轴14旋转，(ii)配置数个喷墨打印头16相对于托盘12绕垂直轴14旋转，或(iii)配置托盘12及数个喷墨打印头16皆绕垂直轴14但以不同旋转速率旋转(例如，以相反方向旋转)，而被达成。虽然下文描述的，系统10的一些实施例是特别强调配置(i)而被描述，其中所述托盘是被配置以相对于数个喷墨打印头16绕垂直轴14旋转的一旋转托盘，应被了解的是，本应用也预期了系统10的配置(ii)及(iii)。在本文中被描述的系统10的数个实施例的任何一个可以被调整以适用于配置(ii)及(iii)中的任何一个，及被提供以本文中所描述的细节的本领域一般技术人员，将知道如何作出这样的调整。
在下文的描述中，平行于托盘12及自轴14向外指的一方向被称为径向方向r，平行于托盘12及垂直于所述径向方向r的一方向在本文中被称为方位角方向φ(azimuthaldirectionφ)，及垂直于托盘12的一方向在本文中被称为垂直方向z。
如本文中所使用地，“径向位置”一词意指在距轴14有一特定距离处在托盘12上或托盘12上方的一位置。当本词汇连接到一打印头而被使用时，本词汇意指所述打印头的一位置，所述打印头在距轴14有一特定距离处。当本词汇连接到托盘12上的一个点而被使用时，本词汇对应于属于数个点的一轨迹(locus)的任何点，所述轨迹是半径为距轴14的特定距离且中心位于轴14处的一圆圈。
如在本文中所使用地，“方位角位置”一词意指相对于一预先决定的参考点处于一特定方位角的，在托盘12上或在托盘12上方的一位置。因此，径向位置意指属于数个点的一轨迹的任何点，所述轨迹是相对于所述参考点形成特定方位角的一直线。
如本文中所使用地，“垂直位置”一词意指在一平面上的一位置，所述平面在一特定点横断所述垂直轴14。
托盘12作为三维打印的一建构平台。一个或数个物件在其上被打印的所述工作区域典型地，但非必然地，小于托盘12的总面积。在本发明的一些实施例中，所述工作区域是环形的。所述工作区域被展示于26。在本发明的一些实施例中，托盘12在物件的形成过程当中始终朝相同方向持续旋转，及在本发明的一些实施例中，托盘在物件的形成过程当中(例如，以一振荡的方式)反转旋转的方向至少一次。托盘12可选地及优选地是可移除的。移除托盘12可以是为了系统10的维护，或者，若需要，为了在打印一新物件前替换所述托盘。在本发明的一些实施例中，系统10具有一个或更多个不同的替换托盘(例如，数个替换托盘的一套组)，其中两个或更多个托盘被指定给不同类型的物件(例如，不同重量)不同运作模式(例如，不同旋转速度)等。如所希望地，托盘12的所述替换可以是手动的或自动的。当自动替换被应用时，系统10包括一托盘替换装置36，配置以自托盘12在数个打印头16下方的位置移除所述托盘12及以一替换托盘(未展示)替代所述托盘12。在图1B的代表性绘示中，托盘替换装置36被例示为一驱动器(drive)38，所述驱动器38具有被配置以拉动托盘12的一可移动臂部40，但其它类型的托盘替换装置也是被预期的。
所述打印头16的数个例示性实施例在图2A至2C中被绘示。这些实施例可以为任何上文描述的所述积层制造系统而被应用，包括但不限于系统110及系统10。
图2A至2B绘示具有一个(图2A)及两个(图2B)喷嘴阵列22的一打印头16。在所述阵列中的所述数个喷嘴优选地是被线状地沿着一条直线排列。在一特定的打印头具有两个或更多个线状喷嘴阵列的数个实施例中，所述数个喷嘴阵列可选地及优选地可以是平行于彼此。当一打印头具有两个或更多个喷嘴阵列(例如，图2B)，所述打印头的所有阵列可以被给料以相同的建构材料配方，或所述相同打印头的至少两个阵列可以被给料以不同的建构材料配方。
当类似于系统110的一系统被应用，所有的打印头16是可选地及优选地在它们沿着所述扫描方向的位置彼此错开之下，沿着所述分度方向被定向。
当类似于系统10的一系统被应用时，所有的打印头16是可选地及优选地在它们的方位角位置彼此错开之下，被径向(平行于所述径向方向)地定向。因此，在这些实施例中，不同打印头的所述数个喷嘴阵列并非平行于彼此，而是彼此呈一角度，所述角度约略等于所述数个个别的打印头之间的所述方位角的偏移。举例而言，一个打印头可以被径向地定向及被定位于方位角位置φ1，及另一个打印头可以被径向地定向及被定位于方位角位置φ2，在此示例中，所述两个打印头之间的所述方位角偏移是φ1-φ2，及所述两个打印头的所述数个线状喷嘴阵列之间的角度也是φ1-φ2。
在一些实施例中，两个或更多个打印头可以被组装到数个打印头的一区块，在该案例中所述区块的所述数个打印头典型地是彼此平行的。包括数个喷墨打印头16a、16b、16c的一区块被绘示在图2C中。
在一些实施例中，系统10包括一稳定结构30，所述稳定结构30被定位在数个打印头16下方，而使得托盘12在稳定结构30及数个打印头16之间。稳定结构30可以用于预防或减少当数个喷墨打印头16运作时可能发生的托盘12的振动。在数个打印头16绕着轴14旋转的配置中，稳定结构30优选地也旋转，而使得稳定结构30总是直接位于数个打印头16下方(托盘12在数个打印头16及托盘12之间)。
托盘12及/或数个打印头16是可选地及优选地被配置以沿着所述垂直方向z，平行于垂直轴14移动，以便改变托盘12及数个打印头16之间的垂直距离。在所述垂直距离是通过沿着所述垂直方向移动所述托盘12而被改变的配置中，稳定结构30优选地也与托盘12一起垂直地移动。在所述垂直距离是由数个打印头16沿着所述垂直方向改变，同时保持托盘12的所述垂直位置固定的配置中，稳定结构30也被保持于一固定的垂直位置。
所述垂直移动可以通过一垂直驱动器28而被确立。一旦一层体被完成，托盘12与数个打印头16之间的所述垂直距离可以，根据随后要被打印的所述层体的所希望的厚度，通过一预先决定的垂直步进(vertical step)被增加(例如，托盘12相对于数个打印头16被降低)。所述程序被重复以以一分层的方式形成一个三维物件。
数个喷墨打印头16的所述运作及可选地且优选地系统10的一个或更多个其它元件的运作，例如托盘12的移动，是由一控制器20控制。所述控制器可以具有一电子回路及可由所述回路读取的一非易失性存储介质，其中所述存储介质储存数个程式指令，当被所述回路读取时，所述数个程式指令造成所述回路执行如下文进一步详述的数个控制操作。
控制器20可以也与一主计算机24通信，所述主计算机24传输有关数个制造指令的数字资料，所述数个制造指令是基于计算机物件资料，例如：一标准镶嵌语言(STL)或一立体光刻轮廓(SLC)格式、虚拟现实建模语言(VRML)、积层制造档案(AMF)格式、图形交换格式(DXF)、多边形档案格式(PLY)或适于计算机辅助设计(CAD)的任何其它格式的计算机物件资料。所述物件资料格式典型地是根据一笛卡儿座标系统被建构。在这些案例中，计算机24优选地执行一程序，用于将所述计算机物件资料中的每个切片的所述数个座标自一笛卡尔座标系统转换至一极座标系统。计算机24可选地及优选地依照经转换的座标系统传输所述数个制造指令。替代地，计算机24可以依照所述计算机物件资料所提供的原始座标系统传输所述数个制造指令，在此案例中，所述座标的转换是由控制器20的所述回路执行。
所述座标转换允许在一旋转中的托盘上的三维打印。在具有一静止托盘的非旋转系统中，所述数个打印头典型地沿着数条直线在一静止托盘上方交互移动。在这样的系统中，只要数个打印头的配发速率是一致的，打印解析度在所述托盘上方的任何点上皆相同。在系统10中，与非旋转系统不同，并非所述数个打印头位点(head points)的所有所述数个喷嘴在相同时间内在托盘12上方覆盖相同的距离。所述座标的转换可选地及优选地被执行，以确保在不同径向位置有相等量的过量材料配方。根据本发明的一些实施例的，座标转换的数个代表性示例被提供于图3A至3B中，图3A至3B展示一物件的三个切片(每个切片对应于所述物件的一不同层体的数个制造指令)，其中图3A以笛卡尔座标系统绘示一切片，且图3B绘示对所述个别切片应用一座标转换后的相同切片。
典型地，控制器20如下文所述地基于所述数个制造指令及基于储存的程式指令控制施加到所述系统10的所述个别元件的电压。
一般地，控制器20控制数个打印头16在托盘12旋转时以数个层体的方式配发建构材料配方的数个液滴，从而在托盘12上打印一个三维物件。
系统10可选地及优选地包括一个或更多个辐射源18，所述辐射源18可以是举例而言，一紫外线或可见光或红外线灯，或其它电磁辐射源，或电子束源，视所使用的建模材料配方而定。所述辐射源可以包括任何类型的辐射发射装置，包括但不限于，发光二极管(LED)、数位光处理(DLP)系统、电阻灯等。辐射源18用于固化或固体化所述建模材料配方。在本发明的各种示例性实施例中，所述辐射源18的所述运作是由控制器20控制，所述控制器20可以启用及停用辐射源18及可以可选地也控制由所述辐射源18产生的辐射的量。
在本发明的一些实施例中，系统10进一步包括一个或更多个调平装置32，所述调平装置32可以被制造为一滚轮或一刀片。调平装置32用于在接续的层体于新形成的层体上被形成前，矫直所述新形成的层体。在一些实施例中，调平装置32具有一锥形滚轮(conicalroller)的形状，所述锥形滚轮被定位以使其对称轴34相对于托盘12的所述表面是倾斜的及其表面平行于所述托盘的所述表面，此实施例被绘示于系统10的所述侧视图(图1C)中。
所述锥形滚轮可以具有一锥体(cone)或一圆锥台(conical frustum)的形状。
所述锥形滚轮的开启角度是优选地被选择，而使得在沿着所述锥形滚轮的轴34的任何位置处，所述锥体的半径与该位置与轴14之间的距离之间有一固定比例。此实施例允许滚轮32有效率地调平所述数个层体，因为当所述滚轮旋转时，在所述滚轮的所述表面上的任何点p具有一线性速度(linear velocity)，所述线性速度与所述托盘在点p垂直下方的一点处的所述线性速度成比例(例如，相同)。在一些实施例中，所述滚轮具有一圆锥台的一形状，所述圆锥台具有一高度h、在距轴14的最近距离处有一半径R1及在距轴14的最远距离处有一半径R2，其中所述参数h、R1及R2满足关系R1/R2＝(R-h)/h及其中R是所述滚轮距轴14最远的距离(举例而言，R可以是托盘12的半径)。
所述调平装置32的运作可选地及优选地由控制器20控制，所述控制器20可以启用及停用调平装置32及可以可选地也控制所述调平装置32沿着一垂直方向(平行于轴14)及/或一径向方向(平行于托盘12及指向或远离轴14)的位置。
在本发明的一些实施例中，数个打印头16被配置以沿着所述径向方向r相对于托盘交互地移动。这些实施例在数个打印头16的所述数个喷嘴阵列22的长度比托盘12上的所述工作区域26沿所述径向方向的宽度短时是有用的。数个打印头16沿着所述径向方向的移动可选地及优选地是由控制器20控制。
一些实施例考虑到通过自(属于相同的或不同的打印头的)不同喷嘴阵列配发不同材料配方来制造一物件。这些实施例，除其它以外，提供自一给定数量的材料配方选择数个材料配方及界定被选择的材料配方的数个所希望的组合及它们的性质的能力。根据当前的数个实施例，每个材料配方的所述沉积对于所述层体的数个空间地点被界定，以达成由不同材料配方占据不同的三维空间地点，或达成由两个或更多个不同材料配方占据本质上相同的三维地点或相邻的三维地点，以允许所述层体中的所述数个材料配方的沉积后空间性组合，从而在各自的地点或数个地点形成一复合材料配方。
数个建模材料配方的任何沉积后组合或混合是被预期的。举例而言，一旦一特定材料配方被配发，所述材料配方可能保存其原始性质。然而，当所述特定材料配方与被配发于相同的或邻近的地点的另一个建模材料配方或其它被配发的材料配方被同时配发时，具有与被配发的数个材料配方不同的一性质或数个性质的一复合材料配方被形成。
当前的数个实施例因此允许一广范围的材料配方组合的沉积，及根据用以特征化一物件的每个部份的所希望的数个性质，在所述物件的数个不同部分由数个材料配方的多个不同组合组成的所述物件的制造。
关于适于当前数个实施例的一积层制造系统的原理及运作的进一步的细节见于美国专利申请公开第20100191360号，其内容通过引用被并入本文中。
一典型的喷墨打印头包括一歧管(manifold)，所述歧管具有一个或多个通道，每个通道将一液体材料配方输送至一分别的打印头喷嘴阵列，以供通过所述分别的喷嘴阵列配发所述分别的配方。所述喷嘴阵列被安装在一个打印头孔板(orifice plate)上并包括数个喷嘴，每个喷嘴具有一单元腔室，用于容纳供配发的一用量的材料配方，及包括一个出口，所述材料配方经由所述出口被配发。在一特定的喷嘴阵列中的所有喷嘴的所述单元腔室典型地是被流体连接到所述打印头的歧管的一特定的且分别的通道。
在许多常规的三维打印系统中，所述建构材料配方是在进入所述打印头的歧管之前被预加热至适合所述建构材料及所述打印头的一工作温度。所述预加热典型地相对于在所述数个打印头中被实施的加热而言是额外的。一典型的预加热程序被绘示在图4中。一预加热元件160被定位于所述材料供给42(或330)及打印头16之间。预加热元件160与所述打印头16间隔开，且与材料供给42经由一导管162处于流体连通，并与打印头16经由一导管164处于流体连通。同样已知的，是其中所述预加热器被装设在所述打印头上的配置。导管162具有一泵浦170，所述泵浦170由控制器20(或152)控制且是配置以产生自材料供给42进入预加热器160中，及亦自预加热器160至打印头16中的一建构材料液流。
本发明者发现到，当由一特定打印头配发的所述建构材料要被另一建构材料取代时，所有存在于所述预加热器、数个储槽及至相关的打印头的数个流径中的所有材料需要被废弃，举例而言，通过在也被称为“吹驱(purging)”的一程序中，操作所述打印头以在所述打印区域外配发所述材料而被废弃。预加热器及储槽的使用因此显著地增加由所述系统产生的废料的量，并增加总体打印时间，若吹驱事件在一物件被打印时被执行。
常规的系统可以也包括一流体撤回环(fluid retraction loop)166，用于可控制地允许建构材料自导管164及自打印头16撤回进入预加热器元件160或材料供给42。所述流体撤回环166典型地包括一泵浦168，用于控制环166中的液流。一些系统也包括一储槽172，用于在经加热的材料进入所述打印头歧管中供配发之前容纳所述经加热的材料。本发明者发现此技术方案并非最适的，因为所述撤回过程增加总体吹驱时间及产生的废料量。
在寻找上述问题的解决方案时，本发明者发现有许多解决方案，在其中一预加热器并非必要的。特别是，一预加热器在于低工作温度配发材料的系统中是不必要的。这样的系统包括具有能够配发高黏滞度材料配方的数个配发头的系统，在所述系统中，不需要通过加热减少黏滞度。另一个示例是设计以供配发可在低工作温度(例如，低于摄氏50度)被喷射的低黏滞度材料配方的系统。在上述的两个案例中，不需要使用一预加热器以确保数个经预加热的配方的一持续供给，因为所述数个配方典型地在离开所述供给盒匣时是接近或处于它们的工作温度。专用于储存经预加热的配方的一储存槽也变得不必要。因此，除了节省能量及时间以及减少由所述系统产生的废弃材料，因具有较少的组件，由本发明者发现的所述技术方案也提供了可能在尺寸上较小、较不昂贵且更加友善环境的一系统。此外，较少材料在所述盒匣及所述打印头之间被使用的一系统，允许在一打印头的一特定通道中快速地自一个材料切换至另一材料。例如，切换可以在所述打印区块的通过/扫描之间被完成或甚至在所述通过期间被完成。这在所述打印系统包括一有限数量的打印通道但被希望使用大数量的材料制造一物件时是特别有用的。在一特定的实施例中，数个材料可以由具有一单一通道的一打印头配发。
根据本发明的一些实施例的适宜的一建构材料给料方案的示意性示例被绘示在图5A及5B中。所述给料方案适合上文描述的系统10及110中的任一者。
图5A展示一歧管210，所述歧管210包括数个通道214，所述数个通道214将数个建构材料自数个盒匣212分配至数个喷嘴的一分别的数个阵列122。展示于图5A中的是三个盒匣212及数个喷嘴的三个阵列122，但应被了解的是，任何数量的盒匣及任何数量的阵列，包括一单一盒匣及一单一阵列是被考虑的。被例示在图5A中的所述歧管210是3至3型(3to3types)的歧管(三个入口及三个出口)，但任何类型的歧管可以被应用。典型地，歧管210的入口的数量等于盒匣的数量，且歧管210的出口的数量等于喷嘴阵列的数量。图5A绘示了一实施例，在所述实施例中，盒匣的数量与喷嘴阵列的数量相同(在此示例中是三个)。其中盒匣的数量与喷嘴阵列的数量不相同(例如，有比喷嘴阵列更多的盒匣)的数个优选实施例在下文中参考图5B而被描述。
两个、三个或更多个阵列122可以在相同的配发头的一孔板中(例如，如示意性地绘示于图2B中地)。替代地，数个阵列122中的各者可以在一个不同的配发头的一孔板中(例如，如示意性地绘示于图2A中地)。又替代地，两个、三个或更多个阵列122可以在所述数个配发头中的一者的一孔板中(例如，如示意性地绘示于图2B中地)。替代地，数个阵列122中的各者可以在一不同的配发头的一孔板中(例如，如示意性地绘示于图2A中地)。
每个阵列122是与歧管210的一不同的通道214处于流体连通。自一特定的盒匣212经由所述盒匣212的各自的通道214且进入所述各自的喷嘴阵列122中的建构材料的液流可以由一液流控制装置216，比如但不限于一阀及/或一泵浦，所控制。在其中所述液流是由重力建立的数个实施例中，液流控制装置216作为一阀被实施是足够的。在所述液流无法由重力建立或无法仅由重力建立的数个实施例中，液流控制装置216包括一泵浦。对于每个盒匣212，所述液流优选地是经由一导管218，所述导管218在所述各自的盒匣212与歧管210的所述各自的通道214之间建立一直接流体连通，而不经过将建构材料容纳或维持在其中的一额外的组件，比如一预加热器或一储槽。这不同于常规的系统(例如，展示于图4中的系统)，在常规的系统中，没有自所述材料供给42自所述打印头16的建构材料的直接液流，因为材料首先流入所述预加热器160中。
在数个优选实施例中，所述积层制造系统缺乏任何不被直接连接到一个或多个盒匣的配发头。
图5B绘示一建构材料给料方案，在所述方案中，不同的配发头是由不同组的盒匣经由不同的歧管给料。展示于图5B中的是两个配发头16a及16b的一区块，每个配发头被配置以由四个盒匣给料，但当前的数个实施例考虑到任何数量的配发头。
根据本发明的一些实施例，对于所述数个配发头中的至少一者，被连接到所述配发头的盒匣的数量大于此配发头的喷嘴阵列的数量。在这些实施例中，为此配发头给料的所述歧管是M-N型歧管，其中M>N，其中M是为所述配发头给料的所述数个盒匣的数量，且N是所述配发头的喷嘴阵列的数量。如将在下文中被例示的，这允许所述系统自许多不同类型的材料制造物件。特别地，一物件由其所制成的材料的数量可以大于在所述系统中的喷嘴阵列的数量。
在不被视为限制性的，图5B的示意图中，配发头16a包括两个喷嘴阵列122a及122b，且是经由一个4-2歧管210a被连接至四个盒匣212-1、212-2、212-3、212-4，且配发头16b包括两个喷嘴阵列122c及122d，且是经由一个4-2歧管210b被连接至四个盒匣212-5、212-6、212-7、212-8。在每个盒匣中的材料是经由液流控制装置2161至2168被发放到各自的歧管。
在这样的一配置的使用的一个示例性实施例中，一第一组液流控制装置(在本示例中的装置216-1、216-4、216-6及216-7)在所述区块在所述托盘的一区域上方的一第一通过(比如但不限于系统110的一向前扫描)期间被启动，而使举例而言，阵列122a自盒匣212-1配发材料、阵列122b自盒匣212-4配发材料、阵列122c自盒匣212-6配发材料且阵列122d自盒匣212-7列印材料。在所述区块的一第二通过(比如但不限于系统110的一反向扫描)中，一第二组液流控制装置(在本示例中的装置216-2、216-5及216-7)被启动，因此，举例而言，阵列122a及阵列122b皆自盒匣212-2配发材料、阵列122c自盒匣212-5配发材料且阵列122d继续自盒匣212-7配发材料(如同在上文描述的向前扫描中地)。因此，此示例示范了使用四个喷嘴阵列自六种不同材料(容纳在盒匣212-1、212-2、212-4、212-5、212-6及212-7中)制造一物件。
在所述第二组液流控制装置的所述启动之前，应用了一吹驱或“喷吐(spitting)”流程，其中在所述数个歧管中及可选地在所述数个导管中的，来自数个材料的第一液流的(数个)残余材料被配发，以清空所述各自的歧管通道。这样的吹驱可以在对于所述被打印的物件而言不重要的数个区域中(例如，在所述物件的内部非可见部分，比如但不限于核心)被作出，或在否则一支撑材料将被配发的，所述物件的数个区域中被作出，或在所述打印区域之外(例如，在位于所述托盘的一空余位置的一服务站(servicing station))被作出。绘示于图5中的配置的优势在于，由于存在所述导管218、所述歧管212及所述数个喷嘴122中的材料的量非常低，建构材料废料的量是极小的，且在任何事件中皆显著少于在应用(数个)预加热器的常规系统中的废料。
可以被用于展示于图5A及5B中的所述数个方案中的所述数个配发头，包括被设计及配置以于低工作温度(例如，低于摄氏50度)配发建构材料配方的任何三维打印头。
举例而言，所述打印头可以被用于配发一建模材料配方，特征为在摄氏25度不多于50厘泊的一黏滞度。作为一进一步的示例，所述打印头可以被用以配发一建模材料配方系统，所述建模材料配方系统包括两个或更多个可固化材料，且特征为于摄氏25度不多于50厘泊的一黏滞度。优选地，所述至少两个可固化材料的平均分子量是500公克/莫耳或更少。可以由当前的数个实施例的所述打印头被配发的一配方系统的一更详细的描述，在随后的示例段落中被描述。
另一示例包括能够在低工作温度(例如，低于摄氏50度)配发特征为一更高的黏滞度的数个材料配方的数个打印头，比如但不限于，能够配发特征为在约摄氏25度多于30厘泊、或多于50厘泊、或多于55厘泊、或多于60厘泊、或多于65厘泊、或多于70厘泊的一黏滞度的建构材料。
所述数个盒匣与所述歧管之间的直接连结允许通过仅废弃在所歧管、导管及/或泵浦中的材料的残余，而快速取代或交换要由一给定的打印头配发的一材料。因为在这些组件中的材料的量典型地是低的，所述废弃可以更不耗时，且更不浪费，因此是更加友善环境的。一旦所述材料残余被废弃，容纳一不同建构材料的一新的盒匣可以被连接到所述导管，且所述打印过程可以被继续。
自所述歧管废弃建构材料，优选地仅是自一通道，所述通道将一特定建构材料自一特定盒匣输送至为所述特定建构材料的配发而配置的所述各自的打印头喷嘴阵列。这允许取代连接到所述打印头的一盒匣，而不取代被连接到相同的打印头的另一盒匣。
作为一代表性示例，假设容纳建构材料A的一第一盒匣及容纳建构材料B的一第二盒匣被连接到相同的歧管，所述歧管经由一第一通道将材料A引导至一第一喷嘴阵列且经由一第二通道将材料B引导至一第二喷嘴阵列。所述打印头被操作且配发材料A及B。当希望以材料C取代材料B时，所述打印头可以在不影响被打印的物件的，打印区的区域(例如，所述物件的内部部分，否则一支撑材料将被配发的数个区域)中废弃材料B，或所述打印头被带到所述打印区域之外的一位置(一服务站)，且所述第二喷嘴阵列被启动以自所述第二通道、及各自的导管及泵浦废弃材料B。材料A可以保持在所述第一通道中。其后，容纳材料C的一第三盒匣可以被连接到所述第二通道，且所述打印程序可以材料A及C继续。
如本文中所使用地，“约”一词意指±10％。
“示例性的”一词在本文中被用以意指“作为一示例、例证或例示”任何被描述为“示例性”的实施例不必然被视为相对于其它实施例是优选的或有利的及/或排除来自其它实施例的特征的并入。
“可选的”一词在本文中被用以意指“在一些实施例中被提供及在其它实施例中不被提供”。本发明的任何特定实施例可以包括数个“可选”特征，除非这样的数个特征是冲突的。
“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(includs)”、“包括(including)”、“具有(having)”等词汇及它们的变化意指“包括但不限于”。
“由...组成(consisting of)”意指“包括且限于”。
“主要由...组成”意指仅在额外成分、步骤及/或零件并不本质地改变所主张权利的组成物、方法或结构的基本及新颖特性时，所述组成物、方法或结构可以包括额外的成分、步骤及/或零件。
如在本文中所使用地，单数形式“一(a)”、“一(an)”及“所述(the)”包括复数所指物，除非上下文明显另有指示。举例而言，“一化合物”或“至少一化合物”等词汇可以包括数个化合物，包括其混合物。
遍及本申请，本发明的各种实施例可以以一范围形式被呈现。应被理解的是，呈范围格式的描述仅是为了便利及简短，及不应被视为对本发明的范围的非弹性的限制。因此，一范围的描述应被视为已特定地揭示在该范围中的所有可能的子范围以及个别数字数值。举例而言，一范围，比如自1至6，的描述应被视为已特定地揭示了数个子范围，比如自1至3、自1至4、自1至5、自2至4、自2至6、自3至6等，以及在该范围中的个别数字，举例而言1、2、3、4、5及6。这不论范围的宽度而适用。
每当一数值性范围在本文中被指示，所述数值性范围是意在包括在所指示的范围内的任何引用的数字(分数或整数)。在一第一指示数字及一第二指示数字“之间”及“自”一第一指示数字“至”一第二指示数字在本文中被可互换地使用及是意在包括所述第一及第二指示数字及其间的所有分数及整数。
应被了解的是，为了清楚起见而在分离的实施例的背景下被描述的本发明的特定特征，也可以在一单一实施例中结合地被提供。相反地，为了简洁起见而在一单一实施例的背景下被描述的本发明的各种特征，也可以在本发明的任何其它被描述的实施例中分离地或以任何适宜的次组合或如所适宜地被提供。在各种实施例的背景下被描述的特定特征不被视为那些实施例的必要特征，除非所述实施例没有那些特征便无法运作。
如上文所描述的及如在下文的权利要求段落中被主张权利的本发明的各种实施例及面向在下文的数个示例中觅得实验性支持。
示例：
现在参考下文的数个示例，所述数个示例与上文的描述一同以一非限定性的方式例示本发明的一些实施例。
适宜的配方系统：
根据本发明的一些实施例的一个面向，提供了一种可用于三维物件的积层制造中的建模材料配方系统，特征为于摄氏25度不多于50厘泊的一黏滞度，如本文中所界定的。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，在所述配方系统中的每个配方的特征为在摄氏25度不多于40厘泊、或不多于30厘泊、或不多于25厘泊、或不多于20厘泊、或甚至少于20厘泊的一黏滞度。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，在所述配方系统中的每个配方的特征为在摄氏25度，在自约8至约50厘泊、或自约8至约40厘泊、或自约8至约30厘泊、或自约8至约25厘泊、或自约8至约20厘泊、或自约8至约15厘泊的范围内的一黏滞度，包括其间的任何中介数值及子范围。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，在所述配方系统中的每个配方的特征为在摄氏30度，在自约8至约50厘泊、或自约8至约40厘泊、或自约8至约30厘泊、或自约8至约25厘泊、或自约8至约20厘泊、或自约8至约15厘泊的范围内的一黏滞度，包括其间的任何中介数值及子范围。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，在所述配方系统中的每个配方的特征为在摄氏25度，在自约8至约50厘泊、或自约8至约40厘泊、或自约8至约30厘泊、或自约8至约25厘泊、或自约8至约20厘泊、或自约8至约15厘泊的范围内的一黏滞度，包括其间的任何中介数值及子范围。
“配方系统”意指一系统，所述系统包括一个或多个配方，亦即一个或多个建模材料配方，从而在所述系统中的每个配方以所指示的黏滞度为特征。当所述配方系统包括两个或多个建模材料配方时，所述配方系统是一多配方系统，包括可以结合地被使用以形成一多材料物件的两个或更多个建模材料配方。
当一配方系统包括两个或更多个配方时，每个配方可以相同的或不同的黏滞度为特征，而所述数个配方中的各者的特征为如所主张权利的一黏滞度。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，所述配方系统是适于使用于，或可使用于积层制造程序中，如本文中所描述的。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，所述配方系统是适于使用于，或可使用于3D喷墨打印中，如本文中所描述的。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，所述配方系统是可与喷墨打印设备相容，特别是与所述喷墨打印设备中配发所述数个配方的喷墨打印头及喷嘴阵列相容，因所述配方系统的特征为被容易地经由所述数个喷嘴阵列自所述数个打印头配发所需的黏滞度、特征为所需的表面张力，且在所述喷射条件下是足够稳定的(非反应性的)以避免所述数个配发(喷墨打印)头及/或数个配发头中的所述数个喷嘴阵列的阻塞。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，所述配方系统符合一3D喷墨打印系统的所有要求，如在本领域中被辨识地及在本文中被描述的。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，所述配方系统包括两个或更多个可固化材料，如本文中所界定的。
根据一些实施例，在所述配方系统中的每个配方包括两个或更多个如本文中所界定的可固化材料。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，所述两个或更多个可固化材料可以是单体可固化材料、寡聚可固化材料或单体及寡聚可固化材料的一混合物，如本文中所界定的。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，所述两个或更多个可固化材料包括单体及寡聚可固化材料的一混合物，如本文中所界定的。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，单体及寡聚可固化材料之间的一重量比率是至少1:1，且优选地更高，举例而言，是1.1:1、或1.2:1、或1.3:1、或1.5:1、或1.6:1、或1.7:1、或1.8:1、或1.9:1、或2:1或甚至更高。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，单体及寡聚可固化材料之间的一重量比率在1:1至5:1、或1:1至4:1、或1:2至4:1的范围内，包括其间的任何中介值与子范围。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，所述两个或更多个可固化材料包括单体及寡聚可固化材料的一混合物，及所述单体可固化材料的一用量是所述数个可固化材料的总重量的至少50重量百分率。
在一些实施例中，单体可固化材料的一用量是数个可固化材料的总重量的至少60重量百分率、或至少70重量百分率、或至少80重量百分率。
在数个示例性实施例中，单体可固化材料的一用量是所述数个可固化材料的总重量的自80至90重量百分率。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，所述两个或更多个可固化材料的一平均分子量是不多于500公克/莫耳。
“平均分子量”意指在一配方中的所有可固化材料的分子量的总和，除以在所述配方中的可固化材料的数量。根据本文中描述的任何实施例中的一些，所述两个或更多个可固化材料的一平均分子量是自200至500公克/莫耳，或自250至500公克/莫耳、或自300至500公克/莫耳，包括其间的任何中介值与子范围。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，所述两个或更多个可固化材料的一相对平均分子量是不多于500公克/莫耳。
“相对平均分子量”意指在所述配方或配方系统中的所述数个可固化材料相对于它们在所述配方或配方系统中的浓度的平均分子量，亦即对于每个成分是一分子量乘以在所述配方中或配方系统中的一相对浓度，除以数个可固化材料在所述配方或配方系统中的总浓度，如下：
(A的分子量x重量百分率+B的分子量a重量百分率)/数个可固化材料的总重量百分率。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，所述两个或更多个可固化材料的一相对平均分子量是自200至500公克/莫耳，或自250至500公克/莫耳、或自300至500公克/莫耳，包括其间的任何中介值与子范围。如上文中所讨论的，被包括在当前数个实施例的所述配方系统中的一个或多个配方中的数个可固化材料可以被选择，以便提供广范围的经硬化材料，特征为多变的性质比如弹性、硬度(hardness)、坚硬度(stiffness)及热稳定性，及各种构造，包括带壳层(shelled)及不带壳层结构。
通过选择数个建模配方，所述数个建模配方在物件中的(数个)被选定的区域提供具所希望的性质的数个材料，同时运用所有这些配方于低温度时的低黏滞性，如本文中所描述的配方系统可以包括如本文中所描述的数个可固化材料，所述数个可固化材料可以在相同的物件中提供举例而言，由刚性材料制成的数个部分、由弹性材料制成的数个部分、由具有高HDT(热稳定性)的材料制成的数个部分、及有具有高冲击抗性的材料组成的数个部分。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，所述配方系统包括至少一配方，所述配方当硬化时提供一非弹性的刚性材料。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，所述配方系统包括至少一配方，所述配方当硬化时提供一弹性材料。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，所述配方系统包括至少两个配方，当被一起使用时适于形成带壳层物件，所述带壳层物件的特征为：一核心区域，及至少部分环绕所述核心区域的至少一包裹区域。所述两个配方可以被选择而以先前为带壳层物件而描述的性质为特征。举例而言，在一些实施例中，这样的一配方系统包括一第一配方，所述第一配方当硬化时，提供特征为一高HDT(例如，高于摄氏60度)的一材料，及包括一第二配方，所述第二配方当硬化时，提供特征为高冲击抗性(例如，高于35焦耳/公尺)的一材料。在一些实施例中，这样的一配方系统包括两个配方，所述两个配方提供数个材料，特征为所述数个材料的弹性模量的一特定比率。
贯穿本文，“橡胶”、“橡胶材料”、“弹性材料”及“弹性体”等词汇被可互换的使用，以描述特征为弹性体的特性的材料。“橡胶样的材料(rubbery-like material)”或“橡胶般的材料(rubber-like material)”等词汇被用于描述通过积层制造(例如，3D喷墨打印)而非涉及热塑性材料的硫化的常规程序制备的，以橡胶的性质为特征的材料。
“橡胶样的材料”在本文中也可互换地称为“弹性材料”
弹性体或橡胶，是弹性的材料，特征为低玻璃转化温度(Tg)(例如，低于摄氏10度、低于摄氏0度、或甚至低于摄氏-10度)。
在本文中，“Tg”意指玻璃转化温度，所述玻璃转化温度被界定为E"曲线的局部最大值的位置，其中E"是作为温度的一函数的，所述材料的损失模量。广泛而言，随着温度在包括所述玻璃转化温度的一范围中被升高，一材料，特别是一聚合材料的一状态，逐渐自一玻璃般的状态转变为一橡胶般的状态。
在本文中，“玻璃转化温度范围(Tgrange)”是一温度范围，在所述温度范围，所述E"值为在如上文所界定的玻璃转化温度处的E"值的至少一半(例如，可多达在玻璃转化温度处的E"值)。
不希望受限于任何特定的理论，假定一聚合材料的状态在如上文所界定的所述玻璃转化温度范围中，逐渐自所述玻璃般的状态转变为所述橡胶般的状态。所述玻璃转化温度范围的最低温度在本文中被称为Tg(低)且所述玻璃转化温度范围的最高温度在本文中被称为Tg(高)。
在本文中描述的任何实施例中，“高于玻璃转化温度的温度”意指高于所述玻璃转化温度的一温度，或更优选地，高于Tg(高)的一温度。
下文描述表征橡胶材料的一些性质，如本文中及本领域中所使用的。
肖氏A硬度(Shore A Hardness)，也称为肖氏硬度或单纯称为硬度，描述一材料对永久凹刻(indentation)的抗性，由A型硬度计界定。肖氏硬度典型地是根据ASTM D2240被决定。弹性材料典型地特征为低肖氏硬度，例如低于100。
弹性模量(Elastic Modulus)，也被称为弹性模量(Modulus of Elasticity)或被称为杨氏模量，或称为抗张模量或“E”，描述一材料在一力被施加时对弹性变形的抗性，或换言之，作为当相反的数股力沿着一轴被施加时，一物件沿着所述轴变形的倾向。弹性模量典型地是通过一抗张测试(例如，根据ASTM D 624)被测量，且是通过在弹性变形区域内的应力-应变曲线(Stress-Strain curve)的线性斜率而被决定，其中应力是造成所述变形的力除以所述力被施加的面积，且应变是由所述变形导致的在一些长度参数中的改变，相对于所述长度参数的原始值的比率。所述应力与所述材料上的张力成比例，且所述应变与所述材料的长度成比例。弹性体的弹性模量典型地是低的，例如，低于1000兆帕。
于失效(failure)时的延伸，在本文中及在本领域中也被称为在断裂时的延伸，是被决定为，在被测试的材料的失效(例如，作为破裂或颈缩(necking))发生前，可以(当施加等于最终抗张强度的张应力时)发生的最大应变(延伸)。
延伸是一材料的一均匀段落的延展，如下述地表示为原长度的百分比：
最终长度-原长度
延伸％＝-----------------------x100
原长度
延伸典型地是根据ASTM D412被判定。
弹性体的延伸典型地是高的，例如，高于50％或高于100％或高于200％。恢复是通过在一材料(例如，弹性层体)经受几乎等于失效时的延伸(可选地约是失效时的延伸的90％，可选地是失效时的延伸的95％，可选地是失效时的延伸的98％，可选地是失效时的延伸的99％，其中失效时的延伸可以使用一同等的样本被判定)的一先前应变之后，释放所述张应力，而被决定为长度的减少对先前应变的比例。因此，举例而言，被延展至失败时的一延伸，其为200％，且在张应力释放时回到特征为相对于原长度的20％的一应变的一状态的一材料，特征将为具有90％的一恢复(亦即200％-20％除以200％)。弹性体的所述恢复典型地是高的，例如，高于50％、或高于70％或更高。
抗张强度描述一材料对张力的抵抗力，或者换句话说，所述材料承受倾向延伸的负载的能力，且是被界定为在一弹性组成物破裂前，在所述弹性组成物的延伸期间施加的最大应力(兆帕)。抗张强度典型地是通过一抗张测试(例如，根据ASTM D 624)被测量且是被决定为一应力-应变曲线的最高点，如在本文中及在本领域中所描述的。
Z抗张延伸是在Z方向中打印时，如上文描述地被测量的延伸。
撕裂抗性(TR)，在本文中及本领域中也称为“撕裂强度”描述撕裂一材料的所需要的最大力量，以每毫米N表达，其中所述力量本质上平行于所述样本的主轴而作用。撕裂抗性可以由ASTM D 412方法测量。ASTM D 642可以被用于测量对一撕裂的形成(撕裂起始)的抗性与对一撕裂的扩张(撕裂进展)的抗性。典型地，一样本被握持在两个握持器之间，且一均匀的拉力被施加，直到变形发生。撕裂抗性接着通过将所施加的力除以所述材料的厚度而被计算。具有低撕裂抗性的材料倾向于具有对磨损的不佳的抗性。
在固定延伸下的撕裂抗性描述在经受固定延伸(低于断裂时的延伸)时，一样本撕裂所需的时间。此数值是举例而言，在如于下文的示例段落中被描述的一“O-环”测试中被决定。
在本文中且在本领域中，一材料被界定为一弹性体，若所述材料的特征为：一个或多个上文提及的性质在表征弹性材料的一范围内。
非弹性材料，如本文中所使用地，指数个材料，所述数个材料并未展现出弹性性质，且是举例而言，数个刚性材料，特征为高于室温的玻璃转化温度及/或高肖氏硬度及/或高弹性模量及/或低延伸。
非弹性材料：
根据本文中描述的任何实施例中的一些，当前数个实施例的所述配方系统中的至少一个配方当硬化时提供一非弹性(刚性)材料。
这样的数个配方适于用在，在其至少一部分中，包括一非弹性，刚性的材料的一物件的积层制造中。
在本文中描述的任何实施例的一些中，提供数个非弹性材料的数个配方包括特征为如本文中的各别实施例中所指示的性质的亲水性及疏水性材料的一混合物。
贯穿本文，“亲水”一词描述一化合物或一化合物的一部分(例如，一化合物中的一化学基团)的一物理性质，解释了与水分子典型地是通过氢键进行的，(数个)键结的暂时形成。
一亲水性的化合物或一化合物的一部分(例如，一化合物中的一化学基团)是典型地电荷极化(charge-polarized)且能够形成氢键的化合物或部分。
亲水性化合物或基团典型地包括一个或多个提供电子的杂原子(electron-donating heteroatoms)，所述杂原子与水分子形成强力的氢键。数个这样的杂原子包括但不限于氧及氮。优选地，在一亲水性化合物或基团中碳原子的数量与杂原子的数量的一比率是10:1或更低，且可以是举例而言，8:1、更优选地是7:1、6:1、5:1或4:1或更低。应注意的是，化合物与基团的亲水性可能亦缘于在所述化合物或化学基团中的疏水性部分与亲水性部分之间的一比率，且并不仅视乎上文指示的比率。
亲水性化合物在水中比在油或其它疏水性溶剂中溶解得更快速。当LogP是在低于摄氏50度、或低于摄氏40度、或低于摄氏35度、或低于摄氏30度，例如，于摄氏25度，在辛醇(octanol)和水相中被判定时，亲水性化合物可以通过举例而言，具有低于0.5的LogP，而被判定。
替代地，亲水性化合物可以，当为与作为一溶剂的水的互动被计算时，于低于摄氏50度的一温度、或低于摄氏40度、或低于摄氏35度、或低于摄氏30度，例如，于摄氏25度，通过举例而言，汉森参数(Hansen parameters)被决定为具有高于1的相对能量距离(RED)。
一亲水性化合物可以具有赋予所述化合物亲水性的一个或多个亲水性基团。这样的数个基团典型地是极性基团，包括一个或多个提供电子的杂原子，比如氧及氮。所述亲水性基团可以是举例而言，一单体单官能基可固化材料的一个或多个取代基，或一个寡聚单官能基可固化材料的两个或更多个取代基或中断基团(interrupting groups)。所述亲水性基团可以是举例而言，一单体多官能基可固化材料的一个或多个取代基或一单体多官能基可固化部分的一连接部分的一个或多个取代基或中断基团。所述亲水性基团可以是举例而言，在寡聚多官能基可固化材料中的一寡聚连结部分的两个或多个取代基或中断基团。
示例性的亲水性基团包括，但不限于一提供电子的杂原子、羧酸盐(carboxylate)、硫代羧酸盐(thiocarboxylate)、氧代基(oxo，＝O)、直链酰胺(linearamide)、羟基(hydroxy)、(C1-4)烷氧基((C1-4)alkoxy)、(C1-4)醇((C1-4)alcohol)、杂脂环族(heteroalicyclic)(例如，具有如本文中所界定的碳原子与杂原子的一比率)、环状羧酸酯(cyclic carboxylate)，如内酯(lactone)、环状酰胺(cyclic amide)，如内酰胺(lactam)、氨基甲酸酯(carbamate,)、硫代氨基甲酸酯(thiocarbamate)、氰尿酸酯(cyanurate)、异氰尿酸酯(isocyanurate)、硫氰尿酸酯(thiocyanurate)、脲(urea)、硫脲(thiourea)、亚烷基二醇(alkylene glycol)(例如，乙二醇或丙二醇(ethylene glycol orpropylene glycol))，以及一亲水性聚合物或寡聚物部分，如这些词汇在下文中被定义地，及其任何组合(例如，一亲水性基团，包括两个或更多个所指示的亲水性基团)。
在一些实施例中，所述亲水性基团是，或者包括一提供电子的杂原子、一羧酸酯、一杂脂环、一亚烷基二醇和/或亲水性寡聚物部分。
一疏水性聚合或寡聚部分，如本文中使用的，包括一聚合链，所述聚合链包括如本文中所界定的亲水性基团。所述亲水性基团可以是在所述聚合部分的骨干链中的数个杂原子，如举例而言，在聚(亚烷二醇)中的，或是亲水性侧基(pendant groups)。一聚合或寡聚部分，根据本发明的一些实施例，优选地具有自10至40个重复的骨干单元，更优选地是自10至20个重复的骨干单元。
根据本发明的一些实施例的一亲水性单官能基可固化材料可以是由化学式I代表的，含有乙烯基的一化合物：
Figure BDA0003176447620000351
其中R1及R2中的至少一者是及/或包括一亲水性基团，如本文中所界定的。
在化学式I中的(＝CH2)基团代表一可聚合基团，且典型地是一可紫外线固化的基团，而使所述材料是一可紫外线固化的材料。
举例而言，R1是如本文中所界定的亲水性基团，且R2是一非亲水性基团，例如氢、C(1-4)烷基、C(1-4)烷氧基或任何其它取代基，只要所述化合物是亲水性的，如本文中所界定的。
在一些实施例中，R1是一羧酸酯，且所述化合物是一单官能基丙烯酸酯单体。在这些实施例的一些中，R2是甲基，且所述化合物是单官能基甲基丙烯酸酯单体。在其它实施例中，R2是一亲水性取代基，亦即，是/包括如本文中描述的一亲水性基团。
在任何这些实施例的一些中，所述羧酸酯基团，-C(＝O)-OR’，包括是一亲水性基团的R’。示例性的R’基团包括但不限于杂酯环基团(具有5:1或更低的，碳原子对提供电子的杂原子的比率，比如吗啉(morpholine)、四氢呋喃(tetrahydrofurane)、奥沙利定(oxalidine)等)、羟基、C(1-4)烷氧基、硫醇、亚烷二醇或一聚合的寡聚的部分，如本文中所描述的。一示例性的亲水性单体单官能基丙烯酸酯是丙烯酰吗啉(acryloyl morpholine，ACMO)。
在一些实施例中，R1是一酰胺，且在一些实施例中，R1是一环状酰胺比如内酰胺，且所述化合物是一乙烯基酰胺。在一些实施例中，R1是一环状羧酸，比如内酯，且所述化合物是一乙烯内酯(vinyl lactone)。
当R1及R2中的一者或两者包括如本文中所界定的一聚合或寡聚部分，举例而言，一亲水性寡聚部分，化学式I的所述单官能基可固化化合物是一示例性寡聚单官能基可固化材料。否则所述单官能基可固化化合物是一示例性单体单官能基可固化材料。
示例性的寡聚单官能基可固化材料包括但不限于：聚乙二醇(polyethyleneglycol)的单(甲基)丙烯酸酯化氨基甲酸酯(mono-(meth)acrylated urethane)寡聚衍生物、单(甲基)丙烯酸酯化多元醇(mono-(meth)acrylated polyol)寡聚物、具有亲水性取代基的单(甲基)丙烯酸酯化寡聚物(mono-(meth)acrylated oligomer)、和单(甲基)丙烯酸酯化聚乙二醇(mono-(meth)acrylated polyethylene glycol)(例如甲氧基聚乙二醇(methoxypolyethylene glycol))。(甲基)丙烯酸酯化是指寡聚物或聚合物包含丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯官能基。
在一些实施例中，R1是一聚(亚烷二醇)，如本文中所界定的。
根据本发明的一些实施例的一亲水性多官能基可固化材料可以由化学式II代表：
Figure BDA0003176447620000371
其中：R3、R4及R5中的各者独立地是氢、C(1-4)烷基或一亲水性基团，如本文中所界定的；
L1、L2及L3中的各者独立地是一连接基团或缺失；
P1及P2中的各者独立地是如本文中所界定的一亲水性基团或缺失；
X1、X2及X3中的各者独立地是C(1-4)烷基或一亲水性基团，如本文中所界定的，或是缺失的；及
n、m及k中的各者是0、1、3、或4，
n+m+k至少是2，且R3、R4、R5、X1、X2、X3、P1及P2中的至少一者是一亲水性基团，如本文中所界定的。
其中当X1、X2及X3存在时，X1、X2及X3中的至少一者、二者或全部是氧代的，化学式II的多官能基可固化材料是多官能基丙烯酸酯，所述多官能基丙烯酸酯可以由一亲水性基团进一步取代，如上文中所描述的。当R3、R4及R5存在时，当R3、R4及R5中的一个或多个是甲基时，所述可固化材料是多官能基甲基丙烯酸酯。
其中当X1、X2及X3存在时，X1、X2及X3中的至少一者、二者或全部是氧代的多官能基可固化材料，可以包括丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯官能基部分的一组合。
在一些实施例中，所述丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯多官能基可固化材料是单体的，而使P1及P2皆不是一聚合的或寡聚的部分。在这些实施例的一些中，P1及P2中的一者或两者是如本文中所描述的一亲水性基团，举例而言，一亚烷二醇或任何其它亲水性连结基团，或是一短链(例如，1至6个碳原子的短链)的，取代或未取代的烃部分，如本文中所界定的。
在一些实施例中，P1及P2中的一者或两者是如本文中所界定的一聚合或寡聚部分，且所述可固化化合物是寡聚多官能基可固化材料，举例而言，一寡聚多官能基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，如在本文中对X1、X2及/或X3描述的。若P1及P2皆存在，L2可以是举例而言，一连结部分，比如一烃，包括烷基、环烷基、芳香基或其任何组合。示例性的这样的可固化材料包括乙氧基化或甲氧基化聚乙烷二醇二丙烯酸酯(ethoxylated or methoxylatedpolyethylene glycol diacrylate)，及乙氧基化双酚A二丙烯酸酯(ethoxylatedbisphenol A diacrylate)。
其它非限制性的示例包括聚乙二醇二丙烯酸酯(polyethylene glycoldiacrylate)、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(polyethylene glycol dimethacrylate)、聚乙二醇-聚乙二醇氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯(polyethylene glycol-polyethylene glycolurethane diacrylate)及一部份丙烯酸酯化的多元醇寡聚物。
在一些实施例中，P1及P2中的一个或多个是，或者包括一聚(亚烷二醇)部分，如本文中所界定的。
在化学式II的一丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯多官能基可固化材料的任何实施例的一些中，R3、R4及R5中的一个或多个是如在本文中，举例而言，为化学式I中的R1及R2所描述的一亲水性基团。在这些实施例中，P1及/或P2可以存在或缺失，且可以是，或者包含一亲水性基团或者非如此，只要所述材料是亲水性的，如本文中所界定的。
替代地，当其存在时，X1、X2及X3中的一者、二者或全部可以是-O-，而使在所述多官能基可固化材料中的至少个官能部分是乙烯基醚(vinyl ether)。
在一些实施例中，n及m各是1、k是0、X1是O、X2缺失，且所述化合物是一乙烯基醚，所述乙烯基醚可以是经取代的或是非经取代的。在这些实施例的一些中，L1、L2、L3、P1及P2是缺失的，且所述化合物是一单体乙烯基醚。单体乙烯基醚的数个示例包括乙基乙烯基醚(ethyl vinyl ether)、丙基乙烯基醚(propyl vinyl ether)、异丁基乙烯基醚(isobutylvinyl ether)、环己基乙烯基醚(cyclohexyl vinyl ether)、2-乙基己基乙烯基醚(2-ethylhexyl vinyl ether)、丁基乙烯基醚(butyl vinyl ether)、乙二醇单乙烯基醚(ethylene glycol monovinyl ether)、二(乙二醇)二乙烯基醚(di(ethylene glycol)divinyl ether)、丁二醇二乙烯基醚(butane diol divinyl ether)、己二醇二乙烯基醚(hexane diol divinyl ether)、环己烷二甲醇单乙烯基醚(cyclohexanedimethanolmonovinyl ether)等。
在一些实施例中，P1及P2是缺失的，且L1及L2中的一者是由一个或多个亲水性基团取代的亚烷链，这样的可固化化合物的一个示例是1,4-环己烷二甲醇二乙烯基醚(1,4-cyclohexane dimethanol divinyl ether)。
在一些实施例中，P1及P2中的一个或多个是一亲水性聚合或寡聚部分，如本文中所界定的。在一些实施例中，P1及P2中的一个或多个是，或包括，一聚(亚烷二醇)部分，如本文中所界定的。在一些实施例中，所述聚合部分是由一个或多个乙烯基醚取代基取代。
在关于化学式II的任何实施例的一些中，所述可聚合基团的一个或多个取代基R3、R4及R5-可以是如在本文中为了化学式I中的R1及R2所描述的一亲水性基团。
在关于化学式II的任何实施例的一些中，当P1及P2是一聚合或寡聚部分时，此部分可以在骨干链中包括如本文中所界定的亲水性杂原子，或所述骨干链可以由数个亲水性基团取代，如本文中所描述的。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，所述数个亲水性可固化材料中的各者是单体的或寡聚的，单官能基的或多官能基的，丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，举例而言，如在本文中在任何各别的实施例中描述的。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，如本文中所描述的一亲水性可固化材料是可溶于水的或可与水混溶的。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，如本文中所描述的一亲水性可固化材料在本文中也被称为一极性可固化材料。
一“疏水性”可固化材料，如本文中所描述的，意指数个材料，特征为对水及辛醇被测量时，高于1且优选地更高的LogP。
疏水性可固化材料可以由如本文中呈现的化学式I及化学式II代表，其中没有基团是亲水性基团或仅有少数的基团是亲水性基团。
疏水性可固化材料，作为非限制性的示例包括：单官能基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，在其中在化学式I中的R’是一烷基、环烷基、烷芳基、芳香基等。
疏水性可固化材料，作为非限制性的示例，包括：多官能基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，其中在化学式II中的变数中的大多数是R’是或包括烷基、环烷基、烷芳基、芳香基等。
可用于这些实施例的背景下的示例性多官能基可固化材料包括双丙烯酸酯，比如脂肪族氨基甲酸酯二丙烯酸酯寡聚物及/或单体二丙烯酸酯，优选地是短链二丙烯酸酯，例如但不限于二丙烯酸异冰片酯。
示例性的多官能基可固化材料可以具有如本文中所描述的化学式II，然而R3、R4、R5、P1及P2当存在时，是非亲水性基团，或，共同导致一非亲水性化合物。
示例性的单官能基可固化材料作为非限制性的示例包括，丙烯酸异冰片酯或甲基丙烯酸异冰片酯。
疏水性可固化材料典型地是不可溶于水的或不可与水混溶的。
疏水性可固化材料在本文中也被称为非极性可固化材料。
疏水性化合物比起在水中，更轻易地溶解于油或其它疏水性溶剂中。疏水性化合物可以通过当LogP是在低于摄氏50度、或低于摄氏40度、或低于摄氏35度、或低于摄氏30度，例如，于摄氏25度，在辛醇和水相中被判定时，具有高于1的LogP而被判定。
替代地，疏水性化合物可以，当为与作为一溶剂的水的互动被计算时，于低于摄氏50度的一温度、或低于摄氏40度、或低于摄氏35度、或低于摄氏30度，例如，于摄氏25度，通过举例而言，汉森参数(Hansen parameters)被决定为具有低于1的相对能量距离(RED)。在任何这些实施例的一些中，当硬化时提供一非弹性的，刚性的材料的一配方包括：
至少一疏水性可固化材料，当被硬化时提供特征为高于摄氏80度的玻璃转化温度的一材料；及
至少一亲水性可固化材料，当被硬化时提供特征为高于摄氏80度的玻璃转化温度的一材料。
贯穿本文，每当一可固化材料对于其经硬化材料被提及，所述经硬化材料是单由所述经硬化的可固化材料制成。
在本文中为非弹性材料描述的任何实施例的一些中，当被硬化时提供特征为高于摄氏80度的玻璃转化温度的一材料的所述至少一个疏水性可固化材料的一总量，是包括所述至少一个疏水性可固化材料的所述配方的总重量的自25至60重量百分率，或自28至55重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在本文中描述的任何实施例的一些中，当被硬化时提供特征为高于摄氏80度的玻璃转化温度的一材料的所述疏水性可固化材料，包括一单官能基可固化材料及一多官能基可固化材料的一混合物，及在这些实施例的一些中，所述多官能基可固化材料是一双官能基可固化材料，如在本文中在任何各别的实施例及其任何组合中被描述的。
在一些实施例中，所述(数个)疏水性单体单官能基可固化材料的一浓度在包括所述(数个)疏水性单体单官能基可固化材料的配方的总重量的自28至60重量百分率，及在一些实施例中，所述浓度在自40至50重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在一些实施例中，所述疏水性多官能基(双官能基)可固化材料的一浓度在包括所述疏水性多官能基(双官能基)可固化材料的配方的总重量的0至25重量百分率，及在一些实施例中，所述浓度在20至25重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在本文中描述的任何实施例的一些中，当被硬化时提供特征为高于摄氏80度的玻璃转化温度的一材料的所述至少一疏水性可固化材料的一总量是所述至少一个配方的总重量的自15至35重量百分率。
在本文中描述的任何实施例的一些中，当被硬化时提供特征为高于摄氏80度的玻璃转化温度的一材料的所述亲水性可固化材料包括一单官能基可固化材料及一多官能基可固化材料的一混合物，及在这些实施例的一些中，所述多官能基可固化材料是一双官能基可固化材料，如在本文中在任何各别的实施例及其任何组合中描述的。
在这些实施例的一些中，当硬化时提供特征为高于摄氏80度的玻璃转化温度的一材料的所述至少一亲水性单官能基可固化材料的一用量为包括所述亲水性单官能基可固化材料的配方的总重量的15至30重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在这些实施例的一些中，当硬化时提供特征为高于摄氏80度的玻璃转化温度的一材料的所述至少一亲水性多官能基可固化材料的一用量是所述至少一配方的总重量的自0至5重量百分率。
在本文中描述的任何实施例的一些中，当硬化时提供一非弹性，刚性材料的一配方，进一步包括下述的至少一者：
至少一疏水性可固化材料，当硬化时提供特征为低于摄氏25度的玻璃转化温度的一材料；
至少一亲水性可固化材料，当硬化时提供特征为低于摄氏25度的玻璃转化温度的一材料；及
至少一亲水性可固化材料，当硬化时提供特征为自摄氏25度至摄氏50度的玻璃转化温度的一材料。
在任何这些实施例的一些中，当硬化时提供特征为低于摄氏25度的玻璃转化温度的一材料的所述至少一疏水性可固化材料的总量，是包括所述至少一疏水性可固化材料的配方的总重量的自0至15重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在这些实施例的一些中，当硬化时提供特征为低于摄氏25度的玻璃转化温度的一材料的所述至少一疏水性可固化材料包括：至少一疏水性单官能基可固化材料，及/或至少一疏水性多官能基(例如，双官能基)可固化材料，各自在经硬化时独立地提供所指示的玻璃转化温度。
在这些实施例的一些中，当硬化时提供特征为低于摄氏25度的玻璃转化温度的一材料的至少一疏水性单官能基可固化材料的一用量是包括所述至少一疏水性单官能基可固化材料的配方的总重量的自0至5重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在这些实施例的一些中，当硬化时提供特征为低于摄氏25度的玻璃转化温度的一材料的至少一疏水性多官能基可固化材料的一用量是包括所述至少一疏水性多官能基可固化材料的配方的总重量的自0至10重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在本文中描述的任何实施例的一些中，当硬化时提供特征为低于摄氏25度的玻璃转化温度的一材料的至少一亲水性可固化材料的一总量是包括所述至少一亲水性可固化材料的配方的总重量的自0至30重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在这些实施例的一些中，当硬化时提供特征为低于摄氏25度的玻璃转化温度的一材料的所述至少一亲水性可固化材料包括至少一亲水性单官能基可固化材料及/或至少一亲水性多官能基(例如，双官能基)可固化材料，各自独立地在被硬化时提供所指示的玻璃转化温度。
在这些实施例的一些中，当硬化时提供特征为低于摄氏25度的玻璃转化温度的一材料的至少一亲水性单官能基可固化材料的一用量是包括所述至少一亲水性单官能基可固化材料的配方的总重量的自0至5重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在这些实施例的一些中，所述至少一多官能基可固化材料的一用量是包括所述至少一多官能基可固化材料的配方的0至30重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在本文中描述的任何实施例的一些中，当硬化时提供特征为自摄氏25度至摄氏80度的玻璃转化温度的一材料的至少一亲水性可固化材料的一总量是包括所述至少一亲水性可固化材料的配方的总重量的自0至15重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在本文中描述的任何实施例的一些中，在提供如本文中所述的一非弹性的，刚性的材料的一配方中的数个疏水性可固化材料的一总量是包括所述数个疏水性可固化材料的所述配方的总重量的35至75重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。在本文中描述的任何实施例的一些中，在提供如本文中所述的一非弹性的，刚性的材料的一配方中的数个亲水性可固化材料的一总量是包括所述数个亲水性可固化材料的所述配方的总重量的20至60重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在本文中描述的任何实施例的一些中，提供一非弹性的，刚性的材料的一配方进一步包括一可固化材料，所述可固化材料的特征为于室温下不多于15厘泊或甚至更低的一黏滞度。这样的材料在本文也被称为“反应性稀释液”示例性的这样的材料包括低分子量单官能基及多官能基双乙烯基醚(例如，DVE2、DVE3)及低分子量单官能基及多官能基(甲基)丙烯酸酯(例如，特征为短烷链及短亚烷链)。
在这些实施例的一些中，所述可固化材料的一用量在包括所述可固化材料的一配方的总重量的自0至7重量百分率。
包括一个或多个如在前述的数个实施例中被描述的配方的一配方系统，当所述配方系统包括一个建模材料配方时，可以在一单喷射模式(single jetting mode)中被用于积层制造，比如3D喷墨打印中，或当所述配方系统包括两个或更多个建模材料配方时，可以在一多材料模式(PolyJet)，包括DM模式中，被用于积层制造，比如3D喷墨打印中。
当使用了两个或更多个配方时，所述数个配方可以彼此不同，举例而言，由不同的反应性(可固化成分)及/或由不同的非反应性(非可固化)成分而彼此不同，如下文中描述的，只要特征为所指示的黏滞度并包括如在任何各别的实施例中描述的可固化材料。
下文描述可用于一配方系统中的数个配方的数个示例性，非限制性实施例。所述配方系统提供由一单一建模材料或多个材料，包括数字化材料制成的，不带壳层的三维物件。
在根据这些实施例的示例性配方系统中，当硬化时提供特征为高于摄氏80度的玻璃转化温度的一材料的所述至少一疏水性可固化材料的一总量，是包括所述至少一疏水性可固化材料的所述配方的总重量的自50至60重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在这些实施例的一些中，当硬化时提供特征为高于摄氏80度的玻璃转化温度的一材料的所述至少一疏水性可固化材料，包括至少一单官能基可固化材料及/或至少一多官能基可固化材料，如在本文中在任何各别的实施例中描述的。
在这些实施例的一些中，所述至少一单官能基可固化材料的一用量是包括所述至少一单官能基可固化材料的配方的总重量的自25至60重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在这些实施例的一些中，所述至少一多官能基可固化材料的一用量在包括所述至少一多官能基可固化材料的配方的总重量的自0至25重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在数个示例性实施例中，当硬化时提供特征为高于摄氏80度的玻璃转化温度的一材料的所述至少一疏水性可固化材料，仅包括一单官能基可固化材料，浓度为包括所述单官能基可固化材料的配方的总重量的50至60重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在数个示例性实施例中，当硬化时提供特征为高于摄氏80度的玻璃转化温度的一材料的所述至少一疏水性可固化材料是，或者包括丙烯酸异冰片酯。
在根据这些实施例的数个示例性配方系统中，当硬化时提供特征为高于摄氏80度的玻璃转化温度的一材料的所述至少一亲水性可固化材料的总量是包括所述至少一亲水性可固化材料的配方的总重量的自15至30重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。在这些实施例的一些中，当硬化时提供特征为高于摄氏80度的一材料的所述至少一亲水性可固化材料包括至少一单官能基可固化材料及/或至少一多官能基可固化材料。
在这些实施例的一些中，所述至少一单官能基可固化材料的一用量是包括所述至少一单官能基可固化材料的所述配方的总重量的自15至25重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在这些实施例的一些中，所述至少一多官能基可固化材料的一用量，在包括所述至少一多官能基可固化材料的配方的总重量的自0至5，例如3重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。在数个示例性实施例中，所述多官能基材料是一三官能基材料，举例而言，是一异氰尿酸三丙烯酸酯(isocyanuratetriacrylate)。
在数个示例性实施例中，当硬化时提供特征为高于摄氏50度的玻璃转化温度的一材料的所述至少一亲水性可固化材料是，或者包括ACMO。
在根据这些实施例的示例性配方系统中，当硬化时提供特征为低于摄氏25度的玻璃转化温度的一材料的所述至少一疏水性可固化材料，若存在，总量在包括所述至少一疏水性可固化材料的配方的总重量的自0至15、或自5至15、或自10至15重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在这些实施例的一些中，所述至少一疏水性可固化材料包括至少一单官能基可固化材料，及/或至少一多官能基可固化材料。
在这些实施例的一些中，所述至少一单官能基可固化材料的一用量在包括所述所述至少一单官能基可固化材料的配方的总重量的自0至5、或自1至3重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在这些实施例的一些中，所述至少一多官能基可固化材料的一用量为所述至少一配方的总重量的自0至15、或自5至15、或自8至12重量百分率。
在根据这些实施例的数个示例性配方系统中，当硬化时提供特征为低于摄氏25度的玻璃转化温度的一材料的所述至少一亲水性可固化材料，若存在，总量为包括所述至少一亲水性可固化材料的配方的总重量的自0至10、或自1至10、或自2至8，例如，约5重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在这些实施例的一些中，当硬化时提供特征为低于摄氏25度的玻璃转化温度的一材料的所述至少一亲水性可固化材料，若存在，包括至少一单官能基可固化材料及/或至少一多官能基可固化材料，及在一些实施例中，所述至少一亲水性可固化材料仅包括如上文所描述的用量的(数个)单官能基可固化材料。
在根据这些实施例的数个示例性配方系统中，所述配方进一步包括如上文所描述的一反应性稀释液，浓度为所述配方总重量的自约1至约10、或自约3至约7、或自约5至约7重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。适于用于这些实施例的背景下的数个示例性可固化材料被呈现在下文的表1中。
弹性材料：
根据本文中描述的任何实施例中的一些，在数个当前实施例的所述配方系统中的至少一配方当硬化时提供一弹性材料，如本文中所界定的。
这样的数个配方适于用在一物件的积层制造中，所述物件在其至少一部分中包括一弹性材料。
在本文中描述的任何实施例的一些中，提供弹性材料的数个配方主要包括一个或多个弹性可固化材料，如本文中所界定的，且进一步包括一个或多个非弹性材料，包括数个亲水性及/或疏水性材料，如本文中所描述的。所述数个亲水性及/或疏水性材料可以被选择以如在本文中的分别的实施例中指示的性质为特征。
“弹性可固化材料”一词描述如本文中所界定的一可固化材料，当暴露于一固化条件(例如，固化能量)时，提供一经固化材料，特征为一弹性体(一橡胶，或橡胶般的材料)的性质。
弹性可固化材料典型地包括一个或多个可聚合(可固化)基团，当暴露于一适宜的固化条件时经历聚合，连结到将弹性赋予所述经聚合的及/或经交联的材料的一部份。这样的数个部分典型地包括如本文中所界定的烷、亚烷链、烃、亚烷二醇基团或链(例如，如本文中所界定的寡聚或聚合(亚烷二醇))、如本文中所界定的氨基甲酸乙酯、寡聚氨基甲酸乙酯或聚氨基甲酸乙酯部分等，包括上述的任何组合，及在本文中也被称为“弹性部分”。
根据本发明的一些实施例的一弹性单官能基可固化材料可以是一含有乙烯基的化合物，由上文的化学式I代表，其中R1及R2中的至少一者是及/或包括一弹性部分，如本文中所描述的。
举例而言，R1是，或者包括如本文中所界定的一弹性部分，且R2是举例而言，氢、C(1-4)烷基、C(1-4)烷氧基，或任何其它取代基，只要其不干扰所述经固化材料的弹性性质。
在一些实施例中，R1是一羧酸酯，且所述化合物是一单官能基丙烯酸酯单体。在这些实施例的一些中，R2是一甲基，且所述化合物是一单官能基甲基丙烯酸酯单体。
在任何这些实施例的一些中，所述羧酸酯基团，-C(＝O)-OR’包括R’，所述R’是如本文中所描述的一弹性部分。
在一些实施例中，R1是酰胺，且所述化合物是一单官能基丙烯酰胺单体。在这些实施例的一些中，R2是甲基，且所述化合物是一单官能基甲基丙烯酰胺单体。
(甲基)丙烯酸酯及(甲基)丙烯酰胺贯穿本文被集合地称为(甲基)丙烯酸材料。
在一些实施例中，R1是一环酰胺，且在一些实施例中，R1是一环酰胺比如内酰胺，且所述化合物是一乙烯内酰胺。在一些实施例中，R1是一环羧酸酯比如内酯，且所述化合物是一乙烯内酯。
当R1及R2中的一者或两者包括一聚合或寡聚部分，化学式I的所述单官能基可固化化合物是一示例性的聚合或寡聚单官能基可固化材料。否则，所述单官能基可固化化合物是一单体单官能基可固化材料。
在多官能基弹性材料中，所述两个或更多个可聚合基团经由一弹性部分被连结到彼此，如本文中所描述的。
在一些实施例中，一多官能基弹性材料可以由如本文中描述的化学式I代表，其中R1包括由一可聚合基团终结的一弹性材料，如本文中所描述的。
举例而言，一双官能基弹性可固化材料可以由化学式I*代表：
Figure BDA0003176447620000491
其中E是如本文中所描述的一弹性连结部分，及R’2是如在本文中为R2所界定的。
在另一示例中，一三官能基弹性可固化材料可以由化学式III代表：
Figure BDA0003176447620000501
其中E是如本文中所描述的一弹性连结部分，且R’2及R”2各独立地是如在本文中为R2所界定的。
在一些实施例中，一多官能基(例如，双官能基、三官能基或更多官能基)弹性可固化材料可以由化学式IV集合地代表：
Figure BDA0003176447620000502
其中：
R2及R’2是如本文中所界定的；
B是如本文中所界定的一双官能基或三官能基分枝单元(视X-1的本质而定)；
X2及X3各自独立地是空缺、如本文中所描述的一弹性部分，或是选自一烷基、一烃基、一亚烷链、一环烷基、一芳基、一亚烷二醇、一氨基甲酸乙酯部分及其任何组合；及
X1是空缺，或是选自一烷基、一烃基、一亚烷链、一环烷基、一芳基、一亚烷二醇、一氨基甲酸乙酯部分，及一弹性部分，各自可选地由一甲基(丙烯酸酯)部分(O-C(＝O)CR”2＝CH2)取代(例如，终结)，及其任何组合，或者替代地，X1是
Figure BDA0003176447620000511
其中：
所述弧线代表连接点；
B’是一分枝单元，与B相同或不同；
X’2及X’3各自独立地是如在本文中对X2及X3所界定的；且
R”2及R”’2是如在本文中对R2及R’2所界定的。
X1、X2及X3中的至少一者是，或包括如本文中所描述的的一弹性部分。
“分枝单元”一词，如本文中所使用地，描述一多自由基，优选地是脂肪族或脂环基团。“多自由基”意指所述连结部份具有两个或更多个连接位点，而使它连接在两个或更多个原子及/或基团或部分之间。
亦即，所述分枝单元是一个化学部分，当连接到一物质的一单一位置、基团或原子时，创造连结到此单一位置、基团或原子的两个或更多个官能基，且因此将一单一官能性(functionality)“分枝”为两个或更多个官能性。
在一些实施例中，所述分枝单元是衍生自具有两个、三个或更多个官能基的一化学部分。在一些实施例中，所述分枝单元是一分枝的烷基或如本文中所描述的分枝的连结部分。
也考虑了数个多官能基弹性可固化材料，所述数个多官能基弹性可固化材料的特征为4个或更多个可聚合基团，且可以类似于呈现在化学式IV中的结构为特征，同时包括举例而言，具有更高度的分枝的一分枝单元B，或包括一X1部分，特征为如本文中所界定的两个(甲基)丙烯酸酯部分，或类似于呈现在化学式III的(甲基)丙烯酸酯，举例而言，连结到所述弹性部分的另一(甲基)丙烯酸酯部分。
在一些实施例中，所述弹性部分，例如，在化学式I中的Ra或在化学式I*、III及IV中标示为E的所述部分，是一烷基或者包括一烷基，所述烷基可以是线形的或是分枝的，且优选地是3个或更多个或4个或更多个碳原子的烷基；长度为3个或更多个或4个或更多个碳原子的一亚烷基链；如本文中所界定的一亚烷二醇、如本文中所界定的一寡(亚烷二醇)或一聚(亚烷二醇)，优选地是4个或更多个原子长；如本文中所界定的一氨基甲酸乙酯、一寡氨基甲酸乙酯或一聚氨基甲酸乙酯，优选地是4个或更多个原子长，及前述的任何结合。
在本文中描述的任何实施例的一些中，所述弹性可固化材料是一(甲基)丙烯酸可固化材料，如本文中所描述的，且在一些实施例中，所述弹性可固化材料是一丙烯酸酯。
在本文中描述的任何实施例的一些中，所述弹性可固化材料是，或包括一单官能基弹性可固化材料，且在一些实施例中，所述单官能基弹性可固化材料是由化学式I代表，其中R1是-C(＝O)-OR’且R’是亚烷链(例如，长度是4个或更多，优选地6个或更多，优选地8个或更多碳原子)，或一聚(亚烷二醇)链，如本文中所界定的。
在一些实施例中，所述弹性可固化材料是，或包括一多官能基弹性可固化材料，且在一些实施例中，所述多官能基弹性可固化材料是由化学式I*代表，其中E是一亚烷链(例如，长度是4个或更多，或6个或更多碳原子)，及/或一聚(亚烷二醇)链，如本文中所界定的。
在一些实施例中，所述弹性可固化材料是，或者包括一多官能基弹性可固化材料，且在一些实施例中，所述多官能基弹性可固化材料是由化学式III代表，其中E是分枝的烷基(例如，长度是3个或更多、或4个或更多、或5个或更多碳原子)。
在本文中描述的任何实施例的一些中，所述弹性可固化材料是一弹性丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯(也称为丙烯酸或甲基丙烯酸弹性体)，举例而言，化学式I、I*、III或IV的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，且在一些实施例中，所述丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯是被选择而使当被硬化时，所述聚合材料的特征为低于摄氏0度低于摄氏-10度的一玻璃转化温度。
示例性的弹性丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯可固化材料包括但不限于2-丙烯酸(2-propenoic acid)、2-[[(丁基氨基)羰基]氧基]乙酯(2-[[(butylamino)carbonyl]oxy]ethyl ester)(一示例性的氨基甲酸乙酯丙烯酸酯)，及以商品名SR335(丙烯酸月桂酯)和SR395(丙烯酸异癸酯)(由Sartomer)销售的化合物。其它示例包括以商品名SR350D(三官能基三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(trifunctional trimethylolpropanetrimethacrylate，TMPTMA)、SR256(2-(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯(2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acrylate))、SR252(聚乙二醇(600)二甲基丙烯酸酯(polyethyleneglycol(600)dimethacrylate))、SR561(烷氧基化己二醇二丙烯酸酯(alkoxylated hexanediol diacrylate))(由Sartomer)贩售的材料。额外的示例包括作为Genomer系列销售的可固化材料(例如，Genomer 1122)。
应注意的是，特征为举例而言，一个或多个丙烯酰胺基团而非一个或多个丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基团的其它丙烯酸材料也是被考虑到的。
在本文中描述的任何实施例的一些中，所述弹性可固化材料包括一个或多个单官能基弹性可固化材料(例如，如举例而言，在化学式I中被代表的一单官能基弹性丙烯酸酯)及一个或多个多官能基(例如，双官能基)弹性可固化材料(例如，如举例而言在化学式I*、III或IV中被代表及在如在本文中在任何各别的实施例中被描述的一双官能弹性丙烯酸酯)。
在一些实施例中，所述额外的可固化材料是一单官能基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯((甲基)丙烯酸酯)。数个非限制性的示例包括丙烯酸异冰片酯(isobornyl acrylate，IBOA)、甲基丙烯酸异冰片酯(isobornylmethacrylate)、丙烯酰吗啉(acryloylmorpholine，ACMO)、丙烯酸四氢异丁酯(tetrahydrofutyl acrylate)、丙烯酸苯氧基乙酯(phenoxyethyl acrylate)，由Sartomer公司(美国)以商品名SR-339销售，氨基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物如以名称CN 131B销售的物质，以及可用于积层制造方法中的任何其它丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
在一些实施例中，所述额外的可固化材料是一多官能基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯((甲基)丙烯酸酯)。多官能基(甲基)丙烯酸酯的数个非限制性的示例包括由Sartomer公司(美国)以商品名SR-9003销售的丙氧基化(2)新戊二醇二丙烯酸酯(propoxylated(2)neopentyl glycol diacrylate)、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯(DitrimethylolpropaneTetra-acrylate，DiTMPTTA)、季戊四醇四丙烯酸酯(Pentaerythitol Tetra-acrylate，TETTA)和二季戊四醇五丙烯酸酯(Dipentaerythitol Penta-acrylate，DiPEP)，以及一脂肪族氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯，例如作为Ebecryl 230销售的物质。多官能基(甲基)丙烯酸酯寡聚物的数个非限制性示例包括乙氧基化或甲氧基化的聚乙烷二醇二丙烯酸酯或二甲基丙烯酸酯、乙氧基化双酚A双丙烯酸酯、聚乙二醇-聚乙二醇氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯(polyethylene glycol-polyethylene glycol urethane diacrylate)、部分丙烯酸酯化的多元醇寡聚物、基于聚酯的氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯，例如作为CNN91销售的物质。
在本文中描述的任何实施例的一些中，对在硬化时提供一弹性材料的一配方，所述配方包括：
一个或多个弹性可固化材料，如在本文中在任何各别的实施例中界定的；及一个或多个单官能基可固化材料。
在一些实施例中，所述配方进一步包括一个或多个双官能基可固化材料。
在本文中对弹性材料描述的任何实施例的一些中，所述一个或多个弹性可固化材料包括至少一个单官能基弹性可固化材料，如本文中所描述的。可选地，所述一个或多个弹性可固化材料额外包括一多官能基弹性可固化材料，例如，一弹性双官能基材料，如本文中所描述的。
在本文中为弹性材料描述的任何实施例的一些中，所述(数个)弹性可固化材料的一总量是包括所述(数个)弹性可固化材料的一配方的总重量的至少30、优选地至少35重量百分率。在本文中为弹性材料描述的任何实施例的一些中，所述(数个)弹性可固化材料的一总量是包括所述(数个)弹性可固化材料的配方的总重量的自约30至约70、或自约35至约65重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在本文中为弹性材料描述的任何实施例的一些中，一个或多个非弹性单官能基可固化材料的一总量是包括所述一个或多个非弹性单官能基可固化材料的配方的总重量的自约20至约60、或自约30至约60、或自约40至约60、或自约45至约60、或自约45至约55、或自约50至约55重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
根据这些实施例的所述单官能基可固化材料可以是亲水性的或疏水性的，且可以使得当硬化时，提供特征为至少摄氏80度的玻璃转化温度或低于摄氏25度的玻璃转化温度的一材料。
在一些实施例中，所述(数个)单官能基可固化材料包括一个或多个疏水性单官能基可固化材料，当硬化时提供特征为至少摄氏80度的玻璃转化温度的一材料。示例性的这样的材料在本文中被描述。
在这些实施例的一些中，当硬化时提供特征为至少摄氏80度的玻璃转化温度的一材料的(数个)疏水性单官能基可固化材料的一总量是包括所述(数个)疏水性单官能基可固化材料的配方的总重量的约20至约30、或自约25至约30重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在一些实施例中，所述(数个)单官能基可固化材料包括一个或多个疏水性单官能基可固化材料，当被硬化时提供特征为低于摄氏25度的一玻璃转化温度的一材料。示例性的这样的材料是如本文中描述的。
在这些实施例的一些中，当硬化时提供特征为低于摄氏25度的玻璃转化温度的一材料的所述疏水性单官能基可固化材料的一用量，不多于包括所述疏水性单官能基可固化材料的一配方的总重量的25重量百分率，且在一些实施例中是自约10至约25或自约20至约25重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。示例性的材料在下方的表2中被呈现。
在这些实施例的一些中，当硬化时提供特征为低于摄氏25度的玻璃转化温度的一材料的所述(数个)亲水性单官能基可固化材料的一用量是不多于包括所述(数个)亲水性单官能基可固化材料的配方的总重量的10重量百分率，且在一些实施例中，所述(数个)亲水性单官能基可固化材料是缺少的或者以自约5至约8，或自约5至约6重量百分率的一用量存在，包括其间的任何中介值与子范围。数个示例性的材料被呈现在表2中。
在本文中为弹性材料描述的任何实施例的一些中，一双官能基可固化材料，若存在所述配方中，是以包括所述双官能基可固化材料的配方的总重量的自约1至约15重量百分率的一用量存在，包括其间的任何中介值与子范围，且在一些实施例中，是缺少的或是以包括所述双官能基可固化材料的配方的总重量的自1至10、自3至6例如，自约4至约5重量百分率的一用量存在。
在这些实施例的一些中，所述(数个)双官能基可固化材料是一高分子量双官能基可固化材料，例如，高于1000公克/莫耳，或高于2000公克/莫耳、或高于3000公克/莫耳或甚至更高。
在本文中为弹性材料描述的任何实施例的一些中，所述配方可选地进一步包括一非反应性材料，优选地是作为一增塑剂(plasticizer)作用的一聚合材料，且优选地特征为于室温下，不多于15厘泊或不多于10厘泊或不多于5厘泊的一黏滞度。若存在于配方中，这样的一非反应性材料的一用量可以是包括所述非反应性材料的所述配方的总重量的自1至15、或自约5至约15、或自约5至约10、或自约9至约10重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。示例性的这样的材料包括但不限于，聚丙烯二醇、聚乙烯二醇及类似的化合物，特征为自300至1000公克/莫耳的分子量。
在本文中为弹性材料描述的任何实施例的一些中，所述配方系统包括两个或更多个如本文中所描述的建模材料配方，所述两个或更多个建模材料配方可以在可固化材料的化学组成上不同于彼此，从而提供多变的弹性性质，及/或在非可固化材料的化学组成上不同于彼此。
根据本文中为弹性材料描述的任何实施例的一些，所述配方或配方系统当硬化时提供一弹性材料，特征为至少200％、或至少250％、或至少280％、或至少290％、或更高的延伸。
额外实施例：
根据本文中描述的任何实施例中的一些，所述配方系统由一个配方组成，除非另有指示。
在本文中描述的任何实施例的一些中，所述(数个)建模材料配方中的一个或多个进一步包括一引发剂，用于引发所述数个可固化材料的聚合。
根据本文中描述的任何实施例中的一些，如本文中所描述地被包括在一配方或配方系统中的所有的可固化材料是可紫外线固化的材料，且在一些实施例中，是可紫外线固化的丙烯酸材料，比如丙烯酸酯及/或甲基丙烯酸酯。
在这些实施例的一些中，所述配方系统进一步包括一光引发剂。
适宜的光引发剂的数个非限制性示例包括二苯甲酮(benzophenones)(芳香族酮(aromatic ketones))，例如二苯甲酮(benzophenone)、甲基二苯甲酮(methylbenzophenone)、米氏酮(Michler's ketone)和氧杂蒽酮(xanthones)；酰基氧化膦类光引发剂(acylphosphine oxide type photo-initiators)，如2,4,6-三甲基苯甲酰二苯基氧化膦(2,4,6-trimethylbenzolydiphenyl phosphine oxide，TMPO)、2,4,6-三甲基苯甲酰乙氧基苯基氧化膦(2,4,6-trimethylbenzoylethoxyphenyl phosphine oxide，TEPO)，与双酰基膦氧化物(bisacylphosphine oxides，BAPO's)；安息香(benzoins)和苯偶姻烷基醚(bezoin alkyl ethers)，如安息香(benzoin)、安息香甲醚(benzoin methyl ether)和安息香异丙醚(benzoin isopropyl ether)等。光引发剂的数个示例是α-氨基酮(alpha-amino ketone)、双酰基氧化膦(bisacylphosphine oxide，BAPO's)，以及那些以商品名
Figure BDA0003176447620000581
贩售的物质。
一光引发剂可以被单独使用或与一共引发剂组合使用。二苯甲酮是需要一第二分子，比如一胺，以产生一自由基的一光引发剂的一示例。在吸收辐射后，二苯甲酮通过氢提取与三元胺反应，以产生一α-氨自由基，所述α-氨自由基引发丙烯酸酯的聚合。共引发剂的一个类别的非限制性的示例是烷醇胺(alkanolamines)，如三乙胺(triethylamine)、甲基二乙醇胺(methyldiethanolamine)及三乙醇胺(triethanolamine)。
在含有光引发剂的一配方中的所述光引发剂的一浓度可以是包括所述光引发剂的所述配方的总重量的自约0.1至约5重量百分率，或自约1至约5重量百分率，优选地是自约1至约3重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在本文中描述的任何实施例的一些中，一建模材料配方除了上文描述的成分外，可以进一步包括一个或多个额外的药剂，在本文中也称为非反应性材料。
这样的药剂包括举例而言，表面活性剂、稳定剂、抗氧化剂、填充剂、色素、分散剂及/或冲击改性剂(impact modifying afents)(韧化剂(toughening agents)或坚韧度改性剂)。
在所述配方系统包括两个或更多个配方的案例中，所述数个非反应性药剂可以独立地被包括在所述系统中的一个或所有的所述数个建模材料配方中。
“填充剂”一词描述一惰性材料，所述惰性材料修改一聚合材料的性质及/或调整最终产品的一量值。所述填充剂可以是一无机颗粒例如碳酸钙、二氧化硅及黏土。
填充剂可以被添加到所述建模配方，以便减少在聚合期间或在冷却期间的收缩，举例而言，以减少热膨胀系数、增加强度、增加热稳定性、减少成本及/或调适流变学性质。
在一些实施例中，一建模配方包括一表面活性剂及/或一分散剂。一表面活性剂可以被用于将所述配方的表面张力减少至喷射或打印程序所需的数值，典型地是在10达因/厘米及50达因/厘米之间，例如约30达因/厘米。一示例性的这样的药剂是一硅酮(silicone)表面添加剂，例如，BYK家族的硅酮表面添加剂。
在本文中描述的任何示例性建模材料配方中，一表面活性剂的一浓度是包括所述表面活性剂的配方或配方系统的总重量的自约0至约1重量百分率，及是举例而言，0、0.01、0.05、0.1、0.5或约1重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
在本文中描述的任何示例性建模材料配方中，一分散剂的一浓度是包括所述分散剂的配方或配方系统的总重量的自约0至约2重量百分率，及是举例而言，0、0.1、0.5、0.7、1、1.2、1.3、1.35、1.4、1.5、1.7、1.8或约2重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
适宜的稳定剂(安定剂)包括举例而言，热稳定剂，适于在高温度下稳定所述配方。
在一些实施例中，所述建模配方包括一个或多个色素。在一些实施例中，所述色素的浓度是低于35重量百分率，或低于25重量百分率或低于15重量百分率。在数个示例性实施例中，在包括一色素的一配方中的所述色素的一用量是包括所述色素的一配方的总重量的自0.1至5、或1至5、或1至3、或1至2重量百分率。
所述色素可以是一白色色素。所述色素可以是一有机色素或一无机色素，或一金属色素或其组合。
在一些实施例中，所述建模配方进一步包括一染剂。
在一些实施例中，数个白色色素及染剂的组合被用于制备染色的经固化材料。
所述染剂可以是任何的一广范围的可溶于溶剂的染剂。一些非限制性的示例是黄色、橘色、棕色及红色的偶氮(azo)染剂；绿色及蓝色的蒽醌(anthraquinone)和三芳基甲烷(triarylmethane)染剂、及黑色的吖嗪(azine)染剂。
在本文中描述的任何实施例的一些中，所述数个建模材料配方中的一者或多者包括一韧化剂。
韧化剂的数个非限制性示例包括弹性材料。无限制性地，代表性的示例包括天然橡胶(natural rubber)、丁基橡胶(butyl rubber)、聚异戊二烯(polyisoprene)、聚丁二烯(polybutadiene)、聚异丁烯(polyisobutylene)、乙烯-丙烯共聚物(ethylene-propylenecopolymer)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段橡胶(styrene-butadiene-styrenetriblockrubber)、无规苯乙烯-丁二烯橡胶(random styrene-butadiene rubber)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段橡胶(styrene-isoprene-styrene triblock rubber)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物(styrene-ethylene/butylene-styrene copolymer)、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯共聚物(styrene-ethylene/propylene-styrene copolymer)、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(ethylene-propylene-diene terpolymers)、乙烯-醋酸乙烯酯(ethylene-vinyl acetate)和丁腈橡胶(nitrile rubber)。优选的韧化剂是弹性体比如聚丁二烯(polybutadienes)。韧化剂，比如弹性材料，可以通过在一建模材料配方中并入处于一分散/溶解相的一弹性材料而被添加到所述配方。
弹性材料的一浓度可以相对于含有所述弹性材料的配方，是自约0.1phr至约10phr、或自约0.1phr至约5phr。
弹性材料的一浓度可以替代地，是含有所述弹性材料的配方的总重量的自约0.1至约20重量百分率。
其它的冲击改性剂，比如举例而言，碳纤维、碳纳米管、玻璃纤维、芳纶凯夫拉(aramid Kevlar)、聚对亚苯基苯并双恶唑赛隆(polyparaphenylenebenzobisoxazoleZylon)和其它极性及非极性冲击改性剂也被考虑。
在一些实施例中，所述(数个)建模材料配方的一者或多者进一步包括一聚合抑制剂。
在本文中描述的任何示例性的建模材料配方中，一抑制剂的一浓度是包括所述抑制剂的配方或配方系统的总重量的0至约2重量百分率，或自0至约1重量百分率，及是举例而言，0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或约1重量百分率，包括其间的任何中介值与子范围。
当硬化时提供非弹性(刚性)材料的建模材料配方：
下方的表1呈现适于在举例而言，单一喷射及PolyJect科技，包括DM模式中及在D-ABS模式中，使用在非弹性(刚性)材料的3D喷墨打印中作为部分A配方(RF)及部分B配方(DLM)用于打印带壳层的物件的建模材料配方的示例性化学组成。
如在本申请人的，具有公开号第2013/0040091号的美国专利申请及在PCT/IB2017/055696中详述的，带壳层的物件的制造是使用两个配方被执行：一第一配方，部分A，也被称为RF(加强物)；及一第二配方，部分B，也被称为DLM。
优选地，所述第一配方(部分A，RF)当硬化时提供一刚性的材料，特征为高HDT(例如，高于摄氏70度或高于摄氏90度)，且所述第二配方(部分B，DLM)当硬化时提供一材料，所述材料与获得自一硬化的第一配方(RF)的材料相比，较不刚性，且特征为高韧性(例如，高于30焦耳/米或高于35焦耳/米的艾氏槽口冲击值，举例而言，约30至100焦耳/米)，及低于所述第一经硬化配方RF的HDT(例如，约摄氏40至41度的HDT)。
在表1中，当没有特别指涉打印模式时，所指出的浓度代表所有模式。
表1
Figure BDA0003176447620000621
/>
Figure BDA0003176447620000631
/>
Figure BDA0003176447620000641
当硬化时提供弹性材料的建模材料配方：
下方的表2呈现适于在举例而言，单一喷射及PolyJect科技，包括DM模式中，使用在如本文中所界定的弹性材料的3D喷墨打印中的建模材料配方的示例性化学组成。
一般而言，用于形成弹性材料的示例性配方是浓度至少为所述配方的总重量的30重量百分率的弹性可固化材料，与下述结合：不多于所述配方的总重量的60重量百分率的一个或多个非弹性单官能基可固化材料，及可选地，不多于所述配方的总重量的10重量百分率，优选地不多于6重量百分率的一个或多个非弹性双官能基可固化材料，且进一步可选地，一个或多个非反应性材料(非反应性稀释液)，特征为在室温下的低黏滞度(例如，低于20厘泊)。
表2
Figure BDA0003176447620000651
/>
Figure BDA0003176447620000661
虽然本发明已连同其特定实施例而被描述，明显的是，对于本技艺的一般技术人员而言，许多替代、修改及变化将是明显的。因此，本发明是意在涵括落在随附的权利要求的精神及广范围内的所有这样的替代、修改及变化。
在本说明书中被提及的所有出版物、专利及专利申请通过引用以其整体被并入本说明书中，其程度如同每个个别的出版物、专利或专利申请是被特定地及个别地指示通过引用被并入本文中。此外，在本申请中对任何参考资料的引用或辨识不应被视为承认这样的参考资料可以作为本发明的先前技术。在段落标题被使用的情况下，它们不应被视为必然具限制性的。
此外，本申请的任何(多件)优先权文件通过引用以其整体被并入本文中。

Claims (20)

1.一种三维打印的方法，其特征在于：所述方法包括步骤：
操作具有一喷嘴阵列的一打印头，以配发一建构材料配方，其中所述打印头是直接连接到容纳所述建构材料配方的一盒匣，且其中所述打印头包括一通道，所述通道将接收自所述盒匣的一建构材料配方输送至所述喷嘴阵列；
自所述通道废弃所述建构材料配方；及
将容纳与所述被废弃的建构材料配方不同的一建构材料配方的一盒匣连接至所述通道。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述打印头具有配发至少两个不同的建构材料配方的数个喷嘴阵列，其中所述打印头是直接连接到各容纳一不同的建构材料配方的数个盒匣，及其中所述打印头包括：一歧管，所述歧管具有数个通道，每个通道将接收自一分别的盒匣的一建构材料配方输送至一分别的喷嘴阵列。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述废弃步骤的特征是一第一建构材料配方来自所述歧管的一第一通道，且所述连接步骤是在维持至少一个类型的建构材料配方在所述歧管的不同于所述第一通道的至少一通道中时进行。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于：所述至少一个建构材料配方的特征为：于摄氏25度不多于50厘泊的一黏滞度。
5.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：至少一个建构材料配方是一建模材料配方系统，包括：至少两个可固化材料，且特征为：于摄氏25度不多于50厘泊的一黏滞度，其中所述至少两个可固化材料的一平均分子量为不多于500公克/莫耳。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述配方系统包括至少一配方，所述至少一配方当被硬化时，提供一非弹性材料，所述至少一配方包括：
至少一疏水性可固化材料，当被硬化时提供特征为高于摄氏80度的一玻璃转化温度的一材料；及
至少一亲水性可固化材料，当被硬化时提供特征为高于摄氏80度的一玻璃转化温度的一材料。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述配方系统包括至少一配方，所述至少一配方当被硬化时，提供一弹性材料，所述至少一配方包括：
一弹性可固化材料；及
一单官能基可固化材料。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述至少一配方包括一双官能基可固化材料。
9.一种三维打印系统，其特征在于：包括：
数个盒匣，各容纳一不同的建构材料配方；
一打印头，具有数个喷嘴阵列且被直接连接到所述数个盒匣，其中所述打印头包括一歧管，所述歧管具有数个通道，每个通道将接收自一分别的盒匣的一建构材料配方输送至一分别的喷嘴阵列；及
一控制器，用于操作所述打印头；
其中所述三维打印系统缺乏任何不被直接连接到所述数个盒匣的打印头。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于：所述系统进一步包括：数个液流控制装置，其中所述控制器是配置以选择性地控制所述数个液流控制装置。
11.如权利要求9所述的系统，其特征在于：所述数个盒匣的一数量是大于所述数个喷嘴的一数量，且所述歧管包括M个入口及N个出口，其中M>N，其中M是所述数个盒匣的一数量，且其中N是所述数个喷嘴阵列的一数量。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于：所述系统进一步包括：数个液流控制装置，其中所述控制器是配置以选择性地控制所述数个液流控制装置，以避免建构材料配方流出所述数个盒匣中的至少一者。
13.如权利要求10所述的系统，其特征在于：所述控制器是配置以操作所述数个喷嘴阵列中的至少一者于一预定的位置，自一各自的通道废弃建构材料配方，及配置以操作一液流控制装置建立不同于所述废弃的建构材料配方的建构材料配方进入所述各自的通道的液流。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于：所述废弃步骤的特征是一第一建构材料配方经由一第一喷嘴阵列自所述歧管的一第一通道，及所述建立所述液流的步骤是在维持至少一个类型的建构材料配方在所述歧管的不同于所述第一通道的至少一通道中时，为一第二建构材料配方而进行。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于：所述控制器是配置以控制所述第一喷嘴阵列在属于相同层体的数个位置，但是在所述打印头于所述层体上方的不同通过期间，配发所述第一建构材料配方及所述第二建构材料配方。
16.如权利要求13至15中任一项所述的系统，其特征在于：所述预定的位置是在一工作表面上，在所述工作表面的一区域之外，一三维物件于所述区域由所述系统制造。
17.如权利要求13至15中任一项所述的系统，其特征在于：所述预定的位置是位于由所述系统制造的一三维物件的一内部区域。
18.如权利要求13至15中任一项所述的系统，其特征在于：所述预定的位置是在一体积的一牺牲区域中，一三维物件在所述体积中由所述系统制造。
19.如权利要求9至15中任一项所述的系统，其特征在于：缺乏任何在所述打印头之外加热所述建构材料的预加热系统。
20.如权利要求9至15中任一项所述的系统，其特征在于：所述打印头是配置以少于摄氏50度的一温度配发所述建构材料配方。
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