ES2753248T3 - Materia prima sinterizable para el uso en dispositivos de impresión 3D - Google Patents

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Abstract

Filamento adecuado para ser usado en un dispositivo de impresión 3D, en donde el filamento comprende o consiste en (a) un polvo metálico y/o cerámico; (b) un aglutinante termoplástico que comprende un polímero termoplástico y al menos un plastificante; y (c) entre 0 y 10% en peso de aditivos, basado en el peso total del filamento y en donde el filamento tiene una dureza Shore A de al menos 85 a 20°C y en donde el al menos un plastificante es una mezcla de ésteres y en donde la mezcla de ésteres comprende un éster que es sólido a 20°C y un éster que es líquido a 20°C.

Description

DESCRIPCIÓN
Materia prima sinterizable para el uso en dispositivos de impresión 3D
La presente invención se refiere a un filamento adecuado para ser usado en un dispositivo de impresión 3D, en donde el filamento comprende un polvo metálico y/o cerámico, un aglutinante termoplástico y aditivos. La invención también se refiere a un procedimiento para producir un cuerpo conformado que comprende la etapa de imprimir un cuerpo en bruto conformado usando el filamento según la invención. También se proporciona el uso de un filamento según la invención en un dispositivo de impresión 3D y un cuerpo en bruto producible al mezclar un polvo metálico y/o cerámico y un aglutinante termoplástico. La invención también se refiere al uso de un aglutinante de la invención para la producción de un filamento para dispositivos de impresión 3D.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
A últimos de los 1980, se establecieron procedimientos de moldeo por inyección de polvo incluyendo moldeo por inyección de metales (MIM) y moldeo por inyección de materiales cerámicos (CIM). En estos procedimientos, material metálico o cerámico finamente pulverizado se mezcla con una cantidad medida de un material aglutinante para formar una 'materia prima' capaz de ser manejada mediante un equipo de procesamiento de plásticos a través de un procedimiento conocido como formación por moldeo por inyección. El procedimiento de moldeo permite que se conformen partes complejas en una sola operación y en gran volumen. Los productos finales de estos procedimientos son habitualmente artículos constituyentes usados en diversas industrias y aplicaciones.
En estos procedimientos, la etapa de moldeo implica el uso de máquinas de moldeo por inyección y da como resultado la formación del denominado cuerpo en bruto. Este cuerpo en bruto se somete a una etapa adicional en la que, típicamente, el aglutinante se retira al menos parcialmente antes de que el cuerpo se caliente hasta temperaturas a las que los componentes metálicos o cerámicos se sinterizan.
También se requiere una materia prima para procedimientos más modernos para formar prototipos tales como impresoras 3D. Sin embargo, en algunos aspectos, se ha encontrado que la materia prima para dispositivos de impresión 3D requiere diferentes propiedades como se explicará posteriormente.
Crear una materia prima para dispositivos de impresión 3D no es una tarea fácil ya que existen múltiples parámetros que se deben ajustar. El producto de materia prima final debe ajustarse en particular a la flexibilidad, la rigidez, la adherencia y la viscosidad requeridas para una impresión 3D satisfactoria.
En el campo de la impresión 3D, el procedimiento de modelado por deposición en estado fundido (FDM) se está usando crecientemente para fabricar bienes de consumo, garantizando una mejora en la calidad del resultado de los objetos impresos 3D.
El modelado por deposición en estado fundido es una tecnología de fabricación de aditivos usada comúnmente para aplicaciones de modelado, formación de prototipos y producción. El FDM es una técnica rápida de formación de prototipos y es una de las tecnologías de fabricación mecánicas, en la que está implicado el procedimiento de extrusión de los materiales de la materia prima. Generalmente, el FDM funciona al disponer el material en capas.
Se sabe que los errores del flujo volumétrico comprometen la calidad del producto impreso. El propio filamento termoplástico tiene un efecto significativo sobre la variabilidad de un flujo de la extrusora de FDM. En otras palabras, dependiendo de su material, el filamento de materia prima contribuye a errores del flujo volumétrico.
Por otra parte, sin querer limitarse a una teoría, se cree que en cuanto al diseño mecánico, se encuentra que el tamaño y la tolerancia del diámetro del filamento representan un papel muy significativo al determinar las características de flujo de la extrusora.
Idealmente, se puede minimizar el diámetro del filamento usado y se puede fabricar un filamento con tolerancias de diámetro más estrictas para reducir errores del flujo volumétrico.
Además, en el desarrollo de una nueva materia prima, se necesita seleccionar materiales compuestos con propiedades mecánicas y térmicas razonablemente buenas así como sus capacidades de mezcladura y unión superficial con aglutinantes.
En vista de lo anterior, existe una necesidad de una nueva materia prima para dispositivos de impresión 3D que se pueda formar como un filamento de diámetro constante y que también cumpla los requisitos adicionales del material tales como suficiente dureza, viscosidad adecuada, buenas propiedades de extrusión así como buena adhesión entre sí de las hebras de la masa impresa.
La adherencia es al menos una propiedad por la que una materia prima adecuada para dispositivos de impresión 3D difiere de una materia prima que se usa comúnmente en procedimientos de moldeo por inyección de polvo (PIM) o moldeo por extrusión de polvo (PEM). Una materia prima adecuada para impresión 3D requiere buena capacidad de unión entre sí de las hebras individuales de la masa a fin de producir una estructura 3D con alta resolución y buena reproducibilidad. Sin embargo, esta propiedad de la materia prima no es beneficiosa con el moldeo por inyección de polvo (PIM) o el moldeo por extrusión de polvo (PEM), en particular si estas aplicaciones implican una calandra alisadora, una boquilla de ranura o medios similares. De hecho, en aplicaciones de PIM o PEM, esta adherencia es bastante indeseable, y generalmente se evita al preparar una materia prima específica que no tenga esta propiedad, por ejemplo al incluir aditivos antiadherentes.
El documento US 5.738.817 A divulga métodos de fabricación de formas libres sólidas.
El documento JP HI 1189912 A divulga polvos metálicos que contienen fibra en bruto y su producción.
El documento JP 2000355832 A divulga fibra en bruto para fibra metálica sinterizada y su producción.
El documento US 2002/130434 A1 divulga composiciones y métodos para preparar materiales compuestos de múltiples componentes.
Agarwala y cols., Proceedings of the Solid Freeform Fabrication Symposium, 1996, vol. 712, 451-458 divulga materiales de carga filamentosos para el procesamiento por deposición en estado fundido de materiales cerámicos y metales.
Un objetivo de la invención era proporcionar un nuevo material de materia prima adecuado para dispositivos de impresión 3D que cumpliera los criterios esbozados anteriormente.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Para resolver los susodichos problemas, la presente invención proporciona un filamento adecuado para ser usado en un dispositivo de impresión 3D, en donde el filamento comprende o consiste en
(a) un polvo metálico (por ejemplo de aluminio o acero) y/o cerámico;
(b) un aglutinante termoplástico que comprende un polímero termoplástico y al menos un plastificante; y (c) entre 0 y 10% en peso de aditivos, basado en el peso total del filamento
y en donde el filamento tiene una dureza Shore A de al menos 85 a 20°C y
en donde el al menos un plastificante es una mezcla de ésteres y en donde la mezcla de ésteres comprende un éster que es sólido a 20°C y un éster que es líquido a 20°C.
Un aspecto adicional de la invención se refiere a un procedimiento para producir un cuerpo conformado, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas:
(i) imprimir un cuerpo en bruto conformado usando el filamento según la invención y un dispositivo de impresión 3D;
(ii) retirar al menos parte del plastificante del cuerpo en bruto conformado; y
(iii) sinterizar el cuerpo en bruto conformado obtenido de la etapa (ii) para obtener dicho cuerpo conformado. También se proporciona el uso de un filamento según la invención en un dispositivo de impresión 3D.
En otro aspecto, la invención también se refiere a un cuerpo en bruto producible al mezclar un polvo metálico y/o cerámico según la invención y un aglutinante termoplástico según la invención.
El aglutinante que se define en la invención se puede usar para la producción de un filamento para dispositivos de impresión 3D.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Antes de que la presente invención se describa con detalle posteriormente, se debe entender que esta invención no está limitada a una metodología, los protocolos y los reactivos particulares descritos en la presente, ya que estos pueden variar. También se ha de entender que la terminología usada en la presente tiene el propósito de describir solamente realizaciones particulares, y no está destinada a limitar el alcance de la presente invención que estará limitado solamente por las reivindicaciones adjuntas. A menos que se defina otra cosa, todos los términos técnicos y científicos usados en la presente tienen los mismos significados que son entendidos comúnmente por un experto normal en la técnica .
En los siguientes pasajes se definen con más detalle diferentes aspectos de la invención. Cada aspecto así definido se puede combinar con cualquier otro aspecto o aspectos a menos que se indique claramente lo contrario. En particular, cualquier característica indicada como preferida o ventajosa se puede combinar con cualquier otra característica o características indicadas como preferidas o ventajosas.
Algunos documentos se citan a lo largo del texto de esta memoria descriptiva. Cada uno de los documentos citados en la presente (incluyendo todas las patentes, solicitudes de patente, publicaciones científicas, especificaciones de los fabricantes, instrucciones, normas DIN etc.), ya sea anteriormente o posteriormente, son incorporadas por la presente mediante referencia en su totalidad. Nada en la presente se debe considerar una admisión de que la invención no esté legitimada para preceder a esta divulgación en virtud de una invención anterior.
En las siguientes definiciones, se proporcionan algunos términos químicos. Estos términos tendrán en cada caso de su uso en el resto de la memoria descriptiva el significado definido y los significados preferidos, respectivamente.
El término "alquilo" se refiere a una cadena carbonada saturada lineal o ramificada. Preferiblemente, un alquilo según se usa en la presente es un alquilo C1-C22 y más preferiblemente es un alquilo C1-C10, es decir que tiene 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10 átomos de carbono, p. ej. se selecciona de metilo, etilo, propilo, /'so-propilo, butilo, /'so-butilo, ferc-butilo, pentilo o hexilo, heptilo, octilo, nonilo y decilo. Los grupos alquilo están opcionalmente sustituidos.
El término "alcohol" se refiere a un compuesto que tiene uno o más grupos hidroxilo. Por ejemplo, un alcohol alquílico C8-C36 es un alquilo C8-C36 sustituido con uno o más grupos hidroxilo. Un alcohol graso, según se usa en la presente, se refiere a un alcohol primario alifático lineal.
La presente invención proporciona nuevos filamentos adecuados para ser usados en un dispositivo de impresión 3D tal como un dispositivo de modelado por deposición en estado fundido. Se encontró inesperadamente que los filamentos exhiben una combinación ideal de propiedades de viscosidad y dureza así como suficiente adherencia cuando se imprimen.
Así, en un primer aspecto, la invención proporciona un filamento adecuado para ser usado en un dispositivo de impresión 3D, en donde el filamento comprende o consiste en
(a) un polvo metálico (por ejemplo de aluminio o acero) y/o cerámico;
(b) un aglutinante termoplástico que comprende un polímero termoplástico y al menos un plastificante; y
(c) entre 0 y 10% en peso de aditivos, basado en el peso total del filamento
y en donde el filamento tiene una dureza Shore A de al menos 85 a 20°C y
en donde el al menos un plastificante es una mezcla de ésteres y en donde la mezcla de ésteres comprende un éster que es sólido a 20°C y un éster que es líquido a 20°C.
Preferiblemente, el filamento de la invención comprende como mucho 8, 6, 4, 2 o como mucho 1 % en peso de aditivos, basado en el peso total del filamento. Cantidades preferidas de los ingredientes de un filamento de la invención se listan en la tabla posterior, en la que la suma de los ingredientes listados es 100% en peso, basado en el peso total del filamento:
Figure imgf000005_0001
Dependiendo de la aplicación, puede ser beneficioso incluir un modificador de la viscosidad o un lubricante como aditivo. Si se incluye un modificador de la viscosidad, entonces se selecciona preferiblemente del grupo que consiste en copolímeros hidrogenados de estireno-butadieno, copolímeros de etileno-propileno, poliisobutenos, polímeros de estireno-isopreno hidrogenados, polímeros de isopreno hidrogenados, polimetacrilatos, poliacrilatos, polialquilestirenos, copolímeros diénicos conjugados a alquenilarilo, poliolefinas, ésteres, poliolefinas funcionalizadas, copolímeros de etileno-propileno funcionalizados con el producto de reacción de anhídrido maleico y una amina, polimetacrilato funcionalizado con una amina, copolímeros de estireno-anhídrido maleico que se han hecho reaccionar con una amina, polímeros de polimetacrilato, polímeros esterificados, polímeros esterificados de un monómero vinilaromático y un ácido carboxílico insaturado o uno de sus derivados, copolímeros olefínicos, copolímero de etilenopropileno, poliisobutileno o sus mezclas. Si se va a incluir un lubricante como aditivo, entonces se puede usar ácido esteárico con este propósito.
En otras aplicaciones, no es necesario aditivo. Así, lo más preferido es que el filamento de la invención no comprenda aditivos. Esto maximizará la cantidad de polvo metálico y/o cerámico que se ha de incluir en el filamento que es deseable debido a que reducirá el cambio de volumen del prototipo impreso tras la sinterización. Si el filamento no comprende aditivos, se prefiere que el filamento pueda comprender no obstante impurezas que se encuentran típicamente en polvos metálicos o cerámicos o en el aglutinante termoplástico de la invención. Lo más preferido es que la cantidad de estas impurezas no supere 0,8% en peso de la masa total del filamento de la invención. Se prefiere que un filamento de la invención no comprenda aditivos antiadherentes.
Es preferible que en una realización el filamento comprenda entre 5 y 25% en peso del aglutinante basado en el peso total del filamento.
Según la presente invención, el filamento tiene una dureza Shore A de al menos 85 a 20°C.
En el filamento según la invención, preferiblemente, el polvo metálico y/o cerámico es sinterizable. Esto significa que el polvo metálico o cerámico comprendido en la conformación impresa formará una masa coherente tras el calentamiento sin sufrir fusión.
Se prefiere un filamento de la invención en el que dicho polímero termoplástico se seleccione del grupo que consiste en un poliuretano, una poliamida, una polivinilpirrolidona, un poliacrilato, una poliolefina y una de sus mezclas. Preferiblemente, dicho polímero termoplástico es una poliamida seleccionada del grupo que consiste en una copoliamida, poliamida 11, poliamida 12, una amida de bloques de poliéter y sus mezclas. La copoliamida que en una realización puede ser soluble en alcohol se produce preferiblemente a partir de una lactama C4-C8 y a partir de una lactama C10-C18. Lo más preferiblemente, dicha copoliamida se produce a partir de caprolactama y laurinlactama.
También se prefiere que dicho plastificante sea retirable al menos en parte del filamento mediante extracción a una temperatura de al menos 20°C y preferiblemente de entre 20° y 80°C usando un disolvente orgánico.
El al menos un plastificante puede ser preferiblemente un éster de ácido carboxílico aromático o heteroaromático sustituido o no sustituido o sus mezclas. Preferiblemente, dicho al menos un plastificante es una mezcla de ésteres de ácido hidroxibenzoico. Si se usa una mezcla de ésteres de ácido hidroxibenzoico en el filamento como plastificante, entonces los ésteres de ácido hidroxibenzoico son preferiblemente ésteres de ácido hidroxibenzoico y un alcohol ramificado o lineal, en donde el alcohol se selecciona del grupo que consiste en un alcohol C8-C22 ramificado o lineal y sus mezclas y en donde el alcohol se selecciona preferiblemente de alcohol 2-propilheptílico, alcohol isodecílico, 1 docosanol, 1-octadecanol, 1-dodecanol, alcohol 2-etilhexílico y sus mezclas. En una realización preferida adicional, el plastificante comprende un éster de ácido hidroxibenzoico y un alcohol C8-C22 primario lineal.
En una realización preferida adicional del filamento de la invención, el éster de ácido hidroxibenzoico es preferiblemente un éster de ácido p-hidroxibenzoico. En una realización más preferida del filamento, dicho al menos un plastificante es una mezcla de ésteres producida a partir de ácido p-hidroxibenzoico y una mezcla de alcoholes, en donde la mezcla de alcoholes comprende preferiblemente alcohol 2-propilheptílico, alcohol isodecílico, 1-docosanol, 1-octadecanol, 1-dodecanol y/o alcohol 2-etilhexílico.
En el filamento de la invención, dicho al menos un plastificante es una mezcla de ésteres, en donde la mezcla de ésteres comprende un éster que es sólido a 20°C y un éster que es líquido a 20°C. Se ha encontrado inesperadamente que incluir esta mezcla en el plastificante permitía que el filamento de la invención, en particular para filamentos basados en polvos cerámicos, permaneciera elástico durante más tiempo, mientras que al mismo tiempo proporcionaba suficiente capacidad de unión al imprimir (véase además el ejemplo 3 posteriormente).
En una realización preferida adicional del filamento, el aglutinante termoplástico comprende entre 40% en peso y 70% en peso de plastificante basado en el peso total del aglutinante. Preferiblemente, dicho aglutinante termoplástico tiene una temperatura de fusión de entre 100°C y 190°C.
También se prefiere que el filamento de la invención sea en una realización elástico y tenga un diámetro de entre 0,5 mm y 5 mm y más preferiblemente entre 1 mm y 3 mm. Preferiblemente, el filamento es suficientemente elástico de modo que se pueda arrollar en una bobina. En una realización preferida del filamento de la invención, el filamento se arrolla en una bobina, en donde la bobina tiene un diámetro de 400 mm. También se prefiere que el filamento de la invención tenga una longitud de al menos 1 metro y más preferiblemente al menos 10 cm. En otra realización preferida, el filamento de la invención es lineal y adecuado para el almacenamiento en un almacén de distribución.
En un aspecto adicional, la invención proporciona un procedimiento para producir un cuerpo conformado, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas:
(i) imprimir un cuerpo en bruto conformado usando el filamento según la invención y un dispositivo de impresión 3D;
(ii) retirar al menos parte del plastificante del cuerpo en bruto conformado; y
(iii) sinterizar el cuerpo en bruto conformado obtenido de la etapa (ii) para obtener dicho cuerpo conformado.
Preferiblemente, en la etapa (ii) del procedimiento según la invención, el plastificante se extrae al poner en contacto el cuerpo en bruto con un disolvente orgánico capaz de extraer el plastificante, en donde dicha extracción no cambia la conformación del cuerpo en bruto conformado. En la etapa (ii) se pueden usar diferentes disolventes orgánicos, incluyendo acetona, por ejemplo.
En un aspecto adicional, la invención proporciona el uso de un filamento según cualquiera de la invención en un dispositivo de impresión 3D, es decir imprimir conformaciones 3D usando este dispositivo de impresión.
Un aspecto adicional de la invención es un cuerpo en bruto producible al mezclar un polvo metálico y/o cerámico según la invención según se define en la presente y un aglutinante termoplástico según se define en la presente. En una realización preferida, dicho cuerpo en bruto se selecciona del grupo que consiste en un implante, un empaste, una corona dental y un puente dental para el uso en la reparación dental después de la sinterización. El aglutinante según se define en la presente se puede usar para la producción de un filamento para dispositivos de impresión 3D.
Diversas modificaciones y variaciones de la invención serán evidentes para los expertos en la técnica sin apartarse del alcance de la invención. Aunque la invención se ha descrito en relación con realizaciones preferidas específicas, se debe entender que la invención que se reivindica no se debe limitar excesivamente a estas realizaciones específicas.
Los siguientes ejemplos son meramente ilustrativos de la presente invención y no se debe considerar que limiten el alcance de la invención según se indica de cualquier modo por las reivindicaciones adjuntas.
EJEMPLOS
Ejemplo 1: Producción de Filamento Basado en Acero
Un polvo de acero inoxidable atomizado que tiene un tamaño de partícula medio de aproximadamente 15 micrómetros se mezcló en una amasadora a 130°C con los siguientes componentes aglutinantes y se homogeneizaron durante 1 hora para obtener un estado plástico de la composición:
Figure imgf000007_0001
La composición esbozada en la tabla anterior se trituró adicionalmente hasta una forma granular que tenía gránulos de aproximadamente 1 a 3 mm.
Usando una extrusora de un solo tornillo, los gránulos se extruyeron en un cordón que tenía un diámetro de 2,5 mm usando una temperatura del cilindro de 120°C y una temperatura constante de la tobera de 80°C. A continuación, el filamento se arrolló en una bobina con un diámetro de 400 mm.
Ejemplo 2: Producción de Filamento Basado en Aluminio
Un polvo de óxido de aluminio que tenía un tamaño de partícula medio de aproximadamente 1 micrómetro se mezcló en una amasadora a 130°C con los siguientes componentes aglutinantes y se homogeneizaron durante 1 hora para obtener un estado plástico de la composición:
Figure imgf000007_0002
La composición esbozada en la tabla anterior se trituró adicionalmente hasta una forma granular que tenía gránulos de aproximadamente 1 a 3 mm.
Usando una extrusora de un solo tornillo, los gránulos se extruyeron en un cordón que tenía un diámetro de 2,5 mm usando una temperatura del cilindro de 130°C y una temperatura constante de la tobera de 75°C. A continuación, el filamento se arrolló en una bobina con un diámetro de 400 mm.
Ejemplo 3: Medida de las Propiedades Adhesivas
Para probar la capacidad de unión de los filamentos entre sí, los filamentos extruidos se dispusieron en capas entre sí. A una temperatura de 120°C, los filamentos fundidos se adhirieron superficialmente entre sí sin la necesidad de aplicar presión. Muestras preparadas de este modo se extrajeron durante 12 horas en acetona a 40°C, se secaron y se sinterizaron bajo condiciones adecuadas (material basado en acero a 1360°C en una atmósfera de hidrógeno y material basado en óxido de aluminio a 1620°C al aire). La densidad del producto sinterizado era mayor de 95% del valor teóricamente alcanzable.
A una temperatura de 120°C a 170°C, las propiedades adhesivas de los filamentos mostraban una adherencia óptima entre sí para permitir la unión de los filamentos y la posterior retirada del plastificante sin comprometer la estabilidad estructural de los filamentos unidos. Por lo tanto, se prefiere que en un filamento de la invención la temperatura de fusión del aglutinante termoplástico de la invención esté entre 120°C y 170°C.
Ejemplo 4: Determinación de la Dureza Shore A
Si el aglutinante en el filamento es demasiado blando, el dispositivo de transporte de una impresora 3D típica no será capaz de transportar eficazmente el filamento al cabezal de impresión con suficiente potencia. A la inversa, si el aglutinante es demasiado duro, esto hará que los filamentos y en particular los filamentos basados en materiales cerámicos que tienen partículas cerámicas muy finas se vuelvan demasiado frágiles lo que no es conveniente para el manejo y también puede dar como resultado la rotura del filamento durante la impresión.
Por lo tanto, la composición del filamento que se reivindica se optimizó también con respecto a su dureza Shore A. En este contexto, la dureza Shore A de la composición aglutinante de la invención que se esboza en las tablas mostradas anteriormente bajo los ejemplos 1 y 2 se ha medido según el estándar DIN ISO 7619-1 usando un durómetro HPE II.
La medida llevada a cabo a 20°C daba para el aglutinante mostrado en el ejemplo 1 un valor de la dureza Shore A de 94,5 y para el aglutinante mostrado en el ejemplo 2 un valor de la dureza Shore A de 89,7. Así, un valor de la dureza Shore A preferido para el aglutinante comprendido en un filamento de la invención está entre 85 y 95. Inesperadamente, seleccionar la dureza Shore A para que estuviera dentro de este intervalo mostraba que el filamento final tenía un equilibrio óptimo entre dureza y elasticidad.
Las composiciones de filamento que tenían una dureza Shore A que estuviera fuera de este intervalo serían inferiores ya que el filamento bien sería frágil o bien no sería suficientemente denso, lo que provoca problemas de contracción al sinterizar.
Ejemplo 5: Determinación de los Valores del Índice de Flujo del Fundido (MFI) para los Filamentos
El índice de flujo del fundido (MFI) es una medida de la facilidad de flujo de la masa fundida de un material termoplástico. Se define como la masa de material, en gramos, que fluye en diez minutos a través de un capilar de un diámetro y una longitud específicos mediante una presión aplicada a través de pesos gravimétricos alternativos prescritos para temperaturas alternativas prescritas.
Los valores del MFI para los filamentos preparados según el ejemplo 1 y el ejemplo 2 se han determinado según el estándar ISO 1133 usando un dispositivo de prueba MFlow.
Los resultados se muestran en las figuras 1 y 2 posteriormente. Los valores de flujo determinados mostraban que los filamentos de la invención son particularmente adecuados para dispositivos de impresión 3D.
Ejemplo 6: Resultados
Se han desarrollado con éxito nuevos materiales compuestos como los esbozados bajo el ejemplo 1 y 2 para el uso como una materia prima para filamentos en procedimientos de formación rápida de prototipos por modelado por deposición en estado fundido. Los filamentos flexibles de la invención se han producido satisfactoriamente. Se podrían arrollar en un huso y se podrían unir muy bien a una temperatura adecuada, por ejemplo a 120°C. Se ha llevado a cabo una caracterización de materiales de los nuevos filamentos. El análisis de los valores de las pruebas mecánicas y los valores de MFI para los materiales de la materia prima muestra la idoneidad de la materia prima para el uso en un sistema de impresión 3D tal como un sistema de FDM. Por otra parte, exhiben una unión excelente entre capas y por lo tanto también tendrán una buena propiedad de adherencia a una plataforma construida.

Claims (17)

REIVINDICACIONES
1. Filamento adecuado para ser usado en un dispositivo de impresión 3D, en donde el filamento comprende o consiste en
(a) un polvo metálico y/o cerámico;
(b) un aglutinante termoplástico que comprende un polímero termoplástico y al menos un plastificante; y (c) entre 0 y 10% en peso de aditivos, basado en el peso total del filamento
y en donde el filamento tiene una dureza Shore A de al menos 85 a 20°C y
en donde el al menos un plastificante es una mezcla de ésteres y en donde la mezcla de ésteres comprende un éster que es sólido a 20°C y un éster que es líquido a 20°C.
2. Filamento según la reivindicación 1, en el que el polvo metálico y/o cerámico es sinterizable.
3. Filamento según la reivindicación 1 o 2, en el que el polímero termoplástico se selecciona del grupo que consiste en un poliuretano, una poliamida, una polivinilpirrolidona, un poliacrilato, una poliolefina y una de sus mezclas.
4. Filamento según la reivindicación 3, en el que la poliamida se selecciona del grupo que consiste en una copoliamida, poliamida 11, poliamida 12, una amida de bloques de poliéter y sus mezclas.
5. Filamento según cualquiera de las reivindicaciones 1 -4, en el que el plastificante se puede retirar al menos en parte del filamento mediante extracción a una temperatura de al menos 20°C usando un disolvente orgánico.
6. Filamento según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que el al menos un plastificante es un éster de ácido carboxílico aromático o heteroaromático sustituido o no sustituido o sus mezclas.
7. Filamento según cualquiera de las reivindicaciones 1 -6, en el que dicho al menos un plastificante es una mezcla de ésteres de ácido hidroxibenzoico.
8. Filamento según la reivindicación 7, en el que los ésteres de ácido hidroxibenzoico son ésteres de ácido hidroxibenzoico y un alcohol ramificado o lineal, en el que el alcohol se selecciona del grupo que consiste en un alcohol C8-C22 ramificado o lineal y sus mezclas y preferiblemente se selecciona de alcohol 2-propilheptílico, alcohol isodecílico, 1-docosanol, 1-octadecanol, 1-dodecanol, alcohol 2-etilhexílico y sus mezclas.
9. Filamento según la reivindicación 7 u 8, en el que el éster de ácido hidroxibenzoico es un éster de ácido phidroxibenzoico.
10. Filamento según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que el aglutinante termoplástico comprende entre 40% en peso y 70% en peso de plastificante basado en el peso total del aglutinante.
11. Filamento según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en el que el aglutinante termoplástico tiene una temperatura de fusión de entre 100°C y 190°C.
12. Filamento según cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en el que el filamento es elástico, tiene un diámetro de entre 0,5 mm y 5 mm y una longitud de al menos 10 cm.
13. Filamento según cualquiera de las reivindicaciones 1 -12, en el que las cantidades de compuestos (a), (b) y (c) son como se esboza para las realizaciones (A) a (F) en la siguiente tabla, con la condición de que los porcentajes en peso indicados, que se basan en el peso total del filamento, para
(a) el polvo metálico y/o cerámico,
(b) el aglutinante termoplástico que comprende el polímero termoplástico y plastificante, y
(c) los aditivos
totalicen 100% en peso:
Figure imgf000010_0001
14. Procedimiento para producir un cuerpo conformado, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas:
(i) imprimir un cuerpo en bruto conformado usando el filamento según cualquiera de las reivindicaciones 1-14 y un dispositivo de impresión 3D;
(ii) retirar al menos parte del plastificante del cuerpo en bruto conformado; y
(iii) sinterizar el cuerpo en bruto conformado obtenido de la etapa (ii) para obtener dicho cuerpo conformado.
15. Procedimiento según la reivindicación 14, en el que en la etapa (ii) el plastificante se extrae al poner en contacto el cuerpo en bruto con un disolvente orgánico capaz de extraer el plastificante, en donde dicha extracción no cambia la conformación del cuerpo en bruto conformado.
16. Uso de un filamento según cualquiera de las reivindicaciones 1 -13, en un dispositivo de impresión 3D.
17. Cuerpo en bruto producible al mezclar un polvo metálico y/o cerámico según se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1-13 y un aglutinante termoplástico según se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 -13.
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