通过多材料打印而产生的具有互穿层的3D物品的制作方法

文档序号:31947423发布日期:2022-10-26 05:09阅读:72来源:国知局
通过多材料打印而产生的具有互穿层的3D物品的制作方法
通过多材料打印而产生的具有互穿层的3d物品
技术领域
1.本发明涉及一种用于制造3d(打印)物品的方法。本发明还涉及通过这种方法可获取的3d(打印)物品。此外,本发明涉及一种包括这种3d(打印)物品的照明设备。


背景技术:

2.包括空间不同特性的3d打印制品在本领域中是已知的。例如,us2018/0093412描述了一种打印3d制品的方法,该方法包括将处于流体状态的构建材料的第一部分选择性地沉积到基板上以形成构建材料的第一区域;选择性地沉积处于流体状态的支撑材料的第一部分以形成支撑材料的第一区域;以及选择性地沉积处于流体状态的构建材料的第二部分以形成构建材料的第二区域,其中支撑材料的第一区域在物品的z方向上设置在构建材料的第一区域与构建材料的第二区域之间。在一些情况下,支撑材料的第一区域与构建材料的第一区域和/或构建材料的第二区域组合形成灰度图案和/或cmy彩色图案。


技术实现要素:

3.在未来10到20年内,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。目前,已经开发了很多不同的技术,以便使用诸如陶瓷、金属和聚合物等各种材料生产各种3d打印物体。3d打印还可以用于生产模具,该模具然后可以用于复制物体。
4.为了制造模具,已经建议使用多喷射技术。该技术利用光聚合材料的逐层沉积,该材料在每次沉积后固化以形成固体结构。虽然这种技术产生光滑的表面,但是可光固化的材料不是非常稳定,而且它们还具有相对较低的热导率以用于注塑成型应用。
5.最广泛使用的增材制造技术是称为熔融沉积成型(fdm)的工艺。熔融沉积成型(fdm)是一种增材制造技术,其通常用于建模、原型制作和生产应用。fdm采用“加法”原理,将材料分层放置;塑料细丝或金属线从线圈上解开并且提供用于生产零件的材料。可能地,(例如,针对热塑性塑料)细丝在铺设之前被熔融和挤出。fdm是一种快速成型技术。fdm的其他术语是“熔丝制造”(fff)或“细丝3d打印”(fdp),它们被认为等同于fdm。通常,fdm打印机使用热塑性细丝,其被加热到其熔点,然后逐层挤出(或实际上是细丝接细丝)以创建三维物体。fdm打印机速相对快速,成本低,并且可以用于打印复杂的3d对象。这种打印机用于使用各种聚合物打印各种形状。该技术还在led灯具和照明解决方案的生产中进一步发展。
6.看来使用至少两种材料是可取的。例如,可能需要获取表面纹理、获取吸引人的外观、控制颜色和/或其他光学特性。此外,可以控制机械性能。但是,例如在使用例如两种颜色打印对象的过程中,打印不同颜色的喷嘴可能要在不同的位置连续开始和停止打印以在同一层打印期望颜色。然后可以从一层到另一层重复以产生图案。这可能会花费时间,并且在层中改变材料(诸如不同颜色的材料)可能会导致缺陷。此外,制作小图案是困难的。
7.因此,本发明的一个方面是提供一种替代的3d打印方法和/或3d(打印的)物品,其优选地进一步至少部分消除一个或多个上述缺点。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替代方案。
8.因此,在第一方面,本发明提供了一种用于通过熔融沉积成型来生产3d物品的方法。特别地,该方法包括3d打印阶段,该3d打印阶段包括逐层沉积可3d打印材料以提供包括3d打印材料的3d物品。特别地,这可以在接收器物品上执行(或在这种接收器物品上的已经打印的层上执行,如本领域技术人员将清楚的)。特别地,3d物品包括3d打印材料的一个或多个层。一个或多个层的第一层部分(注意,这里,“第一”仅用于表示一层,但该“第一”并不表示该层首先被3d打印)包括3d打印材料的至少两个相邻股(“至少两个股”)。特别地,该方法包括:通过3d打印提供彼此相邻的第一3d打印材料的第一股和第二3d打印材料的第二股。此外,该方法可以包括通过3d打印提供彼此相邻的第一3d打印材料的第一股和第二3d打印材料的第二股,同时(还)在3d打印期间在第一层部分内的一个或多个第一位置(“变化位置”)处交换股相对于彼此的布置。此外,在特定实施例中,第一3d打印材料和第二3d打印材料中的至少一项对可见光是透射性的。
9.因此,本发明在特定实施例中提供了一种用于通过熔融沉积成型来生产3d物品的方法。
10.3d物品包括3d打印材料的一个或多个层,一个或多个层的第一层部分包括在第一平面中的第一3d打印材料的第一股和在第二平面中的第二3d打印材料的第二股,第一3d打印材料和第二3d打印材料中的至少一项对可见光具有透射性。第一平面和第二平面可以平行于向其上产生3d物品的接收器板的x-y平面(或水平面)。
11.该方法包括3d打印阶段,该3d打印阶段包括逐层沉积可3d打印材料以提供3d物品。
12.在3d打印阶段,第一3d打印材料的第一股和第二3d打印材料的第二股被沉积,使得在平行于第一平面和第二平面的截面图中的多个位置处,第一股和第二股以如下配置是可用的:其中第一股和第二股以直接接触或者以非零距离彼此相邻。
13.在第一层部分内的一个或多个第一位置处,第一股和第二股的配置从第一配置改变为不同于第一配置的第二配置。
14.利用这种方法,不同材料的3d打印可能比连续打印材料时更高效。此外,由于基本连续打印的可能性,使用这种方法获取的3d物品可能具有较少的3d打印效果。使用这种方法,可以控制3d物品的特性,因为可以选择3d打印物品的其中一个股可见(并且另一股在相对侧)的部分、和物品的其中另一股可见的其他部分(并且一个股在相对侧)。此外,本方法还可以允许对光学特性进行空间控制。因此,可以为3d打印物品提供空间上不同的特性,诸如颜色和/或(光的)透射率。此外,本方法可以提供对光具有透射性的壁元件、或其中一个或多个第一部分对光具有透射性而一个或多个第二部分对光不具有透射性或对光的透光性较低的壁元件、或具有一个或多个第一部分以外的(另外的)其他光学特性的壁元件。此外,壁元件可以设置有具有不同颜色和/或不同(彩色)图案的部分。这里,本发明特别针对两个股进行解释。然而,该方法也可以应用于三个或更多个股。同样,打印的3d物品的层部分可以由两个或更多个股组成。因此,本发明在实施例中提供了具有互穿层的3d物品,该3d物品尤其可以通过多材料打印来生产。
15.如上所述,本发明提供了一种通过熔融沉积成型来生产3d物品(“3d打印物品”、“物品”)的方法。下面将进一步解释该方法,尤其是通过一些实施例。
16.该方法尤其包括3d打印阶段,该3d打印阶段包括逐层沉积可3d打印材料以提供包括3d打印材料的3d物品。因此,有效地沉积3d打印材料,因为可3d打印材料在被挤出时可能变成3d打印材料(在接收器物品上)。这种3d打印材料特别沉积在接收器物品上(另外参见下文);这还可以包括在接收器物品上沉积较早的3d打印层。所生产的3d物品尤其包括3d打印材料的一个或多个层,甚至更尤其是多个层。特别地,3d物品包括壁或壁部分,其包括这些一层或多层。在实施例中,一个或多个层的第一层部分包括3d打印材料的至少两个相邻股。换言之,在平行于至少两个股的平面的横截面视图中,至少两个股以如下配置是可用的:其中它们以直接接触或者以非零距离彼此相邻。术语“第一层部分”也可以指代多个第一层部分。此外,术语“第一层部分”可以指代层的一部分,但也可以指代整个层。术语层尤其可以指代接收器物品在单个高度上的直接沉积结果。因此,另一层上的一层通常被认为是另一层(即使当连续3d打印的结果时)。
17.特别地,该方法可以包括通过3d打印提供彼此相邻的第一3d打印材料的第一股和第二3d打印材料的第二股,同时在3d打印期间在第一层部分内的一个或多个第一位置处交换股相对于彼此的布置。换言之,在第一层部分内的一个或多个第一位置处,第一股和第二股的配置从第一配置改变为不同于第一配置的第二配置。因此,该层的至少一部分不是通过挤出可3d打印材料并且沉积层来产生的,而是通过至少两次挤出可3d打印材料来产生的。以这种方式,产生了两个或更多个股,它们一起形成层。因此,两个或更多个股可以限定层的高度和宽度、以及第一层部分的长度。因此,在实施例中,层部分或整个层可以由至少两个股组成。
18.在实施例中,在第一层部分的一个或多个部分之上,股可以彼此接触。替代地或另外地,在第一层部分的一个或多个部分之上,股可以不彼此接触。替代地或另外地,在第一层的一个或多个部分之上,股中的一者可以部分地重叠另一股的一部分。例如,这可以通过在距一个股的小于另一股(或一个股)的宽度的距离处打印另一股来实现。因此,在实施例中,两个(或更多个)股可以平行配置,但也可以被压在一起。因此,在实施例中,两个或更多个股可以在两个或更多个(重叠)股的一些长度之上重叠。
19.替代地或另外地,在第一层部分的一个或多个部分之上,股可以被配置为彼此平行。这种相邻配置的股的一个或多个部分可以是平行弯曲的、可以具有基本相同的形状、可以具有镜像形状、可以具有不同的形状等。
20.短语“彼此相邻”是指在平行于股的平面的横截面视图中,股处于其中它们彼此相邻的配置,并且因此它可以包括物理接触或在一定距离处,并且因此,股可以提供在彼此的非零距离(d1)处。因此,该非零距离可以大于股的个体宽度的两倍。如下所示,个体宽度可以基本相同。
21.在实施例中,该方法可以包括以块状方式、以之字形方式或以曲折方式提供至少一个股。此外,可以应用这些方式中的两种或更多种的组合。在又一实施例中,该方法可以包括以从块状方式、之字形方式和曲折方式中单独选择的方式来提供至少两个股。当然,也可以将这些方式中的两种或更多种的组合应用于股中的一者或应用于股中的两个(或更多个)股(例如,获取梯形形状的方式)。短语“单独选择”表示为一个股选择的方式可以与另一股不同。此外,在实施例中,该方法可以包括在一个或多个第二位置处提供在彼此的非零距离(d1)处的股。替代地或另外地,在实施例中,该方法可以包括在一个或多个第二位置处提
供彼此物理接触的股。替代地或另外地,在实施例中,第一股和第二股可以被配置为平均彼此平行。
22.代替短语“至少两个股”,也可以应用短语“两个或更多个股”。
23.此外,从上面可以清楚地看出,在第一层部分内,在不同位置也可以有不同配置。此外,当存在多于一个第一层部分时,可以以基本相同的(多个)方式提供这些中的两个或更多个。然而,在其他实施例中,这些中的两个或更多个可以以(多个)不同方式提供。
24.在特定实施例中,本发明提供了一种用于通过熔融沉积成型来生产3d物品的方法,该方法包括3d打印阶段,该3d打印阶段包括逐层沉积包含可3d打印材料的挤出物,以提供包含3d打印材料的3d物品,其中3d物品包括3d打印材料的多个层,其中一个或多个层的第一层部分包括3d打印材料的至少两个相邻股,如本文所述。
25.如上所述,尤其是,该方法包括通过3d打印提供彼此相邻的第一3d打印材料的第一股和第二3d打印材料的第二股。然而,该方法尤其还包括在3d打印期间在第一层部分内的一个或多个第一位置处交换股相对于彼此的布置。基本上,在第一层部分的横截面视图中,将有多个位置,在该位置,两个或更多个股以相邻股配置是可用的。这里,术语“配置”特别是指股的顺序。例如,当有两个股a和b时,配置可以是ab或ba;当有三个股时,配置可以是abc、bca、cab、acb、bac和cba。然而,在第一位置,配置彼此改变。在这样的第一位置,可以有两个或更多个股的交叉。替代地或另外地,在第一位置,一层沉积在另一层之上(同时用喷嘴将另一层至少部分压开)。此外,术语“第一位置”还可以指代多个第一位置。这可能导致多种不同的布置或配置。这可以以规则配置阵列或随机配置阵列来提供。
26.在另一布置中,为了允许第一位置之后布置股可能特别暗示两个或更多个股应当交换。由于股是相邻的并且通常将具有基本相同的高度(即,层高度),可能必须采取措施以提供其中层高度基本不改变的交换。例如,如上所述,可以将另一层推开,从而局部降低另一股的层高度,而在同一位置,也可以降低一个股的层高度。也可以在一个股的打印过程中,有短暂停止,为要打印的下一股留下空间。
27.因此,在实施例中,以下中的一项或多项可以适用:(i)提供在一个或多个未来第一位置处具有减小的股高度(h1)的一个股,(ii)在一个或多个未来第一位置处中断股中的一者的3d打印,(iii)提供在一个或多个第一位置处具有减小的股高度(h1)的另一股,(iv)在一个或多个第一位置处中断另一股的3d打印,以及(v)当在相应的一个或多个第一位置处打印另一股时,通过压缩来减小一个股在一个或多个第一位置处的股高度(h1)。特别地,在实施例中,以下中的一项或多项可以适用:(i)提供在一个或多个未来第一位置处具有减小的股高度(h1)的一个股,(iii)提供在一个或多个第一位置处具有减小的股高度的另一股(h1),以及(v)当在相应的一个或多个第一位置处打印另一股时,通过压缩来减小一个股在一个或多个第一位置处的股高度(h1)。特别是对于后一选项,也可以降低其他股的股高度。以这种方式,在一个或多个第一位置处的层高度可以与其他位置(也表示为第二位置)基本相同,其中股是相邻的(而不是交换布置)。
28.在实施例中,该方法可以包括在相应的一个或多个第一位置处提供两个或更多个股中的至少两个的一个或多个交叉。因此,在特定实施例中,该方法可以包括在对另一股进行3d打印期间在多个第一位置处交叉一个股。
29.在其中在打印其中一个股时另一股的高度降低的实施例中,这尤其可以通过在其
他股未完全冷却时打印一个股来执行。因此,可能必须降低高度的另一股的部分可能仍具有至少为玻璃化转变温度和/或至少为熔融温度的温度。在实施例中,可能必须降低高度的另一股的部分仍可以具有至少为熔融温度的温度。因此,股的打印尤其可以基本上同时进行。因此,在实施例中,(3d打印的)层通过基本上同时打印两个或更多个股来创建。例如,在实施例中,一个股可以不领先于另一股的20倍以上的股宽度,诸如不领先于另一股的10倍以上的股宽度。例如,这尤其可以通过多喷嘴打印机来实现(另外参见下文)。然而,其他实施例也是可能的。
30.在特定实施例中,该方法可以至少包括当在相应的一个或多个第一位置处打印另一股时,通过压缩来减小一个股在一个或多个第一位置处的股高度(h1),其中(动作)在相应的一个或多个第一位置处打印另一股尤其可以在相应的一个或多个第一位置处的一个股的3d打印材料的温度低于一个股的3d打印材料的熔融温度和玻璃化温度中的一项或多项之前进行。
31.替代地或另外地,该方法可以包括在相应的一个或多个第一位置处提供至少两个或更多个股中彼此叠置的两个或更多个,每个第一位置处具有减小的股高度。因此,在特定实施例中,该方法可以包括在相应的一个或多个第一位置处提供至少两个或更多个股中彼此叠置的的两个或更多个,在另一股的3d打印期间,每个股在多个第一位置处具有减小的股高度。因此,3d打印物品可以包括多个第一位置。
32.在实施例中,股具有股高度(h1)和股宽度(w1),其中同一层内相邻第一位置之间的距离(d11)选自(i)d11》h1和(ii)d11》w1中的一项或多项。注意,两个或更多个股的股高度可以不同,但通常基本相同。此外,除了(多个)第一位置,股的股高度可以在第一层部分中股的整个长度之上基本上相同。此外,注意,两个或更多个股的股宽度可以不同,但通常基本相同。此外,除了(多个)第一位置,股的股宽度可以在第一层部分中股的整个长度之上基本上相同。
33.如上所述,股是相邻的,并且通常将具有基本相同的高度(即,层高度)。然而注意,在特定的其他实施例中,股可以具有不同的(股)高度。
34.特别地,在实施例中,3d物品可以用于光学应用,其中可能期望3d物品的至少一部分对可见光具有透射性,无论是自然光还是人造光。因此,在特定实施例中,第一3d打印材料和第二3d打印材料中的至少一项对可见光具有透射性。因此,至少一个股的可3d打印材料(以及因此3d打印材料)对可见光具有透射性。更特别地,这些股和股中的一者的股材料可以被选择,使得可见光的至少一部分可以透射通过股。因此,包括透光材料的一个或多个股的壁元件可以因此对可见光的至少一部分具有是透射性。
35.短语“可见光的至少一部分”(其基本上在380-780nm的范围内)可以指代以下中的一项或多项:(i)一种或多种波长被透射,以及(ii)在这样的波长处,小于100%但大于0%(诸如至少50%)的光可以被透射。因此,至少一种可3d打印材料(以及因此3d打印材料)是透光的,从而使得光能够从(3d物品的)表面中的一个表面传输到另一表面。关于可3d打印材料和3d打印材料,另外参见下文。
36.在特定实施例中,第一3d打印材料和第二3d打印材料可以(因此)在组成上不同。组成的差异可以基于不同的(热塑性)聚合物材料(也参见下文)和/或填充材料的差异和/或填充材料填充百分比的差异。特别地,这种差异可以基于填充材料的差异(另外参见下
文)。
37.例如,在实施例中,第一3d打印材料和第二3d打印材料中的至少一项是黑色、白色或彩色的。这可能是由于使用了填充材料或使用了不同的填充材料。此外,替代地或另外地,第一3d打印材料和第二3d打印材料中的至少一项可以是反射性的。这可以通过使用反射填充材料来实现。如上所述,尤其是至少一个股可以是透光的。然而,这种透光股也可以是有色的和/或包括反射填充材料。然而,3d物品的第一层的在垂直照射下的透射率尤其可以为至少10%的量级,诸如至少20%。在实施例中,在垂直照射下光透射股的透射率可以是至少约50%。
38.如上所述,该方法包括在打印阶段沉积可3d打印材料。在本文中,术语“可3d打印材料”是指待沉积或打印的材料,并且术语“3d打印材料”是指沉积后得到的材料。这些材料可以基本相同,因为可3d打印材料可能特别是指打印机头或挤出机中在提高的温度下的材料,而3d打印材料是指上述材料,但在沉积时处于后期阶段。可3d打印材料被打印为细丝并且按原样沉积。可3d打印材料可以作为细丝提供或者可以形成为细丝。因此,无论使用何种起始材料,包含可3d打印材料的细丝都会由打印机头提供并且被3d打印。术语“挤出物”可以用于定义打印机头下游但尚未沉积的可3d打印材料。后者被表示为“3d打印材料”。事实上,挤出物包括可3d打印材料,因为该材料尚未沉积。在沉积可3d打印材料或挤出物后,该材料因此表示为3d打印材料。本质上,这些材料是相同的材料,因为打印机头上游、打印机头下游和沉积时的热塑性材料基本上是相同的材料。
39.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”在实施例中可以指代不同聚合物的共混物,但在实施例中也可以指代基本上具有不同聚合物股长度的单一聚合物类型。因此,术语“聚合材料”或“聚合物”可以指代单一类型的聚合物,但也可以指代多种不同的聚合物。术语“可打印材料”可以指代单一类型的可打印材料,但也可以指代多种不同的可打印材料。术语“打印材料”可以指代单一类型的打印材料,但也可以指代多种不同的打印材料。
40.因此,术语“可3d打印材料”也可以指代两种或更多种材料的组合。通常,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被3d打印机加热到至少玻璃化转变温度,通常至少是熔融温度。因此,在特定实施例中,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打印材料加热到玻璃化转变温度以上,并且如果它是半结晶聚合物,则加热到熔融温度以上。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不同。熔融是发生在结晶聚合物中的转变。当聚合物股脱离其晶体结构并且变成无序液体时,就会发生熔融。玻璃化转变是发生在无定形聚合物上的转变。也就是说,聚合物的股不是以有序的晶体布置,而是以任何方式散布在周围,即使它们处于固态。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,通常同时具有玻璃化转变温度和熔融温度,通常后者大于前者。玻璃化温度可以例如用差示扫描量热法确定。熔点或熔融温度也可以用差示扫描量热法确定。
41.如上所述,本发明因此提供了一种方法,该方法包括提供可3d打印材料的细丝并且在打印阶段在基板上打印上述可3d打印材料,以提供上述3d物品。
42.可以特别符合可3d打印材料条件的材料可以选自金属、玻璃、热塑性聚合物、硅树脂等。特别地,可3d打印材料包括选自以下各项组成的组的(热塑性)聚合物:abs(丙烯腈丁二烯苯乙烯)、尼龙(或聚酰胺)、醋酸酯(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(或聚丙烯)、聚碳酸酯(pc)、聚苯乙烯(ps)、pe(如膨胀-高抗冲-聚乙烯(或聚乙烯)、低密度(ldpe)高密度(hdpe))、pvc(聚氯乙烯)、聚氯乙烯,诸如基于共聚酯弹性体的热塑性弹性体、聚氨酯弹性体、聚酰胺弹性体、聚烯烃基弹性体、苯乙烯基弹性体等。可选地,可3d打印材料包括选自以下各项组成的组的可3d打印材料:脲醛树脂、聚酯树脂、环氧树脂、三聚氰胺甲醛、热塑性弹性体等。可选地,可3d打印材料包括选自聚砜的可3d打印材料。弹性体、尤其是热塑性弹性体特别令人感兴趣,因为它们是柔韧的并且可以帮助获取包括导热材料的相对更柔韧的细丝。热塑性弹性体可以包括以下中的一种或多种:苯乙烯嵌段共聚物(tps(tpe-s))、热塑性聚烯烃弹性体(tpo(tpe-o))、热塑性硫化橡胶(tpv(tpe-v或tpv))、热塑性聚氨酯(tpu(tpu))、热塑性共聚酯(tpc(tpe-e))和热塑性聚酰胺(tpa(tpe-a))。
43.合适的热塑性材料(诸如也在wo2017/040893中提到的)可以包括以下中的一种或多种:聚缩醛(例如,聚氧乙烯和聚甲醛)、聚(c
1-6
烷基)丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚酰胺(例如,脂肪族聚酰胺、聚邻苯二甲酰胺和聚芳酰胺)、聚酰胺酰亚胺、聚酐、聚芳基化物、聚亚芳基醚(例如,聚苯醚)、聚芳硫醚(例如,聚苯硫醚)、聚芳基砜(例如,聚苯砜)、聚苯并噻唑、聚苯并恶唑、聚碳酸酯(包括聚碳酸酯共聚物,例如聚碳酸酯-硅氧烷、聚碳酸酯-酯和聚碳酸酯-酯-硅氧烷)、聚酯(例如,聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚芳酯)和聚酯共聚物,例如聚酯醚)、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺(包括共聚物,例如聚醚酰亚胺-硅氧烷共聚物)、聚醚酮酮、聚醚酮、聚醚砜、聚酰亚胺(包括共聚物,例如,聚酰亚胺-硅氧烷共聚物)、聚(c
1-6
烷基)甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酰胺、聚降冰片烯(包括含有降冰片烯基单元的共聚物)、聚烯烃(例如,聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯和其共聚物,例如,乙烯-α-烯烃共聚物)、聚恶二唑、聚甲醛、聚苯二甲酸酯、聚硅氮烷、聚硅氧烷、聚苯乙烯(包括共聚物,例如,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(mbs))、聚硫化物、聚磺酰胺、聚磺酸盐、聚砜、聚硫酯、聚三嗪、聚脲、聚氨酯、聚乙烯醇、聚乙烯酯、聚乙烯基醚、聚乙烯基卤化物、聚乙烯基酮、聚乙烯基硫醚、聚偏二氟乙烯等、或包含前述热塑性聚合物中的至少一种的组合。聚酰胺的实施例可以包括但不限于合成线性聚酰胺,例如尼龙-6,6;尼龙6,9;尼龙6,10;尼龙6,12;尼龙-11;尼龙12和尼龙4,6,优选的是尼龙6和尼龙6,6;或包含上述中的至少一种的组合。可以使用的聚氨酯包括脂族、脂环族、芳族和多环聚氨酯,包括上述那些。也有用的是聚(c
1-6
烷基)丙烯酸酯和聚(c
1-6
烷基)甲基丙烯酸酯,它们包括例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯和丙烯酸乙酯等的聚合物。在实施例中,聚烯烃可以包括以下中的一种或多种:聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯(及其共聚物)、聚降冰片烯(及其共聚物)、聚1-丁烯、聚(3-甲基丁烯)、聚(4-甲基戊烯)和乙烯与丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、4-m乙基-1-戊烯和1-十八烯的共聚物。
44.在特定实施例中,可3d打印材料(和3d打印材料)包括以下中的一种或多种:聚碳酸酯(pc)、聚乙烯(pe)、高密度聚乙烯(hdpe)、聚丙烯(pp)、聚甲醛(pom)、聚萘二甲酸乙二
醇酯(pen)、苯乙烯-丙烯腈树脂(san)、聚砜(psu)、聚苯硫醚(pps)、半结晶聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚苯乙烯(ps)和苯乙烯丙烯酸共聚物(smma)。替代地或另外地,可以应用聚乳酸(pla)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)和聚酰胺(pa)中的一种或多种。术语“可3d打印材料”或“3d打印材料”还可以指代多种不同的材料,诸如pc+abs或pc+pbt。
45.术语可3d打印材料也在下文进一步阐明,但尤其是指热塑性材料,可选地包括添加剂,其体积百分比为最大约60%,尤其是最大约30vol.%,诸如最大20vol.%(添加剂相对于热塑性材料和添加剂总体积的百分比)。
46.因此,在实施例中,可打印材料可以包括两个相。可打印材料可以包括可打印聚合物材料相,尤其是热塑性材料(也参见下文),该相尤其是基本上连续的相。在热塑性材料的这种连续相中可能存在聚合物添加剂,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、抗微生物剂、着色剂、激光打标助剂、表面效果助剂、辐射稳定剂、阻燃剂、防滴落剂中的一种或几种。添加剂可以具有选自光学特性、机械特性、电特性、热特性和机械特性的有用特性(也参见上文)。
47.实施例中的可打印材料可以包括颗粒材料,即嵌入可打印聚合物材料中的颗粒,这些颗粒形成基本上不连续的相。特别是在用于降低热膨胀系数的应用中,相对于可打印材料(包括(各向异性导电)颗粒)的总体积,总混合物中的颗粒数目尤其不大于60vol.%。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,总混合物中颗粒的数目等于或小于20vol.%,诸如高达10vol.%。因此,可3d打印材料尤其是指基本热塑性材料的连续相,其中可以嵌入其他材料,诸如颗粒。同样,3d打印材料特别是指基本热塑性材料的连续相,其中嵌入了其他材料,诸如颗粒。颗粒可以包括一种或多种如上定义的添加剂。因此,在实施例中,可3d打印材料可以包括颗粒添加剂。
48.如上所述,至少一个股可以包括透光(3d打印)材料。特别地,对于波长选自可见波长范围的光,该材料具有在50-100%范围内,特别是在70-100%范围内的光透射率。这里,术语“可见光”尤其涉及具有选自380-780nm范围内的波长的光。透射率或透光率可以通过向材料提供具有第一强度的特定波长的光并且将在透射通过材料之后测量的该波长的光强度与在该特定波长处提供给材料的光的第一强度相关联来确定(另见crc handbook of chemistry and physics,第69版,1088-1989的e-208和e-406)。在特定实施例中,当在一定波长或一定波长范围内、尤其是在由本文中描述的辐射源生成的辐射的一定波长或一定波长范围内的辐射在使用上述辐射的垂直照射下穿过1mm厚的材料层、尤其是甚至穿过5mm厚的材料层的透射为至少约20%,诸如至少40%,如至少60%,诸如尤其是至少80%,诸如至少约85%,诸如甚至至少约90%时,可以认为材料是透射性的。透光材料(本身)对于一种或多种发光波长的透射率可以是至少80%/cm,诸如至少90%/cm,甚至更尤其是至少95%/cm,诸如至少98%/cm,诸如至少99%/cm。这表示,例如,一块1cm3立方体形状的透光材料在具有选定发光波长(诸如与透光材料的发光材料的发光的发射最大值相对应的波长)的辐射的垂直照射下的透射率将至少为95%。这里,透射值特别是指不考虑(例如,与空气)界面处的菲涅耳损耗的透射。因此,术语“透射”特别是指内部透射。内部透射可以例如通过测量具有不同宽度的两个或更多个物体的透射率来确定,在该宽度之上测量透射率。然后,基于
这样的测量,可以确定菲涅耳反射损耗的贡献和(因此)内部透射。因此,特别地,这里指出的透射值忽略了菲涅耳损耗。
49.可打印材料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包括。接收器物品也可以在3d打印期间被加热。然而,接收器物品也可以在3d打印过程中被冷却。短语“在接收器物品上打印”和类似短语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,或在先前打印在接收器物品上的3d打印材料上打印。术语“接收器物品”可以指代打印平台、打印台(print bed)、基板、支撑件、构建板或构建平台等。也可以使用术语“基板”代替术语“接收器物品”。短语“在接收器物品上打印”和类似的短语除其他外还包括在打印平台、打印台、支撑件、构建板或构建平台等上或由其包括的单独基板上打印。因此,短语“在基板上打印”和类似的短语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打印在基板上的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、打印台、基板、支撑件、构建板或构建平台等、或者在其上的或由其包括的单独的基板。
50.该方法尤其可以用包括多个打印机喷嘴的3d打印机来执行。以这种方式,可以以相对快速的方式连续地或在特定实施例中甚至在3d打印时间的一部分期间同时打印股。在替代实施例中,该方法可以用包括单个打印机喷嘴的3d打印机来执行。在这两种类型的实施例中,可以应用两个(或多个)挤出机系统。当使用一个以上的打印机喷嘴时,基本上可以进行连续的3d打印。当使用单个打印机喷嘴时,可能无法进行连续3d打印。
51.可打印材料逐层沉积,从而生成3d打印物品(在打印阶段)。3d打印物品可以显示出特征性的肋状结构(源自沉积的细丝)。然而,也可以在打印阶段之后执行另外的阶段,诸如最终阶段。该阶段可以包括从接收器物品中移除打印物品和/或一个或多个后处理动作。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,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后执行。后处理可以包括例如抛光、涂层、添加功能组件等中的一种或多种。后处理可以包括平滑肋状结构,这可能导致表面基本平滑。
52.此外,本发明涉及可以用于执行本文中描述的方法的软件产品。因此,在又一方面,本发明还提供了一种计算机程序产品,当在功能上耦合到熔融沉积成型3d打印机或由其包括的计算机上运行时,该计算机程序产品能够实现如本文中描述的方法。因此,在一个方面,本发明(因此)提供了一种软件产品,当在计算机上运行时,该软件产品能够实现本文中描述的方法(用于通过熔融沉积成型来生产3d物品的方法)(的一个或多个实施例)。
53.本文中描述的方法提供了3d打印物品。因此,本发明在另一方面还提供了一种用本文中描述的方法可获取的3d打印物品。在另一方面中,提供了一种用本文中描述的方法可获取的3d打印物品。特别地,本发明提供了一种包括3d打印材料的3d物品,其中该3d物品包括3d打印材料的一个或多个层。特别地,一个或多个层的第一层部分包括3d打印材料的至少两个股,其中第一3d打印材料的第一股和第二3d打印材料的第二股被配置为彼此相邻。进一步地,在特定实施例中,第一股和第二股具有相对于彼此的布置,其中第一层部分包括一个或多个第一位置,其中在相应的第一位置的两侧,第一股和第二股相对于彼此的布置不同。如上所述,在这种第一位置(或变化位置)的两侧,配置不同。此外,在特定实施例中,第一3d打印材料和第二3d打印材料中的至少一项对可见光是透射性的。股可以具有可平行配置的平均长度轴线。平均长度轴线可以基本上平行于平均层轴线。
54.因此,本发明尤其提供了3d物品的实施例,其中3d物品包括3d打印材料,其中3d物品包括3d打印材料的一个或多个层,其中一个或多个层的第一层部分包括在第一平面中的3d打印材料的第一股和在第二平面中的第二3d打印材料的第二股,第一3d打印材料和第二3d打印材料中的至少一项对可见光是透射性的,其中在平行于第一平面和第二平面的截面图中的多个位置处,第一股和第二股具有相对于彼此的布置、或者其中第一股和第二股以直接接触或者以非零距离彼此相邻的配置,其中第一层部分包括一个或多个第一位置,并且其中在相应的第一位置的两侧,第一股和第二股相对于彼此的配置是不同的。
55.3d打印物品可以包括彼此叠置的多个层,即堆叠的层。在实施例中,(单独3d打印的)层的宽度(厚度)和高度可以例如选自100-5000pm的范围,诸如200-2500pm,高度通常小于宽度。例如,高度和宽度的比率可以等于或小于0.8,诸如等于或小于0.6。
56.层可以是核壳层或可以由单一材料组成。在层内,组成也可能发生变化,例如,当应用核壳打印工艺时,在打印过程中,它从打印第一种材料(而不是打印第二种材料)变为打印第二种材料(而不是打印第一种材料)。
57.3d打印物品的至少一部分可以包括涂层。
58.在讨论该方法时,上面已经阐明了与3d打印物品有关的一些特定实施例。下面,将更详细地讨论与3d打印物品有关的一些特定实施例。
59.如上所述,在实施例中,至少一个股(在股的平面中)具有块状、之字形或曲折状。此外,可以组合两种或更多种形状(例如,如梯形)。此外,在实施例中,至少两个股中的两个或更多个股(在股的平面中)可以具有单独地选自块状、之字形和曲折形的形状。此外,两种或更多种形状可以组合以用于一个股,或用于至少两个股中的两种或更多种(其中在实施例中可以单独选择组合)。
60.在特定实施例中,以下中的一项或多项适用:(i)一个股在一个或多个第一位置处具有减小的股高度(h1),(ii)一个股在一个或多个第一位置处中断,(iii)另一股在一个或多个第一位置处具有减小的股高度(h1),以及(iv)另一股在一个或多个第一位置处中断。特别地,在实施例中,(i)一个股在一个或多个第一位置处具有减小的股高度(h1),和/或(iii)另一股在一个或多个第一位置处具有减小的股高度(h1)。甚至更特别地,(i)一个股在一个或多个第一位置处具有减小的股高度(h1),以及(iii)另一股在一个或多个第一位置处具有减小的股高度(h1)。
61.此外,在实施例中,第一3d打印材料和第二3d打印材料中的至少一项可以对可见光是反射性的。替代地,第一3d打印材料和第二3d打印材料中的至少一项是黑色、白色或彩色的。在实施例中,至少两个股中的两个在一个或多个第二位置处以彼此的非零距离(d1)配置。当然,至少两个股中的两个股的多于一个集合可以包括以非零距离配置的股。替代地或另外地,至少两个股中的两个被配置为在一个或多个第二位置处彼此物理接触(以零距离(d1))。当然,至少两个股中的两个股的多于一个集合可以包括可以被配置为物理接触的股。在特定实施例中,第一股和第二股被配置为平均彼此平行。在实施例中,当存在多于两个股时,这些股中的两个或更多个可以被配置为平均彼此平行。因此,在(3d物品的)实施例中,以下中的一项或多项适用:(i)第一3d打印材料和第二3d打印材料中的至少一项对可见光具有反射性,(ii)第一3d打印材料和第二3d打印材料中的至少一项是黑色、白色或彩色的,以及(iii)至少两个股中的两股在一个或多个第二位置处以彼此的非零距离(d1)配置。
62.如可从以上推导出的,在实施例中,第一3d打印材料和第二3d打印材料可以在组成上不同。当有两个以上的3d打印材料时,在两个以上的股中,其中的至少两个的组成可以不同。
63.3d打印物品可以包括多个层。一个或多个层(诸如层的总数的子集)可以包括第一层部分,该第一层部分包括一个或多个第一位置,其中在相应的第一位置的两侧,第一股和第二股相对于彼此的布置不同。同样,当层部分中有两个以上的股可用时,可能会出现这种情况。特别地,多个层或不同层中的多个层部分每个可以包括第一层部分,该第一层部分包括一个或多个第一位置,其中在相应的第一位置的两侧,第一股和第二股相对于彼此的布置不同。具有两个或更多个股的层可以与基于单个股的层交替。具有每两个或更多个股的两个或更多个层的集合可以与基于单个股的层交替。
64.(利用本文中描述的方法)获取的3d打印物品本身可以是功能性的。例如,3d打印物品可以是透镜、准直器、反射器等。由此获取的3d物品可以(替代地)用于装饰或艺术目的。3d打印物品可以包括功能组件或提供有功能组件。功能组件尤其可以选自光学组件、电气组件和磁性组件。术语“光学组件”尤其是指具有光学功能的组件,诸如透镜、反射镜、透光元件、滤光片等。术语光学组件也可以指代光源(如led)。术语“电气组件”可以例如指代集成电路、pcb、电池、驱动器,还指代光源(因为光源可以被认为是光学组件和电气组件)等。术语磁性组件可以例如指代磁性连接器、线圈等。替代地或另外地,功能组件可以包括热组件(例如,被配置为冷却或加热电气组件)。因此,功能组件可以被配置为生成热量或清除热量等。
65.如上所述,3d打印物品可以用于不同的目的。其中3d打印物品可以用于照明。因此,在又一方面,本发明还提供了一种照明设备,该照明设备包括如本文中定义的3d物品。在一个具体方面,本发明提供了一种照明系统,该照明系统包括(a)被配置为提供(可见)光源光的光源,以及(b)如本文中限定的3d物品,其中3d物品可以被配置为以下中的一项或多项:(i)壳体的至少一部分,(ii)照明室的壁的至少一部分,以及(iii)功能组件,其中功能组件可以选自光学组件、支撑件、电绝缘组件、导电组件、隔热组件和导热组件。因此,在特定实施例中,3d物品可以被配置为以下中的一项或多项:(i)照明设备壳体的至少一部分,(ii)照明室的壁的至少一部分,以及(iii)光学元件。由于可以提供相对光滑的表面,3d打印物品可以用作反射镜或透镜等。在实施例中,3d打印物品可以被配置为阴影。设备或系统可以包括具有不同功能的多个不同3d打印物品。
66.回到3d打印过程,可以使用特定的3d打印机来提供本文中描述的3d打印物品。因此,在又一方面,本发明还提供了一种熔融沉积成型3d打印机,该3d打印机包括(a)包括打印机喷嘴的打印机头,以及(b)被配置为向打印机头提供可3d打印材料的可3d打印材料提供装置,其中熔融沉积成型3d打印机被配置为提供如本文中描述的上述可3d打印材料。特别地,在又一方面,本发明还提供了一种熔融沉积成型3d打印机,该3d打印机包括(a)两个或更多个打印机头,每个打印机头包括打印机喷嘴,以及(b)被配置为向相应打印机头提供两个或更多个不同类型的可3d打印材料的可3d打印材料提供装置,其中熔融沉积成型3d打印机被配置为提供如本文中描述的上述可3d打印材料。
67.在替代方面,本发明还提供了一种熔融沉积成型3d打印机,该3d打印机包括(a)包括打印机喷嘴的单个打印机头,以及(b)被配置为向相应打印机头提供两种或更多种不同
类型的可3d打印材料的可3d打印材料提供装置,其中熔融沉积成型3d打印机被配置为提供如本文中描述的所述可3d打印材料。可3d打印材料提供装置可以包括用于两种或更多种不同的可3d打印材料的两个或更多个挤出机系统。
68.打印机喷嘴可以包括单个开口。在其他实施例中,打印机喷嘴可以是核壳型,具有两个(或更多个)开口。术语“打印机头”也可以指代多个(不同的)打印机头;因此,术语“打印机喷嘴”也可以指代多个(不同的)打印机喷嘴。
69.可3d打印材料提供装置可以向打印机头提供包括可3d打印材料的细丝,或者可以提供可3d打印材料本身,打印机头产生包括可3d打印材料的细丝。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3d打印机包括(a)包括打印机喷嘴的打印机头,以及(b)被配置为向打印机头提供包括可3d打印材料的细丝的细丝提供装置,其中如本文所述,熔融沉积成型3d打印机被配置为将上述可3d打印材料提供给基板。特别地,在又一方面,本发明还提供了一种熔融沉积成型3d打印机,该3d打印机包括(a)两个或更多个打印机头,每个打印机头包括打印机喷嘴,以及(b)被配置为向相应打印机头提供两个或更多个不同类型的可3d打印材料的可3d打印材料提供装置,其中熔融沉积成型3d打印机被配置为提供如本文中描述的上述可3d打印材料。在替代方面,本发明还提供了一种熔融沉积成型3d打印机,该3d打印机包括(a)包括喷嘴的单个打印机头,以及(b)被配置为向相应打印机头提供两种或更多种不同类型的可3d打印材料的可3d打印材料提供装置,其中熔融沉积成型3d打印机被配置为提供如本文中描述的上述可3d打印材料。可3d打印材料提供装置可以包括用于两种或更多种不同的可3d打印材料的两个或更多个挤出机系统。
70.特别地,3d打印机可以包括控制器(或在功能上耦合到控制器),该控制器被配置为在控制模式(或“操作模式”)下执行如本文中描述的方法。除了术语“控制器”之外,还可以应用术语“控制系统”(例如参见上文)。
71.术语“控制”和类似的术语至少特别是指确定元件的行为或监督元件的运行。因此,本文中的“控制”和类似术语可以指代对元件施加行为(确定元件的行为或监督元件的运行),诸如测量、显示、致动、打开、移位和改变温度。除此之外,术语“控制”和类似术语可以还包括监测。因此,术语“控制”和类似的术语可以包括对元件施加行为以及对元件施加行为并且监测该元件。元件的控制可以通过控制系统来完成,该控制系统也可以表示为“控制器”。控制系统和元件因此可以至少暂时地或永久地在功能上耦合。该元件可以包括控制系统。在实施例中,控制系统和元件可以不物理耦合。控制可以经由有线和/或无线控制来进行。术语“控制系统”也可以指代多个不同的控制系统,这些控制系统尤其是功能上耦合的,例如一个控制系统可以是主控制系统,而一个或多个其他控制系统可以是从控制系统。控制系统可以包括或可以在功能上耦合到用户接口。
72.控制系统还可以被配置为接收和执行来自遥控器的指令。在实施例中,控制系统可以经由设备上的应用来控制,诸如便携式设备,例如智能手机或平板电脑。该设备因此不必耦合到照明系统,而是可以(临时)功能地耦合到照明系统。
73.因此,在实施例中,控制系统可以(也)被配置为由远程设备上的应用控制。在这样的实施例中,照明系统的控制系统可以是从控制系统或处于从模式的控件。例如,照明系统可以用代码来标识,尤其是相应照明系统的唯一代码。照明系统的控制系统可以被配置为由外部控制系统控制,该外部控制系统可以基于(唯一)代码的知识(通过光学传感器(例如
qr码阅读器)的用户接口输入)访问照明系统。照明系统还可以包括用于与其他系统或设备通信的装置,诸如基于bluetooth、wifi、lifi、zigbee、ble或wimax或其他无线技术。
74.系统或装置或设备可以在“模式”或“操作模式”或“操作的模式”下执行动作。同样,在一种方法中,动作或阶段或步骤可以以“模式”或“操作模式”或“操作的模式”或“可操作模式”来执行。术语“模式”也可以表示为“控制模式”。这不排除该系统或装置或设备也可以适用于提供另一种控制模式或多种其他控制模式。同样,这不排除在执行模式之前和/或在执行模式之后可以执行一个或多个其他模式。
75.然而,在实施例中,控制系统可能是可用的,其适于至少提供控制模式。如果其他模式可用,这些模式的选择尤其可以经由用户接口来执行,尽管其他选项也是可能的,例如根据传感器信号或(时间)方案执行模式。操作模式在实施例中还可以指代只能在单一操作模式下操作(即,“开启”,没有另外的可调性)的系统、装置或设备。
76.因此,在实施例中,控制系统可以根据用户接口的输入信号、(传感器的)传感器信号和定时器中的一项或多项进行控制。术语“定时器”可以指代时钟和/或预定的时间方案。
77.可以使用术语“3d打印机”、“fdm打印机”或“打印机”来代替术语“熔融沉积成型(fdm)3d打印机”。打印机喷嘴也可以表示为“喷嘴”或有时表示为“挤出机喷嘴”。
78.在又一方面,本发明还提供了一种照明设备,该照明设备包括如本文中定义的3d物品,其中3d物品被配置为以下中的一项或多项:(i)照明设备壳体的至少一部分,(ii)照明室的壁的至少一部分,以及(iii)光学元件。如上所述,第一3d打印材料和第二3d打印材料中的至少一项对可见光是透射性的。因此,3d物品对可见光的一部分可以是透射性的。例如,以这种方式,可以提供对可见光具有透射性的照明设备壳体的至少一部分,和/或可以提供对可见光具有透射性的照明室的壁的至少一部分。
附图说明
79.现在将仅通过示例的方式参考所附示意图来描述本发明的实施例,其中相应附图标记表示相应部分,并且在附图中:
80.图1a至图1c示意性地描绘了3d打印机和3d打印材料;
81.图2a和图2b示意性地描绘了参考示例;
82.图3a至图3c示意性地描绘了一个实施例;
83.图4a至图4f示意性地描绘了若干实施例和方面;
84.图5示意性地描绘了应用;
85.图6描绘了3d物品的示例;以及
86.图7描绘了3d物品的示例。
87.示意图不一定按比例绘制。
具体实施方式
88.图1a示意性地描绘了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指示被配置为3d打印、尤其是fdm 3d打印的功能单元;该附图标记还可以指示3d打印阶段单元。这里,仅示意性地描绘了用于提供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打印机尤其可以包括多个打印机头(见下文)。
89.附图标记502指示打印机喷嘴(或喷嘴开口)。本发明的3d打印机尤其可以包括多个打印机喷嘴,但其他实施例也是可能的。附图标记320指示可打印的可3d打印材料的细丝(如上文所示)。为清楚起见,并未描绘3d打印机的所有特征,仅描绘了与本发明特别相关的那些特征(还参见下文)。附图标记321表示(可3d打印材料201的)挤出物。
90.3d打印机500被配置为通过在接收器物品550上逐层沉积多个层322来生成3d物品1,在实施例中,接收器物品550可以至少暂时被冷却,其中每个层322包括可3d打印材料201,诸如熔点为tm。可3d打印材料201可以沉积在基板1550上(在打印阶段)。通过沉积,可3d打印材料201已经变成3d打印材料202。从喷嘴502逸出的可3d打印材料201也指示为挤出物321。附图标记401指示热塑性材料。
91.3d打印机500可以被配置为加热打印机喷嘴502上游的细丝320材料。这可以包括一种或多种挤压和/或加热功能的装置完成。这种装置用附图标记573表示并且布置在打印机喷嘴502上游(即,在时间上在细丝材料离开打印机喷嘴502之前)。打印机头501可以(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,该材料指示为(3d)打印材料,其用附图标记202指示。
92.附图标记572指示具有材料的线轴或辊子,尤其是以线材(wire)形式,其可以指示为细丝320。3d打印机500在打印机喷嘴下游的挤出物321中将其转化为接收器物品上的层322或在已经沉积的打印材料上。通常,喷嘴502下游的挤出物321的直径相对于打印机头501上游的细丝322的直径减小。因此,打印机喷嘴有时(也)被指示为挤出机喷嘴。通过层322和/或层322上的层322t布置层322,可以形成3d物品1。附图标记575指示细丝提供装置,其在此尤其包括线轴或辊子和驱动轮,由附图标记576指示。
93.附图标记a指示纵轴或细丝轴。附图标记c示意性地描绘了控制系统,诸如尤其是被配置为控制接收器物品550的温度的温度控制系统。控制系统c可以包括加热器,该加热器能够将接收器物品550加热到至少50℃的温度,但特别是高达约350℃的范围,诸如至少200℃。
94.替代地或另外地,在实施例中,接收器板也是在x-y平面(水平平面)中的一个或两个方向上可移动的。此外,替代地或另外地,在实施例中,接收器板也是围绕z轴(垂直)可旋转的。因此,控制系统可以在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。
95.替代地,打印机可以具有打印机头,打印机头也可以在打印期间旋转。这种打印机的优点是打印材料在打印期间不能旋转。
96.层用附图标记322指示,并且具有层高度h和层宽度w。
97.注意,可3d打印材料不一定作为细丝320提供给打印机头。此外,细丝320也可以在3d打印机500中由可3d打印材料制成。
98.附图标记d指示喷嘴的直径(可3d打印材料201被迫穿过该喷嘴)。注意,喷嘴不一定是圆形的。
99.图1b示意性地以3d更详细地描绘了正在构造的3d物品1的打印。这里,在该示意图中,单个平面中的细丝321的端部不互连,尽管实际上在实施例中可能是这种情况。
100.附图标记h指示层的高度。层用附图标记203指示。这里,层具有基本上圆形的横截面。然而,它们通常可以是扁平的,诸如具有类似于扁平椭圆管或扁平椭圆管的外部形状(即,圆形棒,其直径被压缩以使高度小于宽度,其中侧面(限定宽度)(仍然)是圆形的)。
101.因此,图1a-图1b示意性地描绘了熔融沉积成型3d打印机500的一些方面,3d打印机500包括(a)包括打印机喷嘴502的第一打印机头501,(b)被配置为向第一打印机头501提供包括可3d打印材料201的细丝321的细丝提供装置575,以及可选的(c)接收器物品550。在图1a-图1b中,第一可打印材料或第二可打印材料或第一打印材料或第二打印材料分别用可打印材料201和打印材料202的通用指示来指示。在喷嘴502的直接下游,具有可3d打印材料的细丝321在沉积时变成具有3d打印材料202的层322。
102.图1c示意性地描绘了3d打印层322的堆叠,每个层具有层高度h和层宽度w。注意,在实施例中,层宽度和/或层高度对于两个或更多个层322可以不同。图1c中的附图标记252指示3d物品的物品表面(在图1c中示意性地描绘)。
103.参考图1a-图1c,沉积的可3d打印材料的细丝导致具有高度h(和宽度w)的层。在层322之后沉积层322,生成3d物品1。图1c非常示意性地描绘了单壁3d物品1。
104.除其他外,我们建议一种简单的打印方法,该方法使用至少两种材料来获取表面纹理和吸引人的外观。例如,在使用两种颜色打印物体的过程中,打印不同颜色的喷嘴在不同位置连续开始和停止打印,以在同一层打印期望的颜色。然后从一层到另一层重复这一过程,以产生如图2a-图2b所示的图案。这种花费时间和改变颜色会导致缺陷。此外,制作小图案是困难的。
105.这里,附图标记1202和2202分别指代第一3d打印材料和第二3d打印材料。图2a示意性地描绘了具有8个区域的壁元件。这些区域是通过提供交替地分别包括第一3d打印材料1202和第二3d打印材料2202的层322来创建的。它们以这样的方式交替出现,从而创建了一种方格图案。图2b示意性地描绘了两个层322,一个层选自上部,一个层选自下部。附图标记h指示层高度。这里,所有层的所有层高度和交替地包括第一3d打印材料1202和第二3d打印材料2202的所有层部分都被选择为相同的。
106.然而,除其他外,我们建议一种简单的打印方法,例如在打印两种颜色时,颜色以交替层连续打印。此外,在实施例中,设计被选择为使得层彼此交叉,使得需要在前表面上的颜色1被带到前面,而在其他颜色2需要在表面上的情况下,颜色1被隐藏在颜色2后面,如图3a-图3b所示。使用这种策略可以产生相对较小的图案以及复杂的图案。
107.图3a示意性地描绘了具有8个区域的壁元件。注意,在该实施例中,壁基本上由多个相邻的股组成,限定了限定壁元件的两个相邻的壁部分。因此,每一层包括至少两个股。图3b示意性地描绘了两个层322,一个层选自上部,并且一个层选自下部。附图标记h1指示相应股的层高度(见下文)。这里,所有层的所有层高度和交替地包括第一3d打印材料1202和第二3d打印材料2202的所有层部分都被选择为相同的。图3a-图3b示出了通过用于通过熔融沉积成型来生产3d物品1的方法可获取的3d物品的实施例,其中该方法包括3d打印阶段,该3d打印阶段包括逐层沉积可3d打印材料以提供3d物品1,该3d物品1包括3d打印材料202(在接收器物品(未示出)上)。3d物品1包括3d打印材料202的一个或多个层322。一个或多个层322的第一层部分1322包括3d打印材料202的至少两个相邻股231、232。这里,基本上所有层都由这样的第一层部分1322组成,但不一定是这种情况。这种方法可以包括:通过3d打印提供彼此相邻的第一3d打印材料1202的第一股231和第二3d打印材料2202的第二股232,同时在3d打印期间在第一层部分1322内的一个或多个第一位置236处交换股232、231相对于彼此的布置。因此,图3a-图3b示出了包括3d打印材料202的3d物品1的实施例,其中
3d物品1包括3d打印材料202的一个或多个层322。一个或多个层322的第一层部分1322包括3d打印材料202的至少两个股231、232。第一3d打印材料1202的第一股231和第二3d打印材料2202的第二股232被配置为彼此相邻。第一股231和第二股232具有相对于彼此的布置。第一层部分1322包括一个或多个第一位置236,其中第一股231和第二股232在相应第一位置236的两侧相对于彼此的布置不同。
108.特别地,第一3d打印材料1202和第二3d打印材料2202中的至少一项对可见光是透射性的。这可以提供透光的3d物品,诸如对可见光具有透射性的壁元件。
109.图3c示意性地描绘了若干横截面。在这些横截面中,假定图3b的俯视图是两层堆叠的俯视图。在横截面i中,示出了彼此叠置的两个股,分别定义了两层的一部分。在第一位置236处,股被交换(针对每一层)。因此,在横截面ii中,示出了四个部分,两个下部由下层的交换股限定,两个上部由上下部的股的交换限定。为了保持层高度,第一位置236处的股的高度被减小。横截面iii示出了位于第一位置236另一侧的股。
110.附图标记a1指示股的平均长度轴线。
111.多种形状是可能的。提供股231、232的非限制数目可以是块状方式、之字形方式或曲折方式中的一种或多种。图3a-图3c示出了块状方式的示例。实际上,两个(或更多个)股231、232可以以从块状方式、之字形方式和曲折方式中单独选择的方式提供。
112.图3a-图3c还示出了一种方法的结果的实施例,该方法包括在一个或多个第二位置237处以彼此的非零距离d1提供股231、232(在同一层322内)。然而,也可以使用一种包括在一个或多个第二位置237(即,d1=0mm)处提供彼此物理接触的股231、232的方法。
113.如上所述,以下中的一项或多项可以适用:(i)提供在一个或多个未来第一位置236处具有减小的股高度h1的股231、232中的一者,(ii)在一个或多个未来第一位置236处中断股231、232中的一者的3d打印,(iii)提供在一个或多个第一位置236处具有减小的股高度h1的股232、231中的另一者,(iv)在一个或多个第一位置处中断股232、231中的另一者的3d打印,以及(v)当在相应的一个或多个第一位置236处打印股232、231中的另一者时,通过压缩来减小股231、232中的一者在一个或多个第一位置236处的股高度h1。因此,以下中的一项或多项可以适用:(i)股231、232中的一者在一个或多个第一位置236具有减小的股高度h1,(ii)股231、232中的一者在一个或多个第一位置236处中断,(iii)股232、231中的另一者在一个或多个第一位置236处具有减小的高度h1,以及(iv)股232、231中的另一者在一个或多个第一位置236处中断。
114.这里,有时应用短语“股231、232中的一者”和“股232、231中的另一者”以及类似的短语。这里,数字在相应短语中互换,以表示一个和另一个分别是用231和232表示的股,或者一个和另一个分别是用231和231表示的股。当231指代其中的一个股时,232指代其中的另一个股。类似地,这可以适用于基本上由多于两个股限定的层或层部分。
115.参考例如图3a-图3c所示,这样的实施例可以是一种方法的结果,该方法包括在3d打印股232、231中的另一者期间在多个第一位置236处交叉股231、232中的一者。
116.股231、232可以具有股高度h1和股宽度w1。在实施例中,同一层322内的相邻第一位置236之间的距离d11可以选自h1≤d11≤20*h1和w1≤d11≤20*w1中的一个或多个。然而,如上所述,d11也可以是0mm。此外,在实施例中,d11也可以大于20*h1。
117.附图标记d11 h特指心与心的距离。附图标记d1指代股之间的距离(即,相应股的
3d打印材料之间的距离)。因此,d1尤其不是心与心的距离。距离d11在实施例中可以平行于平均长度轴线(或两个轴线),并且距离d1在实施例中可以垂直于平均长度轴线(或两个轴线)。
118.如图3a-图3c所示,第一股231和第二股232被配置为平均彼此平行。
119.可3d打印材料201和3d打印材料202可以包括以下中的一种或多种:聚碳酸酯pc、聚乙烯pe、高密度聚乙烯hdpe、聚丙烯pp、聚甲醛pom、聚萘二甲酸乙二醇酯pen、苯乙烯-丙烯腈树脂san、聚砜psu、聚苯硫醚pps、半结晶聚对苯二甲酸乙二醇酯pet、丙烯腈丁二烯苯乙烯abs、聚甲基丙烯酸甲酯pmma、聚苯乙烯ps、苯乙烯丙烯酸共聚物smma。然而,其他材料也是可能的(见上文)。特别地,第一3d打印材料1202和第二3d打印材料2202在组成上不同。在实施例中,第一3d打印材料1202和第二3d打印材料2202中的至少一项是黑色、白色或彩色的。此外,在实施例中,第一3d打印材料1202和第二3d打印材料2202中的至少一项是反射性的。
120.图4a-图4d示出了其中股231、232中的至少一者(在股231、232的平面内)具有锯齿形形状的实施例。更特别地,股231、232中的两个(或更多个)(在股231、232的平面内)具有锯齿形。
121.图4a和图4c示意性地描绘了俯视图,再次假定图4a和图4c的俯视图分别是两个层的堆叠的俯视图。图4b和图4d是相应横截面。从横截面可以推断出,对于图4a-图4b的实施例,以下各项适用:(i)股231、232中的一个在一个或多个第一位置236处具有减小的股高度h1,并且(iii)股232、231中的另一者在一个或多个第一位置236处具有减小的股高度h1。从横截面也可以推断出,对于图4c-图4d的实施例,以下各项适用:(ii)股231、232中的一个在一个或多个第一位置236处中断,以及(iv)股232、231中的另一者在一个或多个第一位置236处中断。当然,所提到的第一位置指代不同的第一位置。图4d示意性地描绘了图4c中示意性地描绘的实施例的一些横截面。
122.参考前面的一些实施例,当有两个股a和b时,配置可以是ab或ba。
123.图4e示意性地描绘了一些另外的方面,其中股以非零距离d1(i)相邻,以基本为零的距离d1彼此接触(ii),或者甚至也以基本零的距离至少部分重叠(iii)。参考图4e,可以得出,层宽度w、层高度h由至少两个股231和232限定。因此,短语“彼此相邻”因此可以包括物理接触或在一定距离处。
124.图4f示意性地描绘了其中层包括三股的实施例。股可以分别包括不同的材料1202、2202和2302。这里,股被选择为具有相同的股高度h1和股宽度。股之间的距离用附图标记d1指示。层高度h和层宽度w由两个或更多个股限定。对于附图标记a、b和c,指示了不同的股。这里,示出了具有三个股的不同配置的实施例。当然,多于三个股也是可能的。
125.图5示意性地描绘了利用附图标记2表示的灯或照明器的实施例,该灯或照明器包括用于生成光11的光源10。灯可以包括壳体或遮光罩或另一元件,其可以包括或是3d打印物品1。这里,半球体(截面图)示意性地指示壳体或遮光罩。灯或照明器可以是或可以包括照明设备1000(其包括光源10)。因此,在特定实施例中,照明设备1000包括3d物品1。3d物品1可以被配置为中的一项或多项:(i)照明设备壳体的至少一部分,(ii)照明室的壁的至少一部分,以及(iii)光学元件。因此,在实施例中,3d物品对光源光11可以是反射性的和/或对光源光11是透射性的。这里,例如,3d物品可以是壳体或遮光罩。壳体或遮光罩包括物品
部分400。对于物品部分400的可能实施例,也参见上文。图5示意性地描绘了若干实施例,其中在第一实施例i中,3d物品1的透射率相对较小,而在其他实施例ii和iii中,透射率较大。
126.图6-图7描绘了3d物品的示例,例如被用作一种遮光罩。很明显,由于壁(或壁元件)中的开口,3d物品对光具有透射性。
127.术语“多个”是指两个或更多个。
128.本领域技术人员将理解本文中的术语“基本”或“基本上”以及类似的术语。术语“基本”或“基本上”还可以包括具有“整个”、“完全”、“全部”等的实施例。因此,在实施例中,形容词基本上或基本上也可以被删除。在适用的情况下,术语“基本上”或术语“基本上”还可以涉及90%或更高,诸如95%或更高,尤其是99%或更高,甚至更特别是99.5%或更高,包括100%。
129.术语“包括”还包括其中术语“包括”意指“由
……
组成”的实施例。
130.术语“和/或”尤其涉及在“和/或”之前和之后提及的一项或多项。例如,短语“物品1和/或物品2”和类似的短语可以涉及物品1和物品2中的一个或多个。术语“包括”在一个实施例中可以指代“由
……
组成”,但在另一实施例中也可以指代“包含至少定义的物种并且可选地包括一种或多种其他物种”。
131.此外,描述和权利要求中的术语第一、第二、第三等用于区分相似的元素,而不一定用于描述顺序或时间顺序。应当理解,如此使用的术语在适当情况下是可互换的,并且本文中描述的本发明的实施例能够以除了本文中描述或图示之外的其他顺序操作。
132.设备、装置或系统可以在本文中在操作期间进行描述。如本领域技术人员将清楚的,本发明不限于操作方法或操作中的设备、装置或系统。
133.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在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计很多替代实施例。
134.在权利要求中,放置在括号之间的任何附图标记不应当被解释为限制权利要求。
135.动词“包括”及其词形变化的使用不排除权利要求中所述之外的元素或步骤的存在。除非上下文另有明确要求,否则在整个说明书和权利要求书中,词语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”等应当被解释为包容性的含义,而不是排他性或穷举性的含义;也就是说,在“包括但不限于”的意义上。
136.一个元素之前的冠词“一个(a)”或“一个(an)”不排除多个这样的元素的存在。
137.本发明可以通过包括若干不同元件的硬件以及通过适当编程的计算机来实现。在设备权利要求、或装置权利要求或系统权利要求中,列举了若干手段,这些手段中的若干可以由同一硬件项来体现。在彼此不同的从属权利要求中列举了某些措施这一事实并不表明这些措施的组合不能有利地使用。
138.本发明还提供了一种控制系统,该控制系统可以控制设备、装置或系统,或者可以执行本文中描述的方法或过程。此外,本发明还提供了一种计算机程序产品,当在功能上耦合到设备、装置或系统或由其包括的计算机上运行时,该计算机程序产品控制这样的设备、装置或系统的一个或多个可控元件。
139.本发明还适用于包括在说明书中描述和/或在附图中示出的一个或多个特征的设备、装置或系统。本发明还涉及一种包括在说明书中描述和/或在附图中示出的一个或多个特征的方法或过程。
140.本专利中讨论的各个方面可以组合以提供附加的优点。此外,本领域技术人员将理解实施例可以组合,并且多于两个实施例也可以组合。此外,某些特征可以形成一个或多个分案申请的基础。
141.不言而喻,第一(可打印或打印)材料和第二(可打印或打印)材料中的一项或多项可以包含填料,诸如玻璃和纤维,该填料不会(没有用于)影响(多个)材料的tg或tm。
142.因此,除其他外,本发明提供了一种方法,其中壁元件的单个层由两个(或更多个)股组成。股中的一者位于层的一侧,而股中的另一者布置在层的另一侧。然而,在一个或多个位置处,这些侧可以改变。以这种方式,例如,可以控制颜色、反射率、透射率和/或其他光学特性。此外,可以获取(更)坚固的层。打印变得更加灵活,因为两个股基本上可以连续打印。因此,在层内将有一个股在另一股之上的位置变化,反之亦然。为了不增加层厚度(在那些变化位置处),因为所有股都在同一层内,在变化位置处,股的层厚度可以减小。在特定实施例中,在变化位置处的股中的一者的打印期间,可以存在临时停止,以为未来的股提供空间。可以获取一种编织结构,该编织结构也可以提供强度。特别地,股中的一者可以对可见光是透射性的。这可以提供透光单层或透光壁元件。
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1