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用于制作三维物体的树脂粉末,三维物体制作方法和三维物体制作设备

阅读:115发布:2020-05-11

专利汇可以提供用于制作三维物体的树脂粉末,三维物体制作方法和三维物体制作设备专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且提供了一种用于制作三维物体的 树脂 粉末,其中所述树脂粉末的数均当量圆直径为10微米或更大但是150微米或更小,并且其中树脂粉末的基于当量圆直径的颗粒尺寸分布的中值高于平均当量圆直径。,下面是用于制作三维物体的树脂粉末,三维物体制作方法和三维物体制作设备专利的具体信息内容。

1.一种用于制作三维物体的树脂粉末,
其中树脂粉末的数均当量圆直径为10微米或更大但是150微米或更小,和其中树脂粉末的基于当量圆直径的颗粒尺寸分布的中值高于平均当量圆直径。
2.根据权利要求1所述的用于制作三维物体的树脂粉末,
其中树脂粉末的颗粒包括柱状颗粒。
3.根据权利要求2所述的用于制作三维物体的树脂粉末,
其中柱状颗粒的柱体长度为10微米或更大但是150微米或更小,柱体直径为10微米或更大但是150微米或更小。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于制作三维物体的树脂粉末,其中树脂粉末的平均圆形度为0.75或更高但是0.90或更低。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于制作三维物体的树脂粉末,其中,所述树脂粉末包含:
结晶树脂,
其中结晶树脂包括选自由聚烯、聚酰胺、聚酯、聚芳基和聚苯硫醚组成的组中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的用于制作三维物体的树脂粉末,
其中聚酯包括选自由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚乳酸组成的组中的至少一种。
7.一种三维物体的制作方法,包括:
形成包含根据权利要求1至6中任一项所述的用于制作三维物体的树脂粉末的层;和使在所述层的选定区域中的用于产生三维物体的树脂粉末的颗粒彼此粘合,其中三维物体的制作方法重复该形成和粘合。
8.一种三维物体制作设备,包括:
层形成单元,该层形成单元被构造成形成包含根据权利要求1至6中任一项所述的用于制作三维物体的树脂粉末的层;和
粉末粘合单元,该粉末粘合单元被构造成使在所述层的选定区域中的用于产生三维物体的树脂粉末的颗粒彼此粘合。
9.根据权利要求8所述的三维物体制作设备,
其中粉末粘合单元包括构造成执行电磁波辐射的单元。

说明书全文

用于制作三维物体的树脂粉末,三维物体制作方法和三维物

体制作设备

技术领域

背景技术

[0002] 粉末层压体制作方法是用激光或粘合剂将一层粉末状材料一层一层地固化以制作物体的方法。
[0003] 使用激光的方法称为粉末床熔合(PBF)方法。作为PBF方法,已知通过选择性激光辐射形成三维物体的选择性激光烧结(SLS)方法,以及使用掩模进行平面激光辐射的选择性掩模烧结(SMS)方法。另一方面,作为使用粘合剂的方法,已知一种通过诸如喷墨的方法排出含有粘合剂树脂的油墨以形成三维物体的粘合剂喷射方法。
[0004] 在这些方法中,PBF方法用激光束选择性地辐射金属、陶瓷或树脂的薄层以熔合粉末颗粒并使粉末颗粒彼此粘合以形成膜,在形成的膜上形成另一层,并重复相同的操作,以顺序层压这些层。以这种方式,该方法可以获得三维物体(例如,参见专利文献1至4)。
[0005] 在PBF方法中使用树脂粉末的情况下,薄层之间的内应保持低或松弛,供应罐中供应的树脂粉末层被加热到接近树脂软化点的温度,并且用激光束选择性地辐射,使得辐射的树脂粉末颗粒被加热到高于或等于软化点的温度并彼此熔合,以制作三维物体。
[0006] 目前,聚酰胺树脂通常用于PBF方法中。特别地,聚酰胺12适合使用,因为聚酰胺12在聚酰胺中具有相对低的熔点并且具有低的热收缩因子和低的吸性。
[0007] 近年来,对三维物体的使用的需求不断增加,不仅作为原型而且作为最终产品,引起了对各种树脂的使用的需求。
[0008] 引用文献列表
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1
[0011] 日本未审查专利申请公开No.2015-180538
[0012] 专利文献2
[0013] 日文译文的PCT国际申请公开号JP-T-2014-522331
[0014] 专利文献3
[0015] 日文译文的PCT国际申请公开号JP-T-2013-529599
[0016] 专利文献4
[0017] 日文译文的PCT国际申请公开号JP-T-2015-515434

发明内容

[0018] 技术问题
[0019] 本公开的目的是要提供一种用于制作三维物体的树脂粉末,其能够提供要获得的具有优异密度、优异的尺寸稳定性和优异的表面特性而不会降低强度的三维物体,即使树脂粉末已储存在高湿度环境中。
[0020] 解决问题的技术方案
[0021] 根据本公开的一个方面,用于制作三维物体的树脂粉末的数均当量圆直径为10微米或更大但是150微米或更小。树脂粉末的基于当量圆直径的颗粒尺寸分布的中值高于平均当量圆直径。
[0022] 本发明的有益效果
[0023] 本公开提供了一种用于制作三维物体的树脂粉末,其能够提供要获得的具有优异的密度、优异的尺寸稳定性和优异的表面特性而不会降低强度的三维物体,即使树脂粉末已储存在高湿度环境中。附图说明
[0024] 图1是示出近似柱状主体的示例的示例图;
[0025] 图2是示出在本公开的三维物体制作方法中使用的三维物体制作设备的示例的示意图;
[0026] 图3A是示出形成具有光滑表面的粉末层的步骤的示例的示意图;
[0027] 图3B是示出形成具有光滑表面的粉末层的步骤的示例的示意图;
[0028] 图3C是示出滴下用于产生三维物体的液体材料的步骤的示例的示意图;
[0029] 图3D是示出在形成侧粉末储存罐中新形成树脂粉末层的步骤的示例的示意图;
[0030] 图3E是示出在形成侧粉末储存罐中新形成树脂粉末层的步骤的示例的示意图;
[0031] 图3F是示出再次滴下用于制作三维物体的液体材料的步骤的示例的示意图;
[0032] 图4是表示用于制作示例1的三维物体的树脂粉末的当量圆直径的分布的图;
[0033] 图5是表示用于制作比较示例1的三维物体的树脂粉末的当量圆直径的分布的图;
[0034] 图6是表示用于制作比较示例2的三维物体的树脂粉末的当量圆直径的分布的图。

具体实施方式

[0035] (用于制作三维物体的树脂粉末)
[0036] 用于制作本公开的三维物体的树脂粉末的数均当量圆直径为10微米或更大但是150微米或更小。树脂粉末的基于当量圆直径的颗粒尺寸分布的中值高于平均当量圆直径。
树脂粉末优选含有热塑性树脂,并且根据需要还含有其他组分。
[0037] 用于制作本公开的三维物体的树脂粉末基于以下发现:用于制作三维物体的现有树脂粉末受到存储环境中的湿度的影响,从而降低要获得的三维物体的强度。
[0038] 细粉末每单位体积具有大的比表面积。因此,与粗粉末相比,细粉末具有更大的接触点和更大的颗粒间接触面积。在高温高湿环境中,水的液桥力作用于颗粒之间的接触点并降低粉末的流动性。这里,细粉的流动性显著降低,因为细粉末的颗粒之间的接触点和接触面积大。流动性的降低表示为粉末的体积密度的降低。粉末的体积密度的降低导致密度降低和物体制作设备中产生的物体强度降低。相比之下,抑制了本公开的用于制作三维物体的树脂粉末受到颗粒之间的接触点处的水的液体桥接力的影响,并且防止了高温高湿度环境下的粉末流动性劣化。这使得可以抑制用于制作三维物体的树脂粉末的体积密度的降低,从而提高所制作的物体的密度和强度。
[0039] <平均当量圆直径>
[0040] 基数上的平均当量圆直径(即,基于当量圆直径的颗粒尺寸分布的平均值)为10微米或更大但是150微米或更小,优选20微米或更大但是90微米或更小,更优选35微米或更大但60微米或更小。当平均当量圆直径为10微米或更大但是150微米或更小时,即使在高湿度环境中储存,树脂粉末也可以提供具有优异密度、优异尺寸稳定性和优异的表面特性的待获得的三维物体,同时防止强度降低。平均当量圆直径可以用例如颗粒图像分析设备(设备名称:FPIA3000,可从Spectris获得)测量。
[0041] 当量圆直径可以根据下面的公式计算。
[0042] [数学式1]
[0043]
[0044] 基于每个单独颗粒的投影图计算当量圆直径。计算的当量圆直径的平均值(数-基)可以计算为平均当量圆直径。
[0045] <基于当量圆直径的颗粒尺寸分布的中值和基于当量圆直径的颗粒尺寸分布的平均值>
[0046] 用于制作三维物体的树脂粉末是几乎不包含微小混合体的粉末,主要构成颗粒的颗粒直径在30微米或更大但是90微米或更小的范围内,并且具有该范围内的平均值。
[0047] 基于当量圆直径的颗粒尺寸分布的中值优选高于平均当量圆直径(即,基于当量圆直径的颗粒尺寸分布中的平均值)。当中值高于平均当量圆直径时,树脂粉末可以提供具有优异密度、优异尺寸稳定性和优异表面特性的三维物体,同时即使树脂粉末已储存在高湿度环境中也防止树脂强度降低。
[0048] 在基于当量圆直径的颗粒尺寸分布中,当通过颗粒直径的集中分布形成的山状部具有宽的基础范围时,中值存在于靠近山状部的位置,而平均当量圆直径存在于远离中值的位置处,因为平均当量圆直径受到基础的影响很大。也就是说,当中值高于平均当量圆直径时,表明由主颗粒直径的集中分布形成的山状部存在于高位置处,并且山状部不是由微小颗粒形成的。另一方面,当中值低于平均当量圆直径时,表明主山状部由微小颗粒形成。这提供了微小颗粒和树脂粉末颗粒中哪一个在数量分布中占多数的指示器。为了获得基于当量圆直径的颗粒尺寸分布的中值,当粉末颗粒的数量计数为3,000或更大时,用湿流型颗粒直径/形状分析仪(设备名称:FPIA-3000,可从Sysmex Corporation获得)获得颗粒形状的图像。测量颗粒直径为0.5微米或更大但是200微米或更小的颗粒的当量圆直径,以获得颗粒尺寸分布。中值可以从颗粒尺寸分布计算。
[0049] <平均圆形度>
[0050] 平均圆形度优选为0.75或更高但是0.90或更低,更优选0.75或更高但是0.85或更低。当平均圆形度为0.75或更高但是0.90或更低时,树脂粉末可以提供具有优异的密度、优异的尺寸稳定性和优异的表面特性的三维物体,同时即使树脂粉末已储存在高湿度环境中也防止强度降低。
[0051] 圆形度是圆的接近度的指示器。圆形度为1表示与圆的最接近程度。根据下面的公式获得圆形度,其中S表示面积(像素数),L表示周长。
[0052] [数学式2]
[0053] 圆形度=4πS/L2
[0054] 为了获得平均圆形度,可以测量用于产生三维物体的树脂粉末的圆形度,并且可以使用测量的圆形度的算术平均值作为平均圆形度。
[0055] 用于量化圆形度的简单方法是使用例如湿流型颗粒直径/形状分析仪(设备名称:FPIA-3000,可从Sysmex Corporation获得)测量圆形度。湿流型颗粒直径/形状分析仪可以用CCD高速捕获在玻璃池中流动的悬浮液中的颗粒图像,并实时分析各个颗粒图像。这种捕获颗粒图像并执行图像分析的设备对于获得本公开的平均圆形度是有效的。待测颗粒的数量没有特别限制,优选为1,000或更大,更优选为3,000或更大。
[0056] <松散填充率>
[0057] 松散填充率是通过将用体积比重计(符合JIS  Z-2504,可从Kuramochi Scientific Instruments获得)测量的松散体积密度除以树脂的真密度而获得的值。
[0058] 松散填充率优选为20%或更高但50%或更低,更优选30%或更高但30%或更低。松散填充率可以通过用体积比重计(符合JIS Z-2504,可从Kuramochi Scientific Instruments获得)测量松散密度并将获得的松散密度除以树脂的真密度来获得。
[0059] 用于制作三维物体的树脂粉末优选由柱状颗粒形成。
[0060] 柱状颗粒没有特别限制,可以根据目的适当选择。柱状长度优选为10微米或更大但是150微米或更小,并且柱状直径优选为10微米或更大但是150微米或更小。
[0061] <热塑性树脂>
[0062] 热塑性树脂是指在加热时塑化并熔融的树脂。
[0063] 热塑性树脂的示例包括结晶树脂。结晶树脂是指根据ISO 3146(塑性转变温度测量方法,JIS K7121)测量时具有熔融峰的树脂。
[0064] 结晶性树脂没有特别限制,可以根据目的适当选择。结晶树脂的示例包括聚合物,例如聚烯、聚酰胺、聚酯、聚醚、聚苯硫醚、液晶聚合物(LCP)、聚缩(POM)、聚酰亚胺和氟树脂。这些结晶性树脂的一种可以单独使用,也可以组合使用这些结晶性树脂中的两种以上。
[0065] 聚烯烃的示例包括聚乙烯和聚丙烯。这些聚烯烃中的一种可以单独使用,或者这些聚烯烃中的两种或多种可以组合使用。
[0066] 聚酰胺的示例包括:聚酰胺410(PA410)、聚酰胺6(PA6)、聚酰胺66(PA66)、聚酰胺610(PA610)、聚酰胺612(PA612)、聚酰胺11(PA11)和聚酰胺12(PA12);和半芳族聚酰胺4T(PA4T)、聚酰胺MXD6(PAMXD6)、聚酰胺6T(PA6T)、聚酰胺9T(PA9T)和聚酰胺10T(PA10T)。这些聚酰胺中的一种可以单独使用,或者这些聚酰胺中的两种或多种可以组合使用。
[0067] 在这些聚酰胺中,PA9T也称为聚对苯二甲酰对苯二胺,由含有9个原子的二胺和对苯二甲酸单体形成,并且由于羧酸侧通常是芳族的,因此称为半芳族。此外,所谓的芳族聚酰胺,其由对苯二胺和对苯二甲酸单体形成,并且是在二胺侧也是芳族的全芳族系列,也包括在本公开的聚酰胺中。
[0068] 聚酯的示例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚乳酸(PLA)。含有芳族系列的聚酯,其部分地含有对苯二甲酸或间苯二甲酸以具有耐热性,也可适用于本公开中。
[0069] 聚醚的示例包括聚醚醚(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚芳醚酮(PAEK)、聚醚醚酮酮(PEEKK)和聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)。
[0070] 也可以使用除聚醚之外的任何其他结晶聚合物。其他结晶聚合物的示例包括聚缩醛、聚酰亚胺和聚醚砜。也可以使用具有2个熔点的聚合物,例如PA9T(需要将树脂温度升高到高于或等于第二熔点峰值以完全熔融树脂)。
[0071] 用于制作三维物体的树脂粉末还可以包含添加剂,例如由非结晶树脂、增韧剂、阻燃剂、增塑剂、稳定剂、抗化剂和成核剂形成的树脂粉末,除了热塑性树脂之外。这些添加剂中的一种可以单独使用,也可以组合使用这些添加剂中的两种以上。这些添加剂可以与热塑性树脂混合并包含在树脂粉末中以产生三维物体,或者可以附着在树脂粉末的表面上以产生三维物体。
[0072] 添加增韧剂以主要增加强度,并作为填料或填充物加入。增韧剂的示例包括玻璃填料、玻璃珠、碳纤维球以及国际公开号WO 2008/057844中描述的增韧剂。这些增韧剂中的一种可以单独使用,或者这些增韧剂中的两种或更多种可以组合使用。增韧剂可以包含在树脂中。本公开的树脂粉末优选处于适当的干燥状态。在使用前可以使用真空干燥器或通过添加胶来干燥树脂粉末。
[0073] 抗氧化剂的示例包括酰肼类型和酰胺类型,其是金属钝化剂;酚类型(受阻酚类型)和胺类型,其是自由基清除剂;磷酸盐类型和硫类型,其是过氧化物分解剂;和三嗪类型,其是紫外线吸收剂。这些抗氧化剂中的一种可以单独使用,或者这些抗氧化剂中的两种或更多种可以组合使用。特别是,已知组合使用自由基清除剂和过氧化物分解剂是有效的。该组合在本公开中也是特别有效的。
[0074] 抗氧化剂的含量优选为0.05质量%或更大且5质量%或更小,更优选为0.1质量%或更大且3质量%或更小,特别优选为0.2质量%或更大且2质量%或更小,相对于用于制作三维物体的树脂粉末的总量。当抗氧化剂的含量在上述范围内时,可以获得防止热降解的效果。这使得可以再利用用于制作用于物体制作的三维物体的树脂粉末。此外,还可以获得防止热变色的效果。
[0075] 用于制作三维物体的树脂粉末优选是根据ISO 3146测量的熔点为100℃或更高的树脂。优选的是,根据ISO 3146测量的树脂粉末的熔点为100℃或更高,因为熔点落在可以在例如产品的外部使用树脂粉末的耐热温度范围内。熔点可根据ISO 3146(塑性转变温度测量方法,JIS K7121)通过差示扫描量热法(DSC)使用。当存在多个熔点时,使用最高熔点。
[0076] 作为结晶性树脂,优选结晶度受控的结晶性热塑性树脂。结晶热塑性树脂可通过迄今已知的外部刺激方法获得,例如热处理、拉伸、成核剂和声波处理。具有受控晶体尺寸和受控晶体取向的结晶热塑性树脂是更优选的,因为这种结晶热塑性树脂可以减少在高温重涂期间可能发生的误差。
[0077] 用于制作结晶热塑性树脂的方法没有特别限制,可根据预期目的适当选择。该方法的示例包括用于在高于或等于每种树脂的玻璃化转变温度的温度下加热粉末以提高结晶度的退火处理,以及添加成核剂以进一步提高结晶度并随后进行退火处理的方法。进一步的示例包括通过超声处理或通过溶解在溶剂中并随后缓慢挥发溶剂来增加结晶度的方法,通过外部电场施加处理生长晶体的方法,以及进一步拉伸树脂以增加取向和结晶度然后对所得物进行诸如粉碎和切割等机械加工的方法。
[0078] 退火处理可以通过例如在高于玻璃化转变温度50℃的温度下加热树脂3天,然后将树脂缓慢冷却至室温来进行。
[0079] 拉伸是例如在高于熔点30℃或更高的温度下将树脂熔体搅拌的同时用挤出机拉伸树脂熔体以具有纤维形式的方法。具体地,将熔体拉伸至约1倍或更大但10倍或更小的尺寸以具有纤维形式。喷嘴口数量越多,预计生产率越高。在拉伸中,最大拉伸比可以根据树脂和根据熔体粘度而变化。
[0080] 超声波处理可以这样进行:通过例如向树脂中加入甘油(可从Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd获得,试剂级)溶剂中,其量为比树脂量的高约5倍,随后将树脂加热至高于熔点20℃的温度,然后用超声波发生器(可从Hielscher Ultrasonics Gmb获得,HULTRASONICATOR UP200S),将频率为24kHz和振幅为60%的超声波施加到树脂上2小时。随后,优选在室温下用异丙醇溶剂洗涤树脂,然后使树脂真空干燥。
[0081] 外部电场施加处理可以这样进行:通过例如在高于或等于玻璃化转变温度的温度下加热树脂粉末,随后施加600V/cm(500Hz)的交流电场到树脂粉末1小时,然后缓慢冷却树脂粉末。
[0082] 特别是在粉末层压方法中的PBF方法中,相对于晶体层变化的宽温度宽度(温度窗口)是非常有效的,因为可以抑制具有宽温度窗口的晶体翘曲并且可以提高物体产生稳定性。因此,优选使用在冷却过程中熔融开始温度和再结晶温度之间具有较大差异的树脂粉末。结晶热塑性树脂特别适合使用。
[0083] 当树脂满足选自下述由(1)至(3)组成的组中的至少一种时,树脂可以被鉴定为结晶热塑性树脂。
[0084] (1)在根据ISO 3146进行的差示扫描量热法测量中,当树脂以10℃/min的速率加热至高于熔点30℃的温度时的吸热峰的熔融开始温度Tmf1和当树脂随后以10℃/min的速率冷却至低于或等于-30℃然后以10℃/min的速率再加热至高于熔点30℃的温度时的吸热峰的熔融开始温度Tmf2处于Tmf1>Tmf2的关系。吸热峰的熔融开始温度是从熔点处的吸热完成之后热值变为恒定的位置从与x轴平行绘制的直线向低温侧降低-15mW的温度。
[0085] (2)在根据ISO 3146进行的差示扫描量热法测量中,当树脂以10℃/min的速率加热至高于该熔点30℃的温度时从吸热峰的能量的量获得的结晶度Cd1和当树脂随后以10℃/min的速率冷却至低于或等于-30℃然后再次以10℃/min的速率加热至高于熔点30℃的温度从吸热峰的能量的量获得的结晶度Cd2处于Cd1>Cd2的关系。
[0086] (3)通过X射线衍射测量获得的结晶度Cx1和通过在树脂以10℃/min的速率加热至高于熔点30℃的温度随后以10℃/min的速率冷却至低于或等于-30℃然后在氮气氛中再以10℃/min的速率加热至高于熔点30℃的温度之后进行的X射线衍射测量获得的结晶度Cx2处于Cx1>Cx2的关系。
[0087] 上述(1)至(3)从不同的度定义了相同树脂粉末的特性。(1)至(3)彼此相关。满足(1)至(3)中的至少一个的树脂是有效的。(1)至(3)可以通过例如下述方法测量。
[0088] <在条件(1)中通过差示扫描量热法测量熔融开始温度的方法>
[0089] 在条件(1)中通过差示扫描量热法(DSC)测量熔融开始温度的方法中,当树脂以10℃/min的速率加热至高于熔点30℃的温度时的吸热峰的熔融开始温度(Tmf1)是根据ISO 3146(塑性转变温度测量方法,JIS K7121)的测量方法用差示扫描量热计(可从Shimadzu Corporation获得,DSC-60A)测量的。然后,当树脂随后以10℃/min的速率冷却至低于或等于-30℃然后再以10℃的速率加热至高于熔点30℃的温度时的吸热峰的熔融开始温度(Tmf2)被测量。吸热峰的熔融开始温度是从熔点处的吸热完成之后的热值变为恒定的位置从与x轴平行绘制的直线向低温侧降低-15mW的温度。
[0090] <在条件(2)中通过差示扫描量热法测量结晶度的方法>
[0091] 在条件(2)中通过差示扫描量热法(DSC)测量结晶度的方法中,当树脂以10℃/min的速率加热至高于熔点30℃的温度时的吸热峰的能量(熔合热)的量是根据ISO 3146(塑性转变温度测量方法,JIS K7121)测量的。相对于完美的晶体熔合热,可以从熔合热获得结晶度(Cd1)。然后,当树脂随后以10℃/min的速率冷却至低于或等于-30℃然后再以10℃/min的速率加热至高于熔点30℃的温度时的吸热峰的能量的量被测量。相对于完美的晶体熔合热,可以从熔合热获得结晶度(Cd2)。
[0092] <在条件(3)中用X射线分析仪测量结晶度的方法>
[0093] 在条件(3)中通过X射线分析仪测量结晶度的方法中,将获得的粉末放在玻璃板上,并且可以用包括在室温下2θ范围设定为10至40的二维检测器的X射线分析仪(可从Bruker Corp.获得,DISCOVER 8)测量粉末的结晶度(Cx1)。接下来,在DSC中,将粉末以10℃/min的速率加热至高于熔点30℃的温度,保温10分钟,以10℃/min的速率冷却至-30℃。随后,将样品恢复至室温,并且可以以与测量Cx1相同的方式测量样品的结晶度(Cx2)。
[0094] 用于制作三维物体的树脂粉末可用于SLS方法和SMS方法。树脂粉末在诸如合适的颗粒尺寸、颗粒尺寸分布、传热特性、熔体粘度、体积密度、流动性、熔融温度和重结晶温度等参数方面表现出适当的平衡特性。
[0095] 为了提高PBF法中的激光烧结程度,优选的是,用于制作三维物体的树脂粉末具有较高的体积密度,尽管树脂固有地具有密度的变化。树脂粉末的振实密度更优选为0.35g/mL或更大,进一步优选为0.40g/mL或更大,特别优选为0.5g/mL或更大。
[0096] 通过使用用于制作三维物体的树脂粉末进行激光烧结而制作的三维物体是光滑的,并且可以具有表现出低于或等于最小桔皮的足够分辨率的表面。这里,桔皮通常是指存在表面缺陷,例如不适当的粗糙表面,或者在PBF中通过激光烧结产生的三维物体表面上的空隙或变形。例如,空隙不仅破坏了美观,而且还可能显著影响机械强度。
[0097] 此外,优选的是,使用用于制作三维物体的树脂粉通过激光烧结制作的三维物体不会由于在烧结期间和之后进行冷却期间发生相变而表现出不正确的加工特性,例如翘曲、变形和发烟。
[0098] 通过使用用于制作本公开的三维物体的树脂粉末,可以获得具有高尺寸精度、高强度和优异表面特性(桔皮特性)的三维物体。此外,树脂粉末具有优异的再循环性,因此可以确保重复使用过量的残余粉末颗粒,从而抑制三维物体的尺寸精度和强度的劣化。
[0099] <用于制作颗粒的方法>
[0100] 用于制作本公开的三维物体的树脂粉末可以通过以下方法获得:例如获得纤维形式的树脂然后切割纤维以直接获得近似柱状颗粒(近似柱体或多边形棱柱体)的方法,从膜状体获得类似的柱状体的方法,或者在制作多边形棱柱颗粒之后将获得的多边形棱柱体颗粒后加工成近似柱体的方法。
[0101] -近似柱状颗粒-
[0102] 用于制作本公开的三维物体的树脂粉末优选包括近似柱状的颗粒。近似柱状颗粒是具有柱状或管状形状的颗粒,其具有底表面和顶表面。底表面和顶表面的形状没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择,因此近似柱状颗粒可以是近似柱状主体或多边形棱柱主体。当底表面和顶表面具有圆形或椭圆形时,近似柱状颗粒近似为柱状主体(图1)。当底表面和顶表面具有诸如四边形或六边形的多边形形状时,近似柱状的颗粒是多边形棱柱体。只要在底表面和顶表面之间存在柱状或管状区域,底表面和顶表面可以具有相同的形状或不同的形状。近似柱状颗粒可以是直柱状体,其柱状部分(侧表面)正交于底表面和顶表面,或者可以是对角柱状体,其柱状部分不正交于底表面和顶表面。
[0103] 具有近似柱状状的树脂粉末可以提供具有小的安息角并且在重新涂布期间具有高粉末表面光滑度的粉末。这可以提供具有改善的表面特性的三维物体。就生产率和产生物体的稳定性而言,更优选的是,近似柱状体更靠近其底部表面和顶部表面彼此近似平行的直柱状体。通过例如扫描电子显微镜(设备名称:S4200,可从Hitachi,Ltd获得)或湿流型颗粒直径/形状分析仪(设备名称:FPIA-3000,可从Sysmex Corporation获得)观察可以辨别出近似柱状的形状。
[0104] 相对于用于制作三维物体的树脂粉末的总量,近似柱状颗粒的含量优选为50%或更高,更优选为75%或更高,特别优选为90%或更高。当近似柱状颗粒的含量为50%或更高时,存在增加填充密度的明显效果。这对于提高要获得的三维物体的尺寸精度和强度非常有效。
[0105] -近似柱体-
[0106] 近似柱状的主体没有特别限制,可以根据预期目的适当选择。近似柱状主体的示例包括真正的柱状主体和椭圆形柱状主体。在这些近似柱状的主体中,更靠近真正的柱体的主体是更优选的。当较长直径与较短直径的比率(较长直径/较短直径)为1至10时,近似柱状的主体被称为“近似柱状的”。具有部分切口圆形形状的柱状主体也包含在近似柱体中。
[0107] 优选地,近似柱状的主体具有近似圆形的面对表面。面对的表面可以具有不同的圆直径。然而,就增加密度的有效性而言,较大表面的圆直径与较小表面的圆直径的比率(较大表面/较小表面)优选为1.5或更低,更优选为1.1或更低。
[0108] 近似柱状主体的底表面的较长侧没有特别限制,可以根据预期目的适当地选择,并且可以具有5微米或更大但是200微米或更小的长度。近似柱状颗粒的底表面的较长侧指的是底表面的直径。当近似柱状颗粒的圆形部分具有椭圆形状时,较长侧指的是较长直径。近似柱状主体的高度(即,底表面和顶表面之间的距离)没有特别限制,可以根据预期目的适当选择,并且优选为5微米或更大但是200微米或更小。当底表面的较长侧在该范围内时,可以抑制树脂粉末在形成粉末层期间卷曲。这使得粉末层的表面光滑并减少在树脂粉末颗粒之间形成的空隙,导致进一步改善三维物体的表面特性和尺寸精度的效果。
[0109] 树脂粉末可含有其底表面较长侧且其高度小于5微米或大于200微米的颗粒。但是,优选这些颗粒的含量较低。具体地,优选其底表面较长侧且其高度为5微米或更大但是200微米或更小的颗粒占所有颗粒的50%或更多,更优选75%或更多。
[0110] 用于形成该纤维形式的方法的示例包括在高于熔点30℃或更高的温度下将树脂熔体搅拌的同时用挤出机拉伸树脂熔体以具有纤维形式的方法。这里,优选将树脂熔体拉伸至约1倍或更大但10倍或更小那么大的尺寸以具有纤维形式。在这种情况下,柱状体的底表面的形状由挤出机的喷嘴口的形状决定。例如,当柱状体的底表面的形状,即纤维的横截面形状是圆形时,使用具有圆形形状的喷嘴口。当柱状体的底表面的形状是多边形时,根据多边形形状选择喷嘴口。优选的是,三维物体具有尽可能高的尺寸精度。就提高生产率而言,喷嘴口的数量最好是可能的最大值。
[0111] 用于切割纤维的方法的示例包括在上侧和下侧两者上设有刀片的闸刀式切割设备,以及在下侧具有板而不是刀片并且被构造为用上刀片切割物品的所谓的压切设备。可以使用迄今已知的这些类型的设备。迄今已知的这些类型的设备的示例包括构造成将物品直接切割成0.005mm或更大但0.2mm或更小的尺寸的设备,以及用例如CO2激光切割物品的方法。这些设备适合使用。利用这些方法,可以获得用于制作本公开的三维物体的树脂粉末。
[0112] 用于粉碎树脂颗粒的方法使用起来也是有效的。例如,例如颗粒形式的树脂用迄今已知的粉碎机机械粉碎,并且除了具有预期颗粒直径的颗粒之外的颗粒被分级和除去。粉碎期间的温度优选为0℃或更小(低于或等于树脂的脆性温度),更优选为-25℃或更小,特别优选为-100℃或更小。这些温度是有效的,因为粉碎效率提高了。
[0113] 用于制作本公开的三维物体的树脂粉末可用于通过使用例如根据PBF方法的激光烧结方法(例如选择性激光烧结(SLS)方法或选择性掩模烧结(SMS)方法来制作三维产品。
[0114] (三维物体制作方法和三维物体制作设备)
[0115] 本公开的三维物体的制作方法包括:形成用于制作本公开的三维物体的树脂粉末层的层形成步骤;以及用于电磁波辐射所形成的层的选定区域以使树脂粉末的颗粒彼此粘合的粉末粘合步骤。三维物体的制作方法重复层形成步骤和粉末粘合步骤。三维物体产生方法还根据需要包括其他步骤。
[0116] 该三维物体制作设备包括:层形成单元,其被构造为形成本公开的树脂粉末的层;以及粉末粘合单元,其被构造为使用于在所述层的选定的区域中产生三维物体的树脂粉末的颗粒彼此粘合,并且根据需要还包括其他单元。
[0117] 通过使用三维物体制作设备可以有利地执行三维物体产生方法。作为用于制作三维物体的树脂粉末,可以使用与用于制作本公开的三维物体的树脂粉末类似的树脂粉末。
[0118] 用于制作三维物体的树脂粉末可用于粉末层压型的所有三维物体制作设备,并且是有效的。粉末层压型的三维物体制作设备在构造成在粉末层形成后使选定区域中的树脂粉末的颗粒彼此粘合的单元中变化,并且该单元的示例包括电磁辐射单元,其通常由SLS系统和SMS系统代表;以及由粘合剂喷射系统代表的液体排放单元。用于制作本公开的三维物体的树脂粉末可以用于所有这些系统中,并且对于包括粉末层压单元的所有三维物体制作设备都是有效的。
[0119] 粉末粘合单元没有特别限制,可以根据预期目的适当选择。粉末粘合单元(的示例包括构造为执行电磁波辐射的单元。
[0120] 在例如采用电磁波辐射的SLS型和SMS型的三维物体制作设备中,用于电磁波辐射的电磁辐射源的示例包括用于辐射例如紫外线、可见光射线和红外线的激光器微波,放电,电子束,辐射加热器和LED灯或这些源的任何组合。
[0121] 在采用电磁波辐射作为使用于制作三维物体的树脂粉末的颗粒选择性地彼此粘合的方法的情况下,存在选择采用促进有效吸收或干扰吸收的方法。例如,可以采用在树脂粉末中添加吸收剂或抑制剂的方法。
[0122] 将参考图2描述这种三维物体制作设备的示例。图2是示出三维物体制作设备的示例的示意图。如图2所示,粉末储存在粉末供应罐5中,并根据使用量使用辊4供给激光扫描空间6。优选地,通过加热器3对供应罐5进行温度调节。激光扫描空间6用经由反射镜2从电磁辐射源1输出的激光照射。通过激光的热量烧结粉末。结果,可以获得三维物体。
[0123] 供应罐5的温度优选低于粉末的熔点10℃或更高。
[0124] 激光扫描空间中的部分床的温度优选低于粉末的熔点5℃或更高。
[0125] 激光功率没有特别限制,可以根据预期目的适当选择,并且优选为10瓦或更高但是150瓦或更低。
[0126] 在另一个实施例中,可以使用选择性掩模烧结(SMS)技术制作本公开的三维物体。作为SMS工艺,例如在美国专利No.6,531,086中描述的工艺适合使用。
[0127] 在SMS工艺中,屏蔽掩模用于选择性地阻挡红外辐射并用红外线选择性地照射粉末层的一部分。在将用于制作三维物体的SMS工艺与用于制作本公开的三维物体的树脂粉末一起使用的情况下,可以并且有效地添加增强树脂粉末的红外吸收特性的材料。例如,可以添加一种或多种吸热剂或一种或多种深色材料(例如,碳纤维炭黑、碳纳米管或碳纤维和纤维素纳米纤维)或一种或多种吸热剂和一种或多种深色材料二者。
[0128] 在又一个实施例中,可以使用用于制作本公开的三维物体的树脂粉末和粘合剂喷射型的三维物体制作设备来制作三维物体。该方法包括形成用于制作本公开的三维物体的树脂粉末层的层形成步骤和将液体排出到形成的层的选定区域并干燥液体以使树脂粉末的颗粒彼此粘合的粉末粘合步骤。该方法重复层形成步骤和粉末粘合步骤。该方法还根据需要包括其他步骤。
[0129] 所述三维物体制作设备包括:层形成单元,其被构造为形成用于制作本公开的三维物体的树脂粉末的层;以及一单元,其被构造为将液体排出到所形成的层的选定区域,以及根据需要还包括其他单元。在要获得的三维物体的尺寸精度和物体产生速度方面,被构造为排出液体的单元优选为喷墨型的。
[0130] 图3示出了粘合剂喷射型工艺的示意图的示例。图3中所示的三维物体制作设备包括形成侧粉末储存罐11和供应侧粉末储存罐12。每个粉末储存罐包括可向上和向下移动的状态13。通过将本公开的树脂粉末放置在平台13上,形成一层用于制作三维物体的树脂粉末。在形成侧粉末储存罐11的上方,三维物体制作设备包括三维物体制作液体材料供应单元15,其构造成将用于产生三维物体的液体材料16朝向粉末储存罐中的用于制作三维物体的树脂粉末排出,并且还包括树脂粉末层形成单元14(下文中也可称为平整机构或重涂布器,其能够将用于产生三维物体的树脂粉末从供应-侧粉末储存罐12供应到形成侧粉末储存罐11并使形成侧粉末储存罐11中的树脂粉末(层)的表面平整。
[0131] 图3A和图3B示出了将树脂粉末从供应侧粉末储存罐12供应到形成侧粉末储存罐11并形成具有光滑表面的树脂粉末层的步骤。形成侧粉末储存罐11和供应侧粉末储存罐12的平台13被控制为具有能够获得所需层厚度的间隙,并且树脂粉末层形成单元14从供应侧粉末储存罐12移动到形成侧粉末储存罐11。这样,在形成侧粉末储存罐11中形成树脂粉末层。
[0132] 图3C示出了利用物体制作液体供应单元15将用于制作三维物体的液体材料16滴到形成侧粉末储存罐11中的树脂粉末层上的步骤。在此,用于产生三维物体的液体材料16落在树脂粉末层上的位置是基于表示切割三维物体的许多平面层的二维图像数据(切片数据)来确定的。
[0133] 在图3D和图3E中,供应侧粉末储存罐12的平台13被抬起,并且形成侧粉末储存罐11的平台13下降,以控制能够实现所需层厚度的间隙。树脂粉末层形成单元14再次从供应侧粉末储存罐12移动到形成侧粉末储存罐11。这样,在形成侧粉末储存罐11中形成新的树脂粉末层。
[0134] 图3F示出了利用三维物体制作液体材料供应单元15将用于制作三维物体的液体材料16再次滴落到形成侧粉末储存罐11中的树脂粉末层上的步骤。重复这些系列步骤,并根据需要进行干燥,以除去未附着有用于制作三维物体的液体材料的树脂粉末颗粒(多余的粉末颗粒)。以这种方式,可以获得三维物体。
[0135] 优选添加粘合剂以使树脂粉末颗粒彼此粘合。粘合剂可以以溶解在待排出的液体中的状态添加,或者可以以粘合剂颗粒的形式混合在树脂粉末中。优选将粘合剂溶解在待排出的液体中。例如,当待排出的液体含有水作为主要成分时,优选粘合剂是水溶性的。
[0136] 水溶性粘合剂的示例包括聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮、聚酰胺、聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚环氧乙烷、聚丙烯酸树脂、纤维素树脂和明胶。在这些水溶性粘合剂中,更优选使用聚乙烯醇以增加三维物体的强度和尺寸精度。
[0137] 用于制作本公开的三维物体的树脂粉末具有高流动性,因此可以改善要获得的三维物体的表面特性。该效果不限于使用电磁辐射的方法,而且还可以使用诸如粘合剂喷射方法的粉末层压方法在所有三维物体制作设备中起作用。
[0138] (三维物体)
[0139] 根据本公开的三维物体制作方法,可以有利地制作三维物体。
[0140] 示例
[0141] 将通过示例更具体地描述本公开。不应将本公开解释为限于这些示例。
[0142] 以下述方式测量所获得的用于制作三维物体的树脂粉末的“平均当量圆直径、平均圆形度和基于当量圆直径的颗粒尺寸分布的中值”和“松散填充率”。结果示出在下表1中。
[0143] <平均当量圆直径、平均圆形度和基于当量圆直径的颗粒尺寸分布的中值>[0144] 对于平均当量圆直径和平均圆形度,当粉末颗粒的数量为3,000或更大时,用湿流型颗粒直径/形状分析仪(设备名称:FPIA-3000,可从Sysmex Corporation获得)获取颗粒形状的图像,并且测量颗粒直径为0.5微米或更大但是200微米或更小的颗粒的当量圆直径和圆形度,并计算当量圆直径的平均值和圆形度的平均值。进行两次圆形度测量,并将两次测量的平均值用作平均圆形度。中值由基于当量圆直径的颗粒尺寸分布计算。
[0145] <松散填充率>
[0146] 对于松散填充率,用体积比重计(符合JIS Z-2504,可从Kuramochi Scientific Instruments获得)测量松散密度。将获得的松散密度除以树脂的真密度,以计算粉末的“松散填充率”。
[0147] (示例1)
[0148] 聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂(产品名称:NOVADURAN 5020,可从Mitsubishi Engineering-Plastics Corporation获得,熔点为218℃,玻璃化转变温度为43℃)在高于熔点30℃的温度下搅拌。然后,使用具有圆形形状的喷嘴口,用挤出机(可从Japan Steel Works,Ltd获得)将溶解有用于制作三维物体的树脂的溶液拉伸以具有纤维形式。该操作是在从设定为60个线的喷嘴挤出的线的数量的情况下进行的。将溶液拉伸至大约大5倍的尺寸,使得纤维的直径为55微米,使得精确度为±4微米的纤维得以获得,然后被调节至55微米,并且纤维为用压切设备(可从Ogino Seiki Co.,Ltd获得,NJ SERIES 1200TYPE)以55微米的预期长度切割,以获得近似柱状的颗粒,其用作用于产生三维物体的树脂粉末。用扫描电子显微镜(设备名称:S4200,可从Hitachi,Ltd获得)在×300的放大倍数下观察由切割产生的横截面。结果,横截面被整齐地切割,并且切割表面彼此平行。测量近似柱状主体的高度。结果,发现通过切割可以实现55微米±10微米的精度。将获得的用于制作三维物体的树脂粉末通过筛孔尺寸为125μm的筛子,除去因部分切削不良引起的粗大颗粒。图4示出了用于制作示例1的三维物体的树脂粉末的当量圆直径的分布。
[0149] (示例2)
[0150] 除了将示例1的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂改变为聚酰胺66(PA66)树脂(产品名称:LEONA 1300S,可从Asahi Kasei Chemicals Corporation获得,熔点为265℃)之外,以与示例1相同的方式获得用于制作三维物体的树脂粉末,预期的纤维直径设定为140微米,预期的纤维长度设定为140微米。
[0151] (示例3)
[0152] 除了将示例1的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂改为聚酰胺9T(PA9T)树脂(产品名称:GENESTAR N1000A,可从Kuraray Co.,Ltd获得,熔点为306℃)之外,以与示例1相同的方式获得用于制作三维物体的树脂粉末,预期的纤维直径设定为15微米,预期的纤维长度设定为15微米。
[0153] (示例4)
[0154] 除了将示例1的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂改为聚丙烯(PP)树脂(产品名称:NOVATEC MA3,可从Japan Polypropylene Corporation获得,熔点为130℃,玻璃化转变温度为0℃)之外,以与示例1相同的方式获得用于制作三维物体的树脂粉末,预期纤维直径设定为55微米,预期纤维长度设定为55微米。
[0155] (示例5)
[0156] 除了将示例1的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂改为聚醚醚酮(PEEK)树脂(产品名称:HT P22PF,可从VICTREX PLC获得,熔点为334℃,玻璃化转变温度为143℃)之外,以与示例1相同的方式获得用于制作三维物体的树脂粉末,预期的纤维直径设定为55微米,预期的纤维长度设定为55微米。
[0157] (示例6)
[0158] 除了将聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂改为聚缩醛(POM)树脂(产品名称:IUPITAL F10-01,可从Mitsubishi Engineering-Plastics Corporation获得,熔点为175℃)之外,以与示例1相同的方式获得用于制作三维物体的树脂粉末,预期纤维直径设定为
55微米,预期纤维长度设定为55微米。
[0159] (示例7)
[0160] 将示例1中获得的用于制作三维物体的树脂粉末在不锈容器中进行搅拌处理。在从Misugi Co.,Ltd获得的不锈钢容器中进行搅拌处理30分钟。
[0161] 放入不锈钢容器中的用于制作三维物体的树脂粉末的重量与容器内壁的面积之间的关系为1[kg/m2]。在该操作之后,将粉末靠重力转移到另一个容器中,并将附着在壁表面上的粉末颗粒分离并处理掉。通过这些操作,获得用于制作示例7的三维物体的树脂粉末。
[0162] (示例8)
[0163] 将示例4中获得的用于制作三维物体的树脂粉末以与示例7相同的方式在不锈钢容器内进行搅拌处理,以获得用于制作示例8的三维物体的树脂粉末。
[0164] (示例9)
[0165] 将示例1中获得的用于制作三维物体的树脂粉末通过空气输送系统。管道由不锈钢制成。
[0166] 用于制作通过由不锈钢形成的空气输送系统的三维物体的树脂粉末的重量与容器内壁的面积之间的关系为1[kg/m2]。通过该操作附着在壁表面上的粉末颗粒被分离并处理掉。通过该操作,获得用于制作示例9的三维物体的树脂粉末。
[0167] (示例10)
[0168] 将示例4中获得的用于制作三维物体的树脂粉末以与示例9相同的方式在不锈钢容器内进行搅拌处理,以获得示例10的用于制作三维物的树脂粉末。
[0169] (比较示例1)
[0170] 以与示例1相同的方式获得用于制作三维物体的树脂粉末,不同之处在于,与示例1不同,不进行通过机械加工来形成颗粒的操作,而是使用由PA12形成的粉末材料(产品名称:ASPEX-PA,可从Aspect Inc.获得)。图5示出了用于制作比较示例1的三维物体的树脂粉末的当量圆直径的分布。
[0171] (比较示例2)
[0172] 以与示例1相同的方式获得用于制作三维物体的树脂粉末,不同之处在于,与示例1不同,不进行通过机械加工来形成颗粒的操作,而是使用由PA11形成的粉末材料(产品名称:ASPEX-FPA,可从Aspect Inc.获得)。图6示出了用于制作比较示例2的三维物体的树脂粉末的当量圆直径的分布。
[0173] (比较示例3)
[0174] 以与示例1相同的方式获得用于制作三维物体的树脂粉末,不同之处在于,与示例1不同,不进行通过机械加工来形成颗粒的操作,而是使用由PPS形成的粉末材料(产品名称:ASPEX-PPS,可从Aspect Inc.获得)。
[0175] (比较示例4)
[0176] 以与示例1相同的方式获得用于制作三维物体的树脂粉末,不同之处在于,与示例1不同,聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂在-200℃下用低温研磨系统冷冻-粉碎(设备名称:LINREX MILL LX1,可从Hosokawa Micron Corporation获得),以获得用于制作三维物体的树脂粉末。
[0177] 用下述方式在“尺寸精度”、“表面特性(桔皮特性)”、“拉伸强度”和“物体密度”方面评估所获得的用于制作三维物体的树脂粉末。结果列于下表1中。
[0178] (尺寸精度)
[0179] 将获得的用于制作三维物体的树脂粉末在温度27℃、湿度80%RH的环境下储存1周。使用储存1周之后的用于制作三维物体的树脂粉末和SLS型三维物体制作设备(可从Ricoh Company,Ltd获得,AM S5500P)来制作三维物体。设定条件包括粉末层平均厚度为0.1mm,激光功率为10瓦或更高但150瓦或更低,激光扫描空间为0.1毫米,从树脂的熔点开始的床温为-3℃。
[0180] 用于尺寸精度评估的样品是长方体,每侧长50mm,平均厚度为5mm。三维物体基于CAD数据生成,并用作尺寸精度评估的样品。用于尺寸精度评估的样品的CAD数据的每一侧的长度与实际制作的样品的每一侧的长度之间的差异被计算并被平均为尺寸差异。根据下述评估标准评估“尺寸精度”。
[0181] <评估标准>
[0182] A:尺寸差异为0.02mm或更小。
[0183] B:尺寸差异大于0.02mm但0.05mm或更小。
[0184] C:尺寸差异大于0.05mm但是0.10mm或更小。
[0185] D:尺寸差异大于0.10mm且0.15mm或更小。
[0186] (表面特性(桔皮特性))
[0187] 用于评估“尺寸精度”的三维物体样品的表面进行目视观察,光学显微镜观察和感官分析。在感官分析中,用手触摸样品,并且基于触觉感评估表面特性,特别是光滑度。将结果相加以根据下述评估标准评估表面特性(桔皮特性)。
[0188] <评估标准>
[0189] A:表面非常光滑,几乎没有明显的凹凸或粗糙度。
[0190] B:表面具有无问题的光滑度和可容忍的表面凹凸或粗糙度。
[0191] C:表面不光滑,有明显的凹凸和粗糙度。
[0192] D:表面有划痕,有许多缺陷,如表面凹凸和变形。
[0193] (拉伸强度)
[0194] 如在“尺寸精度”评估中那样,在储存1周后使用用于制作三维物体的树脂粉末,并且使用与用于尺寸精度评估的样品的制作相同的设备和相同的条件,制作5个拉伸试验样品,使得样品并排排列,样品的较长方向与Y轴方向平行,样品的中心位于Y轴方向。物体层之间的间隔为5毫米。对于拉伸试样样品,使用符合ISO(国际标准化组织)3167的1A型多用途狗骨样试样(该试样的中心部分长度为80mm,厚度为4mm,宽度为10毫米)。
[0195] 使用符合ISO 527(可从Shimadzu Corporation获得,AGS-5KN)的拉伸试验机测量所获得的拉伸试样样品(三维物体)的拉伸强度。拉伸试验中的测试速度为50毫米/分钟。基于所获得的5个拉伸试样样品的拉伸强度值的平均值,根据下述评估标准进行拉伸强度评估。
[0196] <评估标准>
[0197] A:拉伸强度为100MPa或更高。
[0198] B:拉伸强度为50MPa或更高但低于100MPa
[0199] C:拉伸强度为30MPa或更高但低于50MPa。
[0200] D:拉伸强度低于30MPa。
[0201] (物体密度)
[0202] 用于评估“尺寸精度”的三维物体样品是根据阿基米德法(设备名称:AD-1653/AD-1654,可从A&D Company,Ltd获得)测量的。离子交换水用作样品溶剂。小心进行测量,不要将气泡附着在样品的周围。
[0203] [表1]
[0204]
[0205] 例如,本公开的各方面如下。
[0206] <1>一种用于制作三维物体的树脂粉末,
[0207] 其中树脂粉末的数均当量圆直径为10微米或更大但是150微米或更小,和[0208] 其中树脂粉末的基于当量圆直径的颗粒尺寸分布的中值高于基于当量圆直径的颗粒尺寸分布中的平均值。
[0209] <2>根据<1>所述的用于制作三维物体的树脂粉末,
[0210] 其中树脂粉末的颗粒包括柱状颗粒。
[0211] <3>根据<2>所述的用于制作三维物体的树脂粉末,
[0212] 其中柱状颗粒的柱体长度为10微米或更大但是150微米或更小,柱体直径为10微米或更大但是150微米或更小。
[0213] <4>根据<1>至<3>中任一项所述的用于制作三维物体的树脂粉末,
[0214] 其中树脂粉末的平均圆形度为0.75或更高但是0.90或更低。
[0215] <5>根据<1>至<4>中任一项所述的用于制作三维物体的树脂粉末,所述树脂粉末包括:
[0216] 结晶树脂,
[0217] 其中结晶树脂是选自由聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚芳基酮和聚苯硫醚组成的组中的至少一种。
[0218] <6>根据<5>所述的用于制作三维物体的树脂粉末,
[0219] 其中聚酯是选自由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚乳酸组成的组中的至少一种。
[0220] <7>根据<5>或<6>所述的用于制作三维物体的树脂粉末,
[0221] 其中聚烯烃是聚乙烯或聚丙烯。
[0222] <8>根据<1>至<7>中任一项所述的用于制作三维物体的树脂粉末,所述树脂粉末还包括抗氧化剂。
[0223] <9>根据<8>所述的用于制作三维物体的树脂粉末,
[0224] 其中抗氧化剂的含量为0.05质量%或更高但是5质量%或更低。
[0225] <10>根据<9>所述的用于制作三维物体的树脂粉末,
[0226] 其中抗氧化剂的含量为0.1质量%或更高但是3质量%或更低。
[0227] <11>根据<10>所述的用于制作三维物体的树脂粉末,
[0228] 其中抗氧化剂的含量为0.2质量%或更大但是2质量%或更小。
[0229] <12>根据<1>至<11>中任一项所述的用于制作三维物体的树脂粉末,所述树脂粉末还包括增塑剂。
[0230] <13>根据<1>至<12>中任一项所述的用于制作三维物体的树脂粉末,所述树脂粉末还包括稳定剂。
[0231] <14>根据<1>至<13>中任一项所述的用于制作三维物体的树脂粉末,所述树脂粉末还包括成核剂。
[0232] <15>根据<1>至<14>中任一项所述的用于制作三维物体的树脂粉末,所述树脂粉末还包括增韧剂。
[0233] <16>根据<15>所述的用于制作三维物体的树脂粉末,
[0234] 其中增韧剂是选自由玻璃填料、玻璃珠、碳纤维和铝球组成的组中的至少一种。
[0235] <17>根据<16>所述的用于制作三维物体的树脂粉末,
[0236] 其中增韧剂是玻璃填料和碳纤维中的至少任一种。
[0237] <18>根据<17>所述的用于制作三维物体的树脂粉末,
[0238] 其中增韧剂是碳纤维。
[0239] <19>一种三维物体的制作方法,包括:
[0240] 形成包括根据<1>至<18>中任一项所述的用于制作三维物体的树脂粉末的层的层形成步骤;和
[0241] 使在层的选定区域中的用于制作三维物体的树脂粉末的颗粒彼此粘合的粉末粘合步骤,
[0242] 其中三维物体的制作方法重复层形成步骤和粉末粘合步骤。
[0243] <20>一种三维物体制作设备,包括:
[0244] 层形成单元,该层形成单元被构造为形成根据<1>至<18>中任一项所述的用于制作三维物体的树脂粉末的层;和
[0245] 粉末粘合单元,该粉末粘合单元被构造成使得在所述层的选定区域中的用于产生三维物体的树脂粉末的颗粒彼此粘合。
[0246] <21>根据<20>所述的三维物体制作设备,
[0247] 其中粉末粘合单元是构造成执行电磁波辐射的单元。
[0248] <22>一种根据<19>所述的三维物体的制作方法制作的三维物体。
[0249] 根据<1>至<18>中任一项所述的用于制作三维物体的树脂粉末,根据<19>所述的三维物体的制作方法,根据<20>或<21>所述的三维物体的制作设备,以及根据<22>所述的三维物体可以解决相关技术中的各种问题,并且可以实现本公开的目的。
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