發(fā)明背景

三維(3d)打印是一種用于由數(shù)字模型制造三維實體的增材打印方法。3d打印通常用于快速產(chǎn)品原型設(shè)計、模具生成和母模生成。3d打印技術(shù)被認為是增材方法，因為它們涉及連續(xù)的材料層的組合施加。這不同于傳統(tǒng)的加工工藝(其通常依賴于移除材料以生成最終的物體)。3d打印中使用的材料常常需要固化或熔合，這對于一些材料而言可以使用熱輔助擠出或燒結(jié)來實現(xiàn)，對于其它材料可以使用數(shù)字光投影成型(digitallightprojection)技術(shù)來實現(xiàn)。

附圖概述

通過參照下列詳述和附圖，本公開的實例的特征和優(yōu)點將變得明顯，在下列詳述和附圖中，相同的附圖標記對應(yīng)于類似(雖然也許并不相同)的組件。為了簡潔起見，具有先前描述的功能的附圖標記或特征可能聯(lián)系它們出現(xiàn)在其中的其它附圖進行描述或不進行描述。

圖1是顯示本文中公開的3d打印方法的實例的流程圖；

圖2a和2b是用于形成3d物體的(一個或多個)層的構(gòu)建材料的實例的橫截面視圖；

圖3a至3d是在使用本文中公開的3d打印方法和系統(tǒng)的一個實例形成3d物體的一個層中所涉及的步驟的半示意性橫截面視圖；

圖3e是在進行圖3a至3d的步驟數(shù)次后可以形成的3d物體的實例的半示意性橫截面視圖；

圖3f是采用本文中公開的方法的實例形成的3d物體的實例的半示意性橫截面視圖；

圖4顯示了本文中公開的構(gòu)建材料的實例的掃描電子顯微鏡(sem)圖像；

圖5是圖3f的3d物體的透視圖；和

圖6是可以在本文中公開的3d打印方法的實例中使用的3d打印系統(tǒng)的實例的簡化等距視圖。

發(fā)明詳述

本文中公開的三維(3d)打印方法和系統(tǒng)的實例基于3d制造過程，其涉及使用電磁輻射熔合使用噴墨施加的聚結(jié)分散體構(gòu)建的材料以選擇性限定相關(guān)的3d物體/部件(逐層)。在該3d制作過程中，使整個構(gòu)建材料層暴露于電磁輻射，但是僅有構(gòu)件材料的所選區(qū)域經(jīng)熔合和硬化以成為3d物體的層。該方法包括施加聚結(jié)分散體，以使其在所選區(qū)域處選擇性地沉積到構(gòu)建材料的一部分上。該聚結(jié)分散體能夠吸收輻射，并將所吸收的輻射轉(zhuǎn)化為熱能，其轉(zhuǎn)而熔融和/或燒結(jié)與該聚結(jié)分散體接觸的構(gòu)建材料。這導致構(gòu)建材料熔合，形成3d物體的層。

在本文中公開的的實例中，3d物體的各個層的體積收縮率和表面粗糙度均在生產(chǎn)過程中降低，而不是在生產(chǎn)后的處理過程中降低。據(jù)信，這種改善的特性部分是由于構(gòu)建材料的各個層的改進的堆積密度(即粉末壓實)，并且由于生產(chǎn)過程中構(gòu)建材料的各個層內(nèi)空氣空隙的減少。在本文中公開的實例中改善的堆積密度和空氣空隙的減少是構(gòu)建材料與聚結(jié)分散體組合的結(jié)果。

構(gòu)建材料包含無機粒子，其各自具有以連續(xù)薄涂層形式或作為納米珠粒連接于其上的聚合物。連續(xù)薄涂層或納米珠粒直接在無機粒子表面上并入粘合材料，由此在構(gòu)建材料中不包括另外的粘合材料。在沒有物理分離構(gòu)建材料粒子的另外的粘合材料的情況下，構(gòu)建材料粒子能夠更有效地壓實，這導致空氣空隙(即在生產(chǎn)加工過程中熔融/燒結(jié)/熔合時在層內(nèi)供粒子占據(jù)的空洞空間)的數(shù)量減少。此外，連續(xù)薄涂層或納米珠粒引入一定量的適于粘合目的的聚合物，但是在聚合物分解(在生產(chǎn)過程中發(fā)生)時不會在構(gòu)建材料粒子之間產(chǎn)生大的間隙。聚合物分解后在構(gòu)建材料粒子之間的較小間隙導致了降低的體積收縮。

聚結(jié)分散體包含可以填充較大的構(gòu)建材料粒子之間的空氣空隙的無機納米粒子。這產(chǎn)生了更致密的層，并減少了在生產(chǎn)加工過程中熔融/燒結(jié)/熔合時在層內(nèi)供粒子占據(jù)的空洞空間的體積。

在本文中公開的實例中，構(gòu)建材料與聚結(jié)分散體被有效地壓實，由此構(gòu)建材料粒子能夠熔融/熔合/燒結(jié)，而不會大量地移動到未被占據(jù)的空間中。因此，體積收縮降低。這導致層涂覆均勻性和降低的層表面粗糙度。這些特性均對所得3d物體的物理屬性產(chǎn)生積極的影響，而無需采用生產(chǎn)后的機械精制過程(例如滾動拋光、石材拋光等等)。

由于體積收縮降低，與并入另外的層以補償收縮的物體相比，最終的3d物體可以用較少的層形成。因此，在一些實例中，可以使用較少量的構(gòu)建材料和聚結(jié)劑來產(chǎn)生3d物體的各個層。

3d打印方法100的一個實例描繪在圖1中，并且在方法100的多個步驟中使用的打印系統(tǒng)10的一個實例顯示在圖3a至3e中。要理解的是，將在本文中詳細討論圖1中所示的方法100的各個步驟，在一些情況下，將結(jié)合圖1討論圖2a至2b和3a至3f。

如圖1中和圖3a中的附圖標記102所示，方法100的一個實例包括使用3d打印系統(tǒng)10施加構(gòu)建材料12。在圖3a中所示的實例中，如下文中將更詳細地討論的那樣，已經(jīng)施加了構(gòu)建材料12的一個層14。

在圖2a和2b中分別顯示了構(gòu)建材料12和12′的不同實例。要理解的是，構(gòu)建材料12、12′的各個實例可用于本文中公開的方法100和系統(tǒng)10。構(gòu)建材料12、12′由無機粒子11和連接至無機粒子11上的聚合物13組成。在一個實例中，構(gòu)建材料12、12′由具有連接于其上的聚合物13的無機粒子11構(gòu)成，并且不含其它組分。在另一實例中，構(gòu)建材料12、12′由具有連接于其上的聚合物13的無機粒子11以及(一種或多種)電荷劑(chargeagent)和/或(一種或多種)流動助劑構(gòu)成。

構(gòu)建材料12、12′可以包含多個無機粒子11，其各自具有以某些形式(例如作為圖2a中所示的連續(xù)涂層13′或作為圖2b中所示的納米珠粒13″)連接于其上的聚合物13。存在于構(gòu)建材料12、12′中的聚合物13的量取決于存在于構(gòu)建材料12、12′中的無機粒子11的量。在一個實例中，聚合物13可以以構(gòu)建材料12、12′中的(一個或多個)無機粒子11的總重量百分比的大約0.1重量％至大約10重量％的量存在。在另一實例中，聚合物13可以以構(gòu)建材料12、12′中的(一個或多個)無機粒子11的總重量百分比的大約1重量％至大約5重量％的量存在。要理解的是，(一個或多個)無機粒子11構(gòu)成構(gòu)建材料12的剩余重量百分比。

適用于(一個或多個)無機粒子11的材料的實例包括金屬、金屬合金、金屬氧化物、陶瓷或這些材料的混合物。金屬的一些實例包括不銹鋼、銅、鈦、鈮、錫和/或鋁。可以使用前面列舉的金屬的合金(含有或不含有其它金屬)，如ti6al4v；含有58％ni、21.5％cr、9.0％mo、0.50％mn、0.10％c、0.50％si和5.0％fe的合金(通過hpalloy作為625可購得)；alcu4mg；含有92.8％至96.2％fe、2.25％至3.50％ni、1.00％至1.80％cr、大約0.25％cu、0.20％至0.60％mo、0.15％至0.35％si、0.12％至0.20％c、0.10％至0.40％mn、大約0.030％v、大約0.025％p、大約0.025％s和大約0.020％ti的鋼合金(通過azomaterials作為hy100可購得)；和青銅合金。另一種市售合金包括hy45(其由不同百分比的與hy100相同的金屬組成)。此外，合適的金屬氧化物的實例包括氧化鋁(即鋁氧化物或al2o3)、氧化錫(sno或sno2)、氧化鋅(zno)、氧化釔(y2o3)、氧化鋯(zro2)、氧化鉍(bi2o3)、氧化鈮(nbo2或nb2o5)和氧化鉭(ta2o5)，以及其組合。氧化鋁、氧化鉍、氧化鈮和氧化鉭也可以是合適的陶瓷材料。其它合適的陶瓷包括由云母或二氧化硅形成的那些。要理解的是，構(gòu)建材料12、12′可以包括上面公開的無機粒子11的組合。例如，構(gòu)建材料12、12′可以包括金屬粒子與金屬合金粒子的混合物、或金屬粒子與陶瓷粒子的混合物等等。

無機粒子11具有大約1g/cm³至大約10g/cm³的粒子密度。在一個實例中，無機粒子11具有大約2g/cm³的粒子密度。球形無機粒子11具有大約1微米至大約100微米的直徑(即粒度)，而非球形無機粒子11具有大約1微米至大約100微米的平均直徑(即跨粒子11的多個直徑的平均值)。

構(gòu)建材料12、12′還包括連接至無機粒子11上的聚合物13。聚合物13可以具有大約0℃至大約200℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(tg)。在一個實例中，聚合物13的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為大約80℃至大約120℃。聚合物13還可以具有低于300℃的熔點。聚合物13的一些實例包括由苯乙烯和/或丙烯酸系單體(如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和/或甲基丙烯酸丁酯)形成的聚合物或共聚物。也可以使用丙烯酸系單體的衍生物，如丙烯酰胺和/或馬來酰亞胺。聚合物13的一些其它實例包括聚乙烯(例如132℃的熔點)、聚丙烯(165℃的熔點)、聚氨酯或任何所列舉的聚合物13的組合。丙烯酸系聚合物或聚氨酯聚合物可以以膠乳聚合物的形式形成，但是除去用于形成膠乳聚合物的水以使該聚合物附著到無機粒子11上。

在一個實例中，聚合物可以如圖2a中所示以連續(xù)涂層13′的形式涂覆到無機粒子11上。連續(xù)涂層13′具有大約3納米至大約1500納米的厚度?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)聚合物13與無機粒子11的比率來調(diào)節(jié)連續(xù)涂層13′的厚度。在另一實例中，聚合物13可以如圖2b中所示以納米珠粒13″的形式連接至無機粒子11上。納米珠粒13″具有大約3納米至大約1500納米的平均直徑。由納米珠粒13″形成的涂層的厚度可以取決于單獨珠粒的平均直徑，但是也可以通過調(diào)節(jié)聚合物13比無機粒子11來進行調(diào)節(jié)。

可以使用任何合適的技術(shù)將聚合物13施加到無機粒子11上。一些實例包括乳液聚合(微乳液或細乳液)、聚合物分散、聚合物沉淀、噴霧干燥、噴涂或電聚合(即納米珠?；蚝说纳L)。特別地，乳液聚合、聚合物沉淀和噴涂可用于獲得連續(xù)涂層13′，并且噴涂或噴霧干燥和電聚合可用于獲得納米珠粒13″。

在一個實例中，進行乳液聚合或分散聚合以便如圖2a中所示那樣在無機粒子11上形成聚合物13的連續(xù)涂層13′。在該實例中，將無機粒子11和聚合物前體(例如丙烯酸系單體)與疏水物(如十六烷或十六烷醇)一起混合。還可以以所用單體的總重量％的大約0.3重量％至大約1重量％的量添加油溶性自由基引發(fā)劑。通過以所用單體的總重量％的大約0.3重量％至大約3重量％的量添加合適的表面活性劑將該混合物分散在水中。對分散體施以熱處理(例如在大約50℃至95℃下)，這導致發(fā)生聚合。在聚合過程中，所形成的聚合物13包裹無機粒子11?？梢酝ㄟ^控制所用單體的量來調(diào)節(jié)連續(xù)涂層13的厚度。這在各個粒子11上形成連續(xù)涂層13″，并由此形成構(gòu)建材料12。使用任何合適的分離技術(shù)將構(gòu)建材料12與(一個或多個)液體組分分離。

前述乳液聚合或分散聚合過程可以在溶劑(如醇類或烴流體)中進行而不使用疏水物。在該實例中，當單體開始聚合時，聚合物的溶解度在該溶劑中隨著聚合物鏈長度增加而降低。聚合物13達到臨界溶解度，隨后相從介質(zhì)中分離并形成單獨的相。因為在該介質(zhì)中存在無機粒子11，沉淀的聚合物13包裹無機粒子11的表面。為了提高聚合物13的鏈長度(這也提高了分子量)，可以加入聚合物穩(wěn)定劑如聚乙烯基吡咯烷酮。在聚合后，除去溶劑和聚合物穩(wěn)定劑。

在另一實例中，可以用預(yù)先形成的聚氨酯或原位形成的聚氨酯來進行聚合物沉淀。預(yù)先形成的聚合物可以溶解在溶劑(如丙酮或2-吡咯烷酮)中，或者聚氨酯可以在該溶劑中形成。在溶劑中的聚氨酯隨后與無機粒子11混合以形成分散體?？梢杂盟徛叵♂尫稚Ⅲw以使聚氨酯沉淀。在沉淀過程中，聚氨酯包裹無機粒子11的表面。

在又一實例中，聚合物分散和沉淀可用于如圖2b中所示那樣在無機粒子11上形成納米珠粒13″。聚合物13為具有大約3納米至大約1500納米，或作為另一實例為大約50納米至大約300納米的平均直徑的納米粒子或納米珠粒形式。將無機粒子11與聚合物13在水或合適的有機溶劑中混合。該混合物在溶劑中具有大約10重量％至大約50重量％的固含量，以及大約50cps至大約5,000cps的粘度。如果混合物過稀的話，可能導致聚合物13與無機粒子11的相分離。將混合物充分混合(例如以形成均勻的混合物)，并且使用真空過濾或強制通風在環(huán)境溫度下除去水或有機溶劑。在除水過程中，聚合物13(通過范德華力、氫鍵或離子鍵)粘附到無機粒子11的表面上，由此形成構(gòu)建材料12′。使用該實例方法制得的構(gòu)建材料12′的一個實例顯示在圖4的sem圖像中。該構(gòu)建材料12′包括涂覆在金屬粒子11上的丙烯酸系膠乳聚合物納米珠粒13″。

在又一實例中，使用噴涂技術(shù)用聚合物13涂覆無機粒子11以便如圖2b中所示那樣在無機粒子11上形成納米珠粒13″。在該實例中，用高蒸氣壓溶劑(例如異丙醇、乙醇、丙酮等等)作為主要載體制備聚合物13(為納米粒子或納米珠粒的形式)的溶液。在一個實例中，將含有聚合物13的溶液與無機粒子11混合，并隨后噴涂該溶液。在另一實例中，含有聚合物14的溶液在噴涂過程中與無機粒子11混合。在噴涂過程中，該溶液在高壓下穿過噴射霧化器(即噴霧器)以產(chǎn)生除無機粒子11外由各種溶液組分組成的高速霧(或氣溶膠)。無機粒子11充當聚合物納米粒子或納米珠粒在其上沉積的基底。

在本文中公開的任何實例中，如果聚合物13和無機粒子11具有可能導致聚合物13附著不佳的不同的表面性質(zhì)，則無機粒子11可以用底層聚合物(primerpolymer)預(yù)處理。該底層聚合物具有比聚合物13更低的tg，例如，底層聚合物可以具有低至-40℃的tg。底層聚合物調(diào)節(jié)無機粒子11的表面性質(zhì)，以使聚合物13能夠更好地粘附/附著。當使用底層聚合物時，其量可以是無機粒子11的總重量％的大約5重量％。

本文中公開的構(gòu)建材料12、12′通常為粉末形式，并由涂覆有聚合物13、13′或13、13″的數(shù)個粒子11構(gòu)成。構(gòu)建材料12、12′的形狀可以相同或不同。連續(xù)涂層13′或納米珠粒13″不會顯著改變下方的無機粒子11的形狀，由此構(gòu)建材料12、12′保持與下方的無機粒子11的形狀相似的形狀。在一個實例中，構(gòu)建材料12、12′粒子具有球形或近球形形狀。在本文中公開的實例中，具有＞0.84的球形度的構(gòu)建材料12、12′粒子被認為是球形或近球形的。由此，具有＜0.84的球形度的任何構(gòu)建材料12、12′粒子是非球形的。

構(gòu)建材料12、12′可以由類似尺寸的粒子(如圖3a中所示)或不同尺寸的粒子構(gòu)成。在一個實例中，構(gòu)建材料12、12′包括三種不同尺寸的粒子。在該實例中，第一粒子的平均尺寸大于第二粒子的平均尺寸，第二粒子的平均尺寸可大于第三粒子的平均尺寸。本文中參照構(gòu)建材料12、12′所用的術(shù)語“尺寸”指的是球形無機粒子11的直徑，或非球形無機粒子11的平均直徑(即跨非球形粒子的多個直徑的平均值)加連續(xù)涂層13′的厚度或納米珠粒13″的平均直徑。通常，構(gòu)建材料12、12′的平均尺寸范圍為大于1微米至大約102。在一些實例中，構(gòu)建材料12、12′的平均尺寸范圍為大約10微米至大約50微米，或大約3微米至大約5微米。作為各構(gòu)建材料12、12′粒子的不同尺寸的一個實例，第一粒子的平均尺寸可以為大于6微米，第二粒子的平均尺寸可以為3微米至5微米，并且第三粒子的平均尺寸可以為1微米至2微米。在包括幾種不同尺寸的粒子的構(gòu)建材料12、12′的一個實例中，第一粒子可以以大約70重量％至大約95重量％的量存在，第二粒子可以以大約0.5重量％至大約21重量％的量存在，并且第三粒子可以以大于0重量％至最高大約21重量％的量存在。

構(gòu)建材料12、12′的形狀和尺寸允許構(gòu)建材料12的立方堆積和/或六方堆積。本文中描述的單模態(tài)、雙模態(tài)、三模態(tài)等等的粒度分布在例如應(yīng)用于制造床時可以影響構(gòu)建材料12、12′如何堆積。雖然在無機粒子11上的聚合物13提高了堆積密度，但要理解的是，當采用多模態(tài)粒度分布時，可以進一步提高堆積密度。較小的粒子可以填充在較大粒子之間的空氣空隙中。在一個實例中，堆積密度的范圍可以為大約0.35g/cm³至大約0.65g/cm³。當無機納米粒子包含在聚結(jié)分散體(下文中討論的附圖標記26)中時，包含構(gòu)建材料12、12′與聚結(jié)分散體的層的堆積密度可以大于0.8g/cm³(例如大約0.9g/cm³)。由于單模態(tài)、雙模態(tài)和三模態(tài)粒度分布有助于獲得具有更高堆積密度的構(gòu)建材料12、12′的層，當3d物體的各層暴露于電磁輻射時，所述粒度分布還有助于降低體積收縮和表面粗糙度。

要理解的是，除了涂覆有聚合物13的無機粒子11之外，構(gòu)建材料12、12′還可以包含電荷劑(chargingagent)、流動助劑或其組合。這些組分可以在涂覆過程中加入。

可以加入(一種或多種)電荷劑以抑制摩擦帶電。合適的(一種或多種)電荷劑的實例包括脂族胺(其可以經(jīng)過乙氧基化)、脂族酰胺、季銨鹽(例如山?；谆然@或椰油酰胺丙基甜菜堿)、磷酸的酯類、聚乙二醇酯或多元醇。一些合適的市售電荷劑包括fa38(天然基乙氧基化烷基胺)、fe2(脂肪酸酯)和hs1(鏈烷磺酸鹽)，其各自可獲自clariantint.ltd.)。在一個實例中，電荷劑以基于構(gòu)建材料12、12′粒子的總重量％計大于0重量％至小于5重量％的量加入。

可以加入(一種或多種)流動助劑以改善構(gòu)建材料12的涂料流動性。當構(gòu)建材料12、12′粒子的尺寸小于25微米時，(一種或多種)流動助劑可能是特別合意的。流動助劑通過減小摩擦、橫向阻力和摩擦電荷積聚(通過提高粒子導電性)來改善構(gòu)建材料12、12′的流動性。合適的流動助劑的實例包括磷酸三鈣(e341)、粉末纖維素(e460(ii))、硬脂酸鎂(e470b)、碳酸氫鈉(e500)、亞鐵氰化鈉(e535)、亞鐵氰化鉀(e536)、亞鐵氰化鈣(e538)、骨質(zhì)磷酸鹽(e542)、硅酸鈉(e550)、二氧化硅(e551)、硅酸鈣(e552)、三硅酸鎂(e553a)、滑石粉(e553b)、鋁硅酸鈉(e554)、硅酸鉀鋁(e555)、鋁硅酸鈣(e556)、膨潤土(e558)、硅酸鋁(e559)、硬脂酸(e570)、二氧化鈦、氧化鋅或聚二甲基硅氧烷(e900)。在一個實例中，流動助劑以基于構(gòu)建材料12、12′粒子的總重量％計大于0重量％至小于5重量％的量加入。

現(xiàn)在參照圖3a，用于形成3d物體的打印系統(tǒng)10包括供應(yīng)床16(包括構(gòu)建材料12和/或12′的供應(yīng))、輸送活塞18、滾筒20、制造床22(具有接觸表面23)和制造活塞24。這些物理元件各自可以可操作地連接至打印系統(tǒng)10的中央處理單元(未顯示)。中央處理單元(例如運行儲存在非暫時的有形計算機可讀存儲介質(zhì)上的計算機可讀指令)操縱和轉(zhuǎn)換在打印機的寄存器和存儲器中表示為物理(電子)量的數(shù)據(jù)以控制所述物理元件，由此產(chǎn)生3d物體。用于選擇性輸送構(gòu)建材料12、12′、聚結(jié)分散體26等等的數(shù)據(jù)可以源自要形成的3d物體的模型。

輸送活塞18和制造活塞24可以是相同類型的活塞，但是經(jīng)編程以在相反方向上移動。在一個實例中，當要形成3d物體的第一層時，輸送活塞18可以經(jīng)編程以將預(yù)定量的構(gòu)建材料12、12′推出供應(yīng)床16中的開口，制造活塞24可以經(jīng)編程以在與輸送活塞18相反的方向上移動，由此增加制造床22的深度。輸送活塞18將推進足夠的距離，以使得當滾筒20將構(gòu)建材料12、12′推入制造床22并推到接觸表面23上時，制造床22的深度足以使得構(gòu)建材料12、12′的層14可以在床22中形成。滾筒20能夠?qū)?gòu)建材料12、12′鋪展到制造床22中以形成厚度相對均勻的層14。在一個實例中，層14的厚度范圍為大約90微米至大約110微米，盡管也可以采用較薄或較厚的層。

要理解的是，滾筒20可以由其它工具代替，如可期望用于鋪展不同類型的粉末的刮刀，或滾筒與刮刀的組合。當施加構(gòu)建材料12、12′時，可以采用0.1英寸/秒至100英寸/秒的橫向速度。

在將構(gòu)建材料12、12′的層14引入制造床22后，使層14暴露于加熱(如圖1中的附圖標記104處和圖3b中所示)。進行加熱以預(yù)熱構(gòu)建材料12、12′。加熱溫度范圍為低于構(gòu)建材料12、12′中聚合物13的熔點大約5℃至大約50℃。因此，所選的加熱溫度將取決于構(gòu)建材料12、12′中使用的聚合物13。作為實例，加熱溫度可以低于構(gòu)建材料12、12′中聚合物13的熔點大約5℃至大約20℃。在其中構(gòu)建材料12、12′中的聚合物13是熔點(或軟化溫度)范圍為大約80℃至大約120℃的丙烯酸系聚合物的一個實例中，預(yù)熱溫度范圍為大約30℃至大約115℃。

可以使用將所有在制造床22中的構(gòu)建材料12、12′暴露于熱的任何合適的熱源來實現(xiàn)構(gòu)建材料12、12′的層14的預(yù)熱。熱源的實例包括電磁輻射源，如紅外光源或近紅外光源。

在預(yù)熱層14后，在層14中的構(gòu)建材料12、12′的一部分上選擇性施加聚結(jié)分散體26，如圖1中的附圖標記106處和圖3c中所示。如圖3c中所示，聚結(jié)分散體26可以由噴墨施加器28(例如熱噴墨打印頭或壓電噴墨打印頭)來分配。雖然在圖3c中顯示了單個噴墨施加器28，但要理解的是，可以使用跨越制造床22的寬度的多個噴墨施加器。(一個或多個)噴墨施加器28可以連接至移動的xy平臺或平移支架(translationalcarriage)(均未顯示)上，其移動與制造床22相鄰的(一個或多個)噴墨施加器28以便在(一個或多個)合意的區(qū)域中沉積聚結(jié)分散體26。

(一個或多個)噴墨施加器28可以經(jīng)編程以便接收來自中央處理單元的命令并按照要形成的3d物體的層的橫截面圖案沉積聚結(jié)分散體26。如本文中所用，要形成的3d物體的層的橫截面指的是與接觸表面23平行的橫截面。(一個或多個)噴墨施加器28在要經(jīng)熔合以成為3d物體的一個層的層14的那些部分上選擇性施加聚結(jié)分散體26。作為一個實例，如果第一層要成形為類似立方體或圓柱體，聚結(jié)分散體26將分別以正方形圖案或圓形圖案(從頂部看)在構(gòu)建材料12的層14的至少一部分上沉積。在圖3c中顯示的實例中，聚結(jié)分散體26以正方形圖案在層14的區(qū)域或部分30上沉積，并且不沉積在區(qū)域或部分32上。

本文中公開的實例中使用的聚結(jié)分散體26是水基的，并包含分散在水中的聚結(jié)劑和無機納米粒子。所述聚結(jié)分散體26的水性性質(zhì)和特定組分增強了聚結(jié)分散體26的潤濕性，即使在可能具有疏水性的構(gòu)建材料12、12′上。這使得聚結(jié)分散體26能夠被更均勻地打印在構(gòu)建材料12表面上。

聚結(jié)分散體26包含可以吸收電磁輻射的合適的聚結(jié)劑。作為一個實例，聚結(jié)劑可以是包含炭黑的墨水型制劑，例如，舉例來說，可獲自hewlett-packardcompany的商業(yè)上稱為cm997a的墨水制劑。在墨水型制劑中，炭黑可以是聚合分散的。包含可見光增強劑的墨水的實例是染料基有色墨水和顏料基有色墨水，如可獲自hewlett-packardcompany的市售墨水ce039a和ce042a。

在墨水型制劑中合適的炭黑顏料的實例包括由mitsubishichemicalcorporation，japan制造的那些(例如，舉例來說，炭黑no.2300、no.900、mcf88、no.33、no.40、no.45、no.52、ma7、ma8、ma100和no.2200b)；由columbianchemicalscompany，marietta，georgia制造的系列的各種炭黑顏料(例如，舉例來說，5750、5250、5000、3500、1255和700)；由cabotcorporation，boston，massachusetts制造的系列、系列、或系列的各種炭黑顏料(例如，舉例來說，400r、330r和660r)；以及由evonikdegussacorporation，parsippany，newjersey制造的各種黑色顏料(例如，舉例來說，colorblackfw1、colorblackfw2、colorblackfw2v、colorblackfw18、colorblackfw200、colorblacks150、colorblacks160、colorblacks170、35、u、v、140u、specialblack5、specialblack4a和specialblack4)。

如上所述，炭黑顏料可以通過具有大約12,000至大約20,000的重均分子量的聚合分散劑聚合分散在墨水型制劑中。水基墨水型制劑包含炭黑顏料(其未經(jīng)表面處理)、聚合分散劑和水(含有或不含有助溶劑)。當包含助溶劑時，該助溶劑的實例可以是2-吡咯烷酮。聚合分散劑可以是其重均分子量范圍為大約12,000至大約20,000的任何苯乙烯丙烯酸酯或任何聚氨酯。苯乙烯丙烯酸酯聚合分散劑的一些市售實例是671和683(均可獲自basfcorp.)。在墨水型制劑中，炭黑顏料與聚合分散劑的比率范圍為大約3.0至大約4.0。在一個實例中，炭黑顏料與聚合分散劑的比率為大約3.6。據(jù)信，聚合分散劑有助于炭黑顏料表現(xiàn)出增強的電磁輻射吸收。

可以將納米粒子和額外的水加入墨水型制劑以形成聚結(jié)分散體26。

存在于聚結(jié)分散體26中的炭黑顏料的量為基于聚結(jié)分散體26的總重量％計大約3.0重量％至大約6.0重量％。在其它實例中，存在于聚結(jié)分散體26中的炭黑顏料的量為大于4.0重量％至最高大約6.0重量％。據(jù)信，這些顏料負載在具有噴射可靠性和電磁輻射吸收效率的聚結(jié)分散體26之間提供平衡。當炭黑顏料存在于墨水型制劑中時，可以選擇添加到聚結(jié)分散體26中的墨水型制劑的量，以使得聚結(jié)分散體26中炭黑顏料的量在給定范圍內(nèi)。

要理解的是，聚結(jié)分散體26中的無機納米粒子可以是本文中對于構(gòu)建材料12、12′所述的無機粒子11的相同類型。聚結(jié)分散體26的無機納米粒子可以是裸露的或未經(jīng)處理的金屬粒子、金屬合金粒子、金屬氧化物粒子、陶瓷粒子和/或其組合。聚結(jié)分散體26中的無機納米粒子具有大約10納米至大約500納米的平均直徑。在另一實例中，聚結(jié)分散體26中的無機納米粒子具有大約10納米至大約100納米的平均直徑。

所述無機納米粒子可以如上文中參照構(gòu)建材料12、12′所述那樣作為涂覆有聚合物13的芯粒子使用。這些經(jīng)涂覆的無機納米粒子可以包含在聚結(jié)分散體26中。

所述無機納米粒子可以構(gòu)成聚結(jié)分散體26的總重量％的大約10重量％至大約40重量％。

聚結(jié)分散體26還可以包含附加組分。例如，聚結(jié)分散體26可以包含有機材料，如碳(例如碳納米纖維)?？梢园诰劢Y(jié)分散體26中的其它附加組分的一些實例是致密化劑、分散劑、表面活性劑、助溶劑、殺生物劑、抗結(jié)垢劑(anti-kogationagent)或其組合。

類似于無機納米粒子，致密化劑可用于進一步改善聚結(jié)分散體26的堆積密度。(一種或多種)致密化劑的一些實例可以是粒子，如銅、不銹鋼、黃銅、鎳、及其組合。(一種或多種)致密化劑可以具有大約1納米至大約500納米的粒度。

(一種或多種)分散劑可用于防止聚結(jié)分散體26絮凝。(一種或多種)分散劑的實例可以包括十二烷基硫酸鈉、苯乙烯丙烯酸系聚合物、或其組合。合適的苯乙烯丙烯酸系聚合物的市售實例包括676(可由basfcorp.獲得)。

(一種或多種)表面活性劑可用于改善聚結(jié)分散體26的潤濕性質(zhì)。合適的表面活性劑的實例包括基于炔二醇化學的可自乳化的非離子型潤濕劑(例如來自airproductsandchemicals，inc.的sef)、非離子型含氟表面活性劑(例如來自dupont的含氟表面活性劑，先前稱為zonylfso)及其組合。在其它實例中，表面活性劑是乙氧基化低泡潤濕劑(例如來自airproductsandchemicalinc.的440或ct-111)或乙氧基化潤濕劑和分子消泡劑(例如來自airproductsandchemicalinc.的420)。再其它合適的表面活性劑包括非離子型潤濕劑和分子消泡劑(例如來自airproductsandchemicalinc.的104e)或水溶性非離子型表面活性劑(例如來自thedowchemicalcompany的tergitol^tmtmn-6)。在一些實例中，可能合意的是使用具有小于10的親水-親油平衡值(hlb)的表面活性劑。

無論是使用單一表面活性劑還是使用表面活性劑的組合，聚結(jié)分散體26中(一種或多種)表面活性劑的總量可以為基于聚結(jié)分散體26的總重量％計大約0.5重量％至大約1.4重量％。

助溶劑的一些實例包括1-(2-羥基乙基)-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、1，5-戊二醇、三乙二醇、四乙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，6-己二醇、三丙二醇甲基醚、n-甲基吡咯烷酮、聚氧乙烯甘油醚-1(ethoxylatedglycerol-1，leg-1)及其組合。

合適的殺生物劑的實例包括1，2-苯并異噻唑啉-3-酮的水溶液(例如來自archchemicals，inc.的gxl)、季銨化合物(例如2250和2280、50-65b和250-t，均來自lonzaltd.corp.)和甲基異噻唑酮的水溶液(例如來自thedowchemicalco.的mlx)。該殺生物劑或抗微生物劑可以以相對于聚結(jié)分散體26的總重量％計大約0.05重量％至大約0.5重量％的任何量加入。

抗結(jié)垢劑可以包含在聚結(jié)分散體26中。結(jié)垢(kogation)指的是干燥的墨水(例如聚結(jié)分散體26)在熱噴墨打印頭的加熱元件上的沉積物。包含(一種或多種)抗結(jié)垢劑以幫助防止結(jié)垢的積聚。合適的抗結(jié)垢劑的實例包括油醇聚醚-3-磷酸酯(例如作為crodafos^tmo3a或crodafos^tmn-3酸購自croda)，或油醇聚醚-3-磷酸酯和低分子量(例如＜5,000)聚丙烯酸聚合物的組合(例如作為carbosperse^tmk-7028polyacrylate購自lubrizol)。無論是使用單一抗結(jié)垢劑還是使用抗結(jié)垢劑的組合，聚結(jié)分散體26中(一種或多種)抗結(jié)垢劑的總量可以為基于聚結(jié)分散體26的總重量％計大于0.20重量％至大約0.62重量％。在一個實例中，以大約0.20重量％至大約0.60重量％的量包含油醇聚醚-3-磷酸酯，并以大約0.005重量％至大約0.015重量％的量包含低分子量聚丙烯酸聚合物。

雖然沒有顯示在圖1中，但在方法100的一些實例中，在(一個或多個)所需部分30上選擇性施加聚結(jié)分散體26之前、同時或之后，可以在構(gòu)建材料12、12′的(一個或多個)不同部分(例如部分32)上選擇性施加改性劑。

在一個實例中，改性劑可以包括表面活性劑、助溶劑、水和任選的殺生物劑。在一些實例中，改性劑29由這些組分組成，并且不含其它組分。在另一實例中，改性劑29包含無機鹽、表面活性劑、助溶劑、保濕劑、殺生物劑和水。在一些實例中，改性劑由這些組分組成，并且不含其它組分。組分的這些組合有效地減少或防止了聚結(jié)滲入并非最終3d物體50的一部分的區(qū)域/部分中。

當改性劑包含無機鹽時，該無機鹽是水溶性的。合適的水溶性無機鹽的實例包括碘化鈉、氯化鈉、溴化鈉、氫氧化鈉、硫酸鈉、碳酸鈉、磷酸鈉、碘化鉀、氯化鉀、溴化鉀、氫氧化鉀、硫酸鉀、碳酸鉀、磷酸鉀、碘化鎂、氯化鎂、溴化鎂、磷酸鎂、及其組合。無機鹽可以以相對于改性劑的總重量計大約5.0重量％至大約50重量％的量存在。

在改性劑的實例中使用的助溶劑具有比水更低的熱擴散系數(shù)。因此，助溶劑表現(xiàn)出比水更少的熱傳遞。這一特性使得改性劑能夠減少從構(gòu)建材料12、12′到其上具有改性劑的未熔合周邊環(huán)境的能量流。因此，該改性劑有助于減少不合意的能量遷移。存在于改性劑中的助溶劑的總量為相對于改性劑的總重量計大約5.0重量％至最多30重量％。如上文所提及的，合適的助溶劑至少具有比水更低的熱擴散系數(shù)。在一些實例中，可能也合意的是(一種或多種)助溶劑具有高于230℃的沸點。在表1中提供了合適的助溶劑的實例和它們的一些物理性質(zhì)。

表1-改性劑助溶劑

據(jù)信，也可以使用表1中列舉的助溶劑的組合。

改性劑的實例還包括表面活性劑?？梢赃x擇表面活性劑的類型和量，以使得與構(gòu)建材料12、12′的接觸線的接觸角小于90°。在一些情況下，接觸角可以小于45°，這對于確保用改性劑潤濕構(gòu)建材料12、12′可能是合意的。

改性劑的組分可以混合在一起，隨后可以調(diào)節(jié)表面活性劑的量以實現(xiàn)合意的接觸角。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，表面活性劑的合適量可能部分取決于表面活性劑的強度和/或是否使用表面活性劑的組合而改變。在一個實例中，表面活性劑的量可以為相對于改性劑的總重量計最多大約1.5重量％。合適的表面活性劑的實例包括基于炔二醇化學的可自乳化的非離子型潤濕劑(例如來自airproductsandchemicals，inc.的sef)、全氟基乙氧基化非離子型含氟表面活性劑(來自tycofire&securitygmbhllc的s-550-100)、非離子型含氟表面活性劑(例如來自dupont的含氟表面活性劑，先前稱為zonylfso)及其組合。

當包含在改性劑中時，保濕劑以大約0.1重量％至大約15重量％的量存在。合適的保濕劑的實例包括二-(2-羥乙基)-5，5-二甲基乙內(nèi)酰脲(例如來自lonza，inc.的dhf)、丙二醇、己二醇、丁二醇、三乙酸甘油酯、乙烯基醇、新瓊脂二糖、丙三醇(glycerol)、山梨糖醇、木糖醇、麥芽糖醇、聚右旋糖、皂樹皮提取物(quillaia)、甘油(glycerin)、2-甲基-1，3-丙二醇、及其組合。

如上所述，改性劑在一些情況下還包含殺生物劑。當作為改性劑的一部分時，殺生物劑以相對于改性劑的總重量計大約0.01重量％至大約0.2重量％的量存在?？梢允褂帽疚闹袑τ诰劢Y(jié)分散體26所提供的殺生物劑的任何實例。

改性劑的余量為水。在一個實例中，水的量為改性劑總重量的大約70重量％至大約95重量％。

當使用時，改性劑可以以類似于聚結(jié)分散體26的方式選擇性施加。在一個實例中，可以在分配聚結(jié)分散體26的同時使用單道次或使用多道次來施加改性劑。在另一實例中，可以在分配聚結(jié)分散體26之前或之后施加改性劑。在一個實例中，可以沿著要形成的3d物體的層的橫截面圖案的邊緣施加改性劑。

在(一個或多個)所需區(qū)域或部分30中選擇性施加聚結(jié)分散體26(以及在一些情況下的改性劑)之后，使構(gòu)建材料12的整個層14和施加到其至少一部分上的聚結(jié)分散體26暴露于電磁輻射。這顯示在圖1的步驟108處和圖3d中。

在一個實例中，電磁輻射可是紅外輻射或近紅外輻射。由輻射源34，如具有合意的電磁波長的ir或近ir固化燈、ir或近ir發(fā)光二極管(led)、微波、或激光器發(fā)射電磁輻射。在一個實例中，光源電磁波長范圍為大約100納米(uv)至大約10微米。在另一實例中，光源是具有大約800納米的波長的近紅外光源。在又一實例中，輻射源34是具有大約2微米的波長的紅外光源。輻射源34可以連接至例如還固定(一個或多個)噴墨施加器28的支架上。該支架可以將輻射源34移動到與制造床22相鄰的位置處。輻射源34可以經(jīng)編程以接收來自中央處理單元的命令并使層14和所施加的聚結(jié)分散體26暴露于電磁能量(例如ir或近ir能量)。

施加輻射的時間長度，或能量暴露時間可能取決于例如下列因素中的一個或多個：輻射源34的特性；構(gòu)建材料12、12′的特性；和/或聚結(jié)分散體26的特性。

要理解的是，可以通過改變(增加或減少)沿x、y和/或z軸的能量暴露時間來實現(xiàn)熔合水平的變化。作為一個實例，如果合意的是熔合水平沿z軸降低，則輻射暴露時間可以在第一層中最高，并在隨后形成的層中減少。在又一實例中，可以通過改變(增加或減少)沿x、y和/或z軸施加的聚結(jié)分散體26的量來實現(xiàn)熔合水平的變化。

聚結(jié)分散體26增強了電磁能量的吸收，將所吸收的電磁能量轉(zhuǎn)化為熱能，并促進熱量向與聚結(jié)分散體26接觸的構(gòu)建材料12、12′(即在(一個或多個)區(qū)域/部分32中)的傳遞。在一個實例中，聚結(jié)分散體26充分提高(一個或多個)區(qū)域32中的構(gòu)建材料12的溫度至接近或高于其熔點，使得能夠發(fā)生構(gòu)建材料12、12′的熔合(其可包括熔融、燒結(jié)、粘合等等)。在一個具體實例中，提高該溫度至高于構(gòu)建材料12的熔融溫度大約50℃。聚結(jié)分散體26還可能導致例如加熱構(gòu)建材料12、12′至低于其熔點但適于導致軟化和粘結(jié)的溫度。要理解的是，不具有施加至其上的聚結(jié)分散體26的(一個或多個)區(qū)域32吸收較少的能量，由此(一個或多個)這些區(qū)域32中的構(gòu)建材料12、12′通常不會超過熔點，并且不會熔合。這形成了要形成的3d物體50的一個層40(圖3f和5)。

如上文所提及的，暴露于電磁輻射使(一個或多個)區(qū)域32中的構(gòu)建材料12、12′熔合以形成3d物體50的層40。在步驟110中，可以盡可能合意地多次重復(fù)圖1中方法100的步驟102至108以產(chǎn)生后繼的層42、44、46(圖3e和3f)并最終形成3d物體50。要理解的是，由已經(jīng)在其上施加聚結(jié)分散體26或聚結(jié)分散體26已滲透的構(gòu)建材料12、12′的一部分(在施加能量過程中)所吸收的熱可以傳播至先前凝固的層，如層40，導致層40的至少一部分被加熱至高于其熔點。這種效果有助于在3d物體50的相鄰層(例如40和42)之間產(chǎn)生牢固的層間粘結(jié)。

要理解的是，隨后形成的層42、44、46可具有任何期望的形狀和/或厚度并可以與任何其它層40、42、44、46相同或不同，取決于要形成的3d物體50的尺寸、形狀等等。

圖3e顯示了前體3d物體49的一個實例。前體3d物體49是要形成的最終3d物體50的前體。前體3d物體49在制造床22中形成，并尚未暴露于清潔、加熱和退火。在一些實例中，進行這些附加步驟以形成最終的3d物體。

如圖3e中所示，在已形成后繼層42、44、46時，將輸送活塞18推至更靠近輸送床16的開口，并減少輸送床16中構(gòu)建材料12的供應(yīng)(例如與在方法100開始處的圖3a相比)。將制造活塞24推至更遠離制造床22的開口以容納構(gòu)建材料12、12′的(一個或多個)后繼層和選擇性施加的聚結(jié)分散體26。由于在形成各層40、42、44、46之后，構(gòu)建材料12、12′的至少一部分保持未熔合，因此在制造床22中的前體物體49至少部分被未熔合的構(gòu)建材料12、12′包圍。

當形成前體3d物體49時，可以進行圖1中所示的方法100的步驟112?？梢詫⑶绑w3d物體49從制造床22中取出(例如在其冷卻至低于200℃之后)并使其暴露于從前體物體49中除去未熔合的構(gòu)建材料12、12′的清潔過程。清潔過程的一些實例包括刷洗、噴水清洗、聲波清洗、噴砂(blasting)及其組合。部分取決于工藝條件，殘留在制造床22中的未熔合的構(gòu)建材料12、12′可以再利用。

在圖1的方法100的步驟114中，可以使前體3d物體49暴露于在構(gòu)建材料12、12′中的聚合物13的分解溫度下的熱處理。在一個實例中，將前體3d物體49置于爐中，加熱到至少350℃的分解溫度(例如當聚合物13的熔點低于300℃時)。在一些情況下，分解溫度可以為450℃或更高。要理解的是，分解溫度隨構(gòu)建材料12、12′中使用何種類型的聚合物13而改變。可以使用溫度斜坡來保留前體3d物體49的幾何形狀。在一個實例中，可以將爐設(shè)定至大于0℃/分鐘至大約50℃/分鐘的升降溫速率。在另一實例中，可以將爐設(shè)定至小于10℃/分鐘的升降溫速率。當采用一定的升降溫速率時，爐溫以設(shè)定速率升高，直到達到分解溫度。一旦達到分解溫度，聚合物13分解為較小的液態(tài)和/或氣態(tài)碎片。任何液態(tài)碎片隨后將進一步分解，直到它們具有足夠的揮發(fā)性以便汽化。由此，該加熱過程從前體3d物體49中除去聚合物13。在一個實例中，熱處理時間范圍為大約36秒(大約0.01小時)至大約2小時。

在另一實例中，聚合物13的分解可以經(jīng)由微波加熱來實現(xiàn)。在一個實例中，可以使用具有不規(guī)則微波場分布的多模態(tài)微波。在一個實例中，將前體3d物體49置于多模態(tài)微波中，并加熱到至少350℃的分解溫度。在一個實例中，3d物體經(jīng)微波處理大約3秒(大約0.001小時)至大約2小時的時間。當期望相對快速地達到分解溫度時，可以使用微波加熱。

在又一實例中，在加熱過程中可以使用惰性或真空環(huán)境，例如，如果無機粒子11或聚結(jié)分散體26中的無機納米粒子對氧化敏感的話。在一個實例中，氬氣、氮氣或任何其它惰性氣體可用于產(chǎn)生惰性環(huán)境。可以將前體3d物體49置于惰性環(huán)境中，并加熱到至少350℃的分解溫度。

如圖1的方法100的步驟116中所示，隨后可以在無機粒子11的熔融溫度下或在比無機粒子11的熔融溫度低大約1℃至大約300℃的溫度下使前體3d物體49退火。前體3d物體49的退火可以在氮氣、氬氣、氫氣或其組合下進行。要理解的是，前體3d物體49可以放置在爐中并施以可以如本文中對于方法100的步驟114所述那樣使用的類似升降溫速率。此外，退火還可以通過如前文中對于方法100的步驟114所述的微波加熱來實現(xiàn)。退火引發(fā)了無機粒子11和無機納米粒子的另外的熔合，并形成圖3f中所示的最終3d物體50。退火溫度可以按速率降低以冷卻最終的3d物體50。

圖5顯示了3d物體50的透視圖。所述層40、42、44、46各自包括熔合(熔融、燒結(jié)、粘結(jié)等等)的無機粒子11以及聚結(jié)分散體26的至少一些組分(例如無機納米粒子和尚未蒸發(fā)的任何其它組分)。聚合物13已經(jīng)分解并除去，但是至少部分由于連續(xù)涂層13′或納米珠粒13″的薄度，3d物體50幾乎沒有表現(xiàn)出收縮。

現(xiàn)在參照圖6，描繪了打印系統(tǒng)10′的另一實例。系統(tǒng)10′包括控制增材打印系統(tǒng)10′的一般操作的中央處理單元56。作為一個實例，中央處理單元56可以是基于微處理器的控制器，其例如經(jīng)由通信總線(未顯示)偶聯(lián)至存儲器52。存儲器52存儲計算機可讀指令54。中央處理單元56可以執(zhí)行指令54，并由此可以按照指令54控制系統(tǒng)10′的操作。

在該實例中，打印系統(tǒng)10′包括噴墨施加器28以便將聚結(jié)分散體26選擇性輸送/施加到在支承構(gòu)件60上提供的構(gòu)建材料12、12′的層14(在該圖中未顯示)上。在一個實例中，支承構(gòu)件60具有大約10厘米×10厘米至最高大約100厘米×100厘米的尺寸，盡管支承構(gòu)件60可以根據(jù)要形成的3d物體50具有較大或較小的尺寸。

中央處理單元56按照輸送控制數(shù)據(jù)58控制聚結(jié)分散體26向構(gòu)建材料12的層14的選擇性輸送。

在圖6中顯示的實例中，要理解的是，噴墨施加器28是打印頭，如熱打印頭或壓電噴墨打印頭。噴墨施加器28可以是按需滴墨型打印頭或連續(xù)滴墨型打印頭。

噴墨施加器28可用于選擇性輸送處于合適的流體形式時的聚結(jié)分散體26。如上所述，聚結(jié)分散體26包含水性載體(如水)、聚結(jié)劑、無機納米粒子和在一些情況下的其它合適組分(如助溶劑、表面活性劑等等)以使其能夠經(jīng)由噴墨施加器28輸送。

在一個實例中，可以選擇噴墨施加器28以便以大約300點/英寸(dpi)至大約1200dpi的分辨率輸送聚結(jié)分散體26的液滴。在其它實例中，可以選擇噴墨施加器28以便能夠以較高或較低的分辨率輸送聚結(jié)分散體26的液滴。

噴墨施加器28可以包括噴嘴陣列，由此噴墨施加器28能夠選擇性噴出流體液滴。在一個實例中，各個液滴可以處于每滴大約10皮升(pl)的量級，盡管預(yù)期可以使用較高或較低的液滴尺寸。在一些實例中，噴墨施加器28能夠輸送可變尺寸的液滴。

噴墨施加器28可以是打印系統(tǒng)10′的集成部件，或者其可以是用戶可自行更換的。當噴墨施加器28是用戶可自行更換的時，其可以可拆卸地插入到合適的分配器接收器或接口模塊(未顯示)中。

在打印系統(tǒng)10′的另一實例中，可以使用單個噴墨打印頭以選擇性輸送不同的聚結(jié)分散體26。例如，該打印頭的第一組打印頭噴嘴可以經(jīng)配置以輸送聚結(jié)分散體26中的一種，并且該打印頭的第二組打印頭噴嘴可以經(jīng)配置以輸送聚結(jié)分散體26中的另一種。

如圖6中所示，噴墨施加器28具有使其能夠以頁面寬度陣列配置跨越支承構(gòu)件60的整個寬度的長度。在一個實例中，通過多個噴墨施加器28的合適排布來實現(xiàn)頁面寬度陣列配置。在另一實例中，通過具有噴嘴陣列的單個噴墨施加器28來實現(xiàn)頁面寬度陣列配置，所述噴嘴陣列具有使它們能夠跨越支承構(gòu)件60的寬度的長度。在打印系統(tǒng)10′的其它實例中，噴墨施加器28可以具有較短的長度，這使它們不能跨越支承構(gòu)件60的整個寬度。

雖然并未顯示在圖6中，但要理解的是，噴墨施加器28可以安裝在可移動的支架上，以使其能夠沿所示的y軸跨支承構(gòu)件60的長度雙向移動。這使得能夠在單道次中跨支承構(gòu)件60的整個寬度和長度選擇性輸送聚結(jié)分散體26。在其它實例中，噴墨施加器28可以是固定的，而支承構(gòu)件60經(jīng)配置以相對于噴墨施加器28移動。

本文中所用的術(shù)語“寬度”通常表示在平行于圖6中所示的x和y軸的平面中的最短尺寸，術(shù)語“長度”表示在該平面中的最長尺寸。但是，要理解的是，在其它實例中，術(shù)語“寬度”與術(shù)語“長度”可以互換。作為一個實例，噴墨施加器28可以具有使其能夠跨越支承構(gòu)件60的整個長度的長度，而可移動支架可以跨支承構(gòu)件60的寬度雙向移動。

在其中噴墨施加器28具有使其不能跨越支承構(gòu)件60的整個寬度的較短長度的實例中，噴墨施加器28還可以在所示x軸中跨支承構(gòu)件60的寬度雙向移動。這種配置使得能夠采用多道次跨支承構(gòu)件60的整個寬度和長度選擇性輸送聚結(jié)分散體26。

噴墨施加器28可以在其中包括聚結(jié)分散體26的供應(yīng)源，或可以可操作地連接至聚結(jié)分散體26的獨立供應(yīng)源上。

如圖6中所示，打印系統(tǒng)10′還包括構(gòu)建材料分配器64。分配器64用于在支承構(gòu)件60上提供構(gòu)建材料12、12′的層(例如層14)。合適的構(gòu)建材料分配器64可以包括例如刮板(wiperblade)、滾筒或其組合。

構(gòu)建材料12、12′可以由料斗或其它合適的輸送系統(tǒng)供應(yīng)至構(gòu)建材料分配器64。在所示的實例中，構(gòu)建材料分配器64跨支承構(gòu)件60的長度(y軸)移動以沉積構(gòu)建材料12、12′的層。如前所述，構(gòu)建材料12、12′的第一層將沉積在支承構(gòu)件60上，而構(gòu)建材料12、12′的后繼層將沉積在先前沉積(并凝固)的層上。

還要理解的是，支承構(gòu)件60也可以沿z軸移動。在一個實例中，支承構(gòu)件60在z方向上移動，使得當沉積新的構(gòu)建材料12的層時，在最近形成的層的表面與噴墨施加器28的下表面之間保持預(yù)定的間隙。但是，在其它實例中，支承構(gòu)件60可以沿z軸固定，噴墨施加器28可以沿z軸移動。

類似于系統(tǒng)10，系統(tǒng)10′還包括輻射源34以便向構(gòu)建材料12、12′和選擇性施加的聚結(jié)分散體26的沉積層施加能量以導致構(gòu)建材料12、12′的(一個或多個)部分32凝固。可以使用任何前述的輻射源34。在一個實例中，輻射源34是能夠向所施加的材料均勻地施加能量的單個能量源，在另一實例中，輻射源34包括能量源的陣列以便向沉積的材料均勻地施加能量。

在本文中公開的實例中，輻射源34經(jīng)配置為以基本均勻的方式向沉積的構(gòu)建材料12的整個表面施加能量。這種類型的輻射源34可以稱為非聚焦式能量源。使整個層同時暴露于能量可有助于提高生成三維物體50時的速度。

雖然未顯示，但要理解的是，輻射源34可以安裝在可移動的支架上，或可以處于固定位置。

中央處理單元56可以控制輻射源34。所施加的能量的量可以依據(jù)輸送控制數(shù)據(jù)58。

系統(tǒng)10′還可以包括預(yù)熱器62，其用于預(yù)熱沉積的構(gòu)建材料12、12′(如參照圖3b顯示和描述的那樣)。使用預(yù)熱器62可有助于減少必須由輻射源34施加的能量的量。

此外，系統(tǒng)10′可以包括工具和組件以實施前述的清潔、加熱和退火步驟。

在本說明書通篇中提到“一個實例”、“另一實例”、“實例”等等指的是結(jié)合該實例描述的特定要素(例如特征、結(jié)構(gòu)和/或特性)包括在本文中描述的至少一個實例中，并且可以存在或不存在于其它實例中。此外，要理解的是，對于任何實例所描述的要素可以以任何合適的方式在各種實例中組合，除非上下文明確地另行規(guī)定。

要理解的是，本文中提供的范圍包括所述范圍和在所述范圍內(nèi)的任何值或子范圍。例如，低于聚合物的熔點大約5℃至大約50℃的范圍應(yīng)解釋為不僅包括明確列舉的低于聚合物的熔點大約5℃至大約50℃的界限，還包括單個的值，如低于聚合物的熔點7℃、低于聚合物的熔點35℃、低于聚合物的熔點12.5℃等等，以及子范圍，如低于聚合物的熔點大約10℃至大約45℃、低于聚合物的熔點大約15℃至大約40℃等等。此外，當“大約”用于描述值時，這意味著涵蓋了距所述值的微小變化(至多+/-10％)。

在描述和請求保護本文中公開的實例中，單數(shù)形式“一”、“一個/種”和“該”包括復(fù)數(shù)對象，除非上下文中明確地另行規(guī)定。

雖然已經(jīng)詳細描述了多個實例，但明顯的是所公開的實例可以進行修改。因此，前面的描述應(yīng)理解為非限制性的。