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三維(3D)印刷的制作方法

文檔序號:11282694閱讀:521來源:國知局
三維(3D)印刷的制造方法與工藝
發(fā)明背景三維(3d)印刷可以是用于由數(shù)字模型制造三維固體部件的增材印刷方法。3d印刷常常用于快速產(chǎn)品原型設(shè)計、模具生成和母模生成。一些3d印刷技術(shù)被視為增材方法,因為它們涉及施加連續(xù)的材料層。這不同于傳統(tǒng)的機械加工方法(其通常依賴于除去材料以創(chuàng)建最終的部件)。3d印刷中使用的材料常常需要固化或熔融,這對一些材料而言可以使用熱輔助擠出或燒結(jié)來實現(xiàn),對其它材料而言可以使用數(shù)字光投影技術(shù)來實現(xiàn)。附圖簡要說明參照下列詳述和附圖,本公開的實例的特征將變得明確,在下列詳述和附圖中,相同的附圖標記對應(yīng)于類似的(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結(jié)合它們出現(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印刷方法的實例的流程圖;圖2a至2e是描繪圖1的示例性3d印刷方法的半示意性截面圖;圖3是顯示本文中公開的3d印刷方法的另一實例的另一流程圖;圖4a至4e是描繪圖3的示例性3d印刷方法的半示意性截面圖;圖5是通過圖2a至2e或圖4a至4e中顯示的方法形成的3d部件的實例的半示意性截面圖;圖6是通過圖2a至2e或圖4a至4e中顯示的方法形成的3d部件的實例的半示意性截面圖;圖7是顯示本文中公開的3d印刷方法的又一實例的流程圖;圖8a至8e是描繪圖7的3d印刷方法的實例的截面圖;圖9是描繪白色顏料濃縮物實施例1-5(具有ph=9)的波長vs吸光度結(jié)果的圖;圖10是描繪白色顏料濃縮物實施例6-10(具有ph=7)的波長vs吸光度結(jié)果的圖;圖11是描繪白色濃縮物實施例1-10的研磨時間vs吸光度的圖;圖12是描繪白色-黑色墨水組合斑塊和對比墨水斑塊的黑色光學(xué)密度(kod)和熱生成結(jié)果的圖;和圖13是由本文中公開的方法的實例形成的示例性3d部件的側(cè)部的光學(xué)顯微鏡圖像。發(fā)明詳述本文中公開的三維(3d)印刷方法的實例采用多射流熔融(mjp)。在多射流熔融過程中,將構(gòu)建材料(也稱為構(gòu)建材料顆粒)的整個層暴露于輻射,但是該構(gòu)建材料的所選區(qū)域(在一些情況下小于整個層)熔融并硬化以成為3d部件的一個層。在本文中公開的實例中,選擇性沉積與該構(gòu)建材料的所選區(qū)域接觸的助熔劑(在本文中也稱為黑色墨水)。該助熔劑(一種或多種)能夠滲透到構(gòu)建材料的層中并鋪展在該構(gòu)建材料的外表面上。該助熔劑能夠吸收輻射并將吸收的輻射轉(zhuǎn)化成熱能,所述熱能進而熔融或燒結(jié)與該黑色墨水接觸的構(gòu)建材料。這導(dǎo)致該構(gòu)建材料熔融、粘結(jié)、固化等等以形成該3d部件的層。在一些情況下,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)熱能可以傳播到周圍的構(gòu)建材料中。這可能導(dǎo)致隨后的該構(gòu)建材料未暴露于黑色墨水的區(qū)域(一個或多個)/部分(一個或多個)凝固。本文中公開的方法的實例利用熱能傳播向形成的層和/或部件添加顏色。在該方法的一些實例中,在輻射暴露之前或之后,可以在構(gòu)建材料上施加的黑色墨水附近施加白色墨水和彩色墨水。在另一些實例中,在輻射暴露之前,該彩色墨水與該白色墨水可以施加到該構(gòu)建材料上,隨后可以在該構(gòu)建材料上施加黑色墨水。在任何示例性方法中,由于輻射暴露和熱能生成,該黑色墨水熔融與其接觸的構(gòu)建材料。同樣在任何示例性方法中,由于熱能傳播,鄰近(但是不直接暴露于)該黑色墨水的構(gòu)建材料可以至少部分熔融。來自該白色墨水的著色劑和來自該彩色墨水的著色劑可能嵌在或注入該至少部分熔融的部分中。在圖1中描繪了3d印刷方法100的一個實例。要理解的是,將在本文中詳細討論圖1中顯示的方法100,并在一些情況下,將結(jié)合圖1討論圖2a至2e、圖5和圖6。作為實例,方法100可用于向形成的層或部件的頂部施加顏色。如附圖標記102處所示,該方法100包括施加構(gòu)建材料粉末。附圖標記102的一個實例以截面方式顯示在圖2a處。在圖2a中顯示的實例中,如下文中將更詳細地討論的那樣,已經(jīng)施加了該構(gòu)建材料16的一個層10。該構(gòu)建材料16可以是粉末、液體、糊劑或凝膠。要理解的是,該構(gòu)建材料16不是熱膨脹材料,并且不包括熱膨脹材料。熱膨脹材料在暴露于熱時尺寸提高。相反。該構(gòu)建材料16具有在輻射暴露后基本上保持的原始材料密度?!盎旧媳3帧敝傅氖窃谠摌?gòu)建材料16熔融后,(由該構(gòu)建材料16形成的層、部件等等的)熔融后密度在原始材料密度的10%內(nèi)。例如,尼龍顆粒(不是流動的粉末而是顆粒)可以具有大約1.01g/cm3的熔融前密度,并且由該尼龍顆粒形成的層、部件等等具有大約0.9g/cm3至大約1.01g/cm3的熔融后密度。在熔融前后基本上保持的密度意味著減少或消除所得層、部件等等的翹曲。構(gòu)建材料16的實例包括具有大于5℃的寬加工窗口(即熔點與再結(jié)晶溫度之間的溫度范圍)的半結(jié)晶熱塑性材料。該構(gòu)建材料16的一些具體實例包括聚酰胺(pa)(例如pa11/尼龍11、pa12/尼龍12、pa6/尼龍6、pa8/尼龍8、pa9/尼龍9、pa66/尼龍66、pa612/尼龍612、pa812/尼龍812、pa912/尼龍912等等)。該構(gòu)建材料16的其它具體實例包括聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)和這些材料的非晶變體。合適的構(gòu)建材料16的再其它實例包括聚苯乙烯、聚縮醛、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酯、熱聚氨酯、其它工程塑料、以及本文中列舉的聚合物的任意兩種或多種的共混物。也可以使用這些材料的核殼聚合物顆粒。該構(gòu)建材料16可以具有大約50℃至大約400℃的熔點。作為實例,該構(gòu)建材料16可以是具有180℃的熔點的聚酰胺,或具有大約100℃至大約165℃的熔點的熱聚氨酯。該構(gòu)建材料16可以由類似尺寸的顆粒或不同尺寸的顆粒構(gòu)成。在本文中顯示的實例中,該構(gòu)建材料16包括兩種不同尺寸的顆粒。本文中參照構(gòu)建材料16所用的術(shù)語“尺寸“指的是球形顆粒的直徑,或非球形顆粒的平均直徑(即跨越該顆粒的多個直徑的平均值)。在一個實例中,該構(gòu)建材料16的顆粒的平均尺寸為5微米至大約100微米。要理解的是,除聚合物顆粒之外,構(gòu)建材料16可以包括電荷劑、流動助劑或其組合??梢蕴砑与姾蓜?一種或多種)以抑制摩擦帶電。合適的電荷劑(一種或多種)的實例包括脂族胺(其可以被乙氧基化)、脂族酰胺、季銨鹽(例如山萮基三甲基氯化銨或椰油酰胺丙基內(nèi)銨鹽)、磷酸的酯、聚乙二醇酯或多元醇。一些合適的市售電荷劑包括fa38(基于天然的乙氧基化烷基胺)、fe2(脂肪酸酯)和hs1(烷烴磺酸鹽),其各自可獲自clariantint.ltd.。在一個實例中,該電荷劑以該構(gòu)建材料16的總重量%的大于0重量%至小于5重量%的量添加。可以添加流動助劑(一種或多種)以改善該構(gòu)建材料16的涂料流動性。當該構(gòu)建材料16的顆粒尺寸小于25微米時,該流動助劑(一種或多種)可能是特別有益的。該流動助劑通過降低摩擦、橫向阻力和摩擦電荷積聚(通過提高該顆粒的導(dǎo)電性)來改善該構(gòu)建材料16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)或聚二甲基硅氧烷(e900)。在一個實例中,該流動助劑以該構(gòu)建材料16的總重量%的大于0重量%至小于5重量%的量添加。在圖2a中顯示的實例中,用于形成3d部件的印刷系統(tǒng)12包括供應(yīng)床14(包括構(gòu)建材料16的供應(yīng))、遞送活塞18、輥20、制造床22(具有接觸表面25)和制造活塞24。這些物理元件各自可以可操作地連接到該印刷系統(tǒng)12的中央處理單元(未顯示)上。該中央處理單元(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)換在印刷機的寄存器和存儲器中表示為物理(電子)量的數(shù)據(jù)從而控制該物理元件以產(chǎn)生該3d部件。用于選擇性遞送該構(gòu)建材料16、該黑色墨水等等的數(shù)據(jù)可以衍生自要形成的3d部件的模型。作為一個實例,該中央處理單元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)耦合到存儲器上。該內(nèi)存存儲計算機可讀指令。該中央處理單元可以執(zhí)行該指令,并由此可以根據(jù)指令控制系統(tǒng)12的運行。遞送活塞18和制造活塞24可以是相同類型的活塞,但是編程為在相反方向上移動。在一個實例中,當要形成該3d部件的一個層時,該遞送活塞18可以被編程為將預(yù)定量的構(gòu)建材料16推出該供應(yīng)床14中的開口,該制造活塞24可以被編程為在與遞送活塞18相反的方向上移動以提高該制造床22的深度。該遞送活塞18將推進足夠的距離,以使得當輥20將構(gòu)建材料16推入該制造床22并推到該接觸表面25上時,該制造床22的深度是足夠的,以使得該構(gòu)建材料16的層10可以在床22中形成。該輥20能夠?qū)?gòu)建材料16鋪展到制造床22中以形成厚度相對均勻的層10。在一個實例中,層10的厚度為大約90微米至大約110微米,盡管也可以采用更薄或更厚的層。例如,層10的厚度可以為大約50微米至大約200微米。要理解的是,該輥20可以由其它工具代替,如可用于鋪展不同類型的粉末的刮刀,或輥與刮刀的組合。在該制造床22中施加該構(gòu)建材料16的層10后,層10暴露于加熱(如圖1中的附圖標記104處和圖2b中所示)。進行加熱以預(yù)熱該構(gòu)建材料16,并且由此加熱溫度可以低于該構(gòu)建材料16的熔點。因此,所選的加熱溫度將取決于所用的構(gòu)建材料16。作為實例,該加熱溫度可以低于該構(gòu)建材料16的熔點大約5℃至大約50℃。在一個實例中,該加熱溫度為大約50℃至大約400℃。在另一實例中,該加熱溫度為大約150℃至大約170℃??梢允褂迷谥圃齑?2中將所有構(gòu)建材料16暴露于熱的任何合適的熱源來實現(xiàn)該構(gòu)建材料16的層10的預(yù)熱。該熱源的實例包括熱力熱源或電磁輻射源(例如紅外(ir)、微波等等)。在預(yù)熱該層10之后,如圖1中的附圖標記106處和圖2c中所示,該黑色墨水38可以選擇性施加到層10中的構(gòu)建材料16的至少一部分40上。該黑色墨水38可以由噴墨印刷頭26,如熱式噴墨印刷頭或壓電式噴墨印刷頭來分配。該印刷頭26可以是按需滴墨印刷頭或連續(xù)滴墨印刷頭??梢赃x擇印刷頭26從而以大約300點/英寸(dpi)至大約1200dpi的分辨率遞送該黑色墨水38的液滴。在其它實例中,可以選擇印刷頭26從而能夠以更高或更低的分辨率遞送該黑色墨水38的液滴。液滴速度可以為大約5m/s至大約24m/s,發(fā)射頻率可以為大約1khz至大約100khz。該印刷頭26可以包括噴嘴陣列,由此該印刷頭26能夠選擇性噴射流體液滴。在一個實例中,各個液滴可以為每滴大約10皮升(pl)的量級,盡管設(shè)想可以使用更高或更低的液滴尺寸。在一些實例中,印刷頭26能夠遞送該黑色墨水38的可變尺寸液滴。要理解的是,在本文中公開的實例中,該黑色墨水38是助熔劑。黑色墨水38的實例是包含輻射吸收粘結(jié)劑(即活性材料)的基于水的分散體。該活性材料可以是任何黑色的紅外光吸收著色劑。在一個實例中,該活性材料是近紅外光吸收劑。由fabricolor、eastmankodak或yamamoto生產(chǎn)的任何近紅外著色劑可用于該黑色墨水38。作為一個實例,該黑色墨水38可以是包含炭黑作為活性材料的墨水型制劑。這種墨水型制劑的實例在商業(yè)上稱為cm997a、516458、c18928、c93848、c93808等等,其均可獲自hewlett-packardcompany。該黑色墨水38的水性性質(zhì)使得該黑色墨水38能夠至少部分滲透到該構(gòu)建材料16的層10中。該構(gòu)建材料16可以是疏水性的,并且在該黑色墨水38中存在助溶劑和/或分散劑有助于獲得特定的潤濕行為。要理解的是,可以選擇性施加單一黑色墨水38以形成該3d部件的層,或者可以選擇性施加多種黑色墨水38以形成該3d部件的層。在該構(gòu)建材料16的部分(一個或多個)40上選擇性施加該黑色墨水38后,如圖1中的附圖標記108處和圖2c中所示,可以向施加的黑色墨水38選擇性施加白色墨水36。在由印刷頭26分配該黑色墨水38后,該白色墨水36可以由另一印刷頭26’分配。要理解的是,印刷頭26’可以具有上文中對印刷頭26所描述的任何特征。在方法100的這一實例中,黑色墨水38與白色墨水36可以在該印刷頭26、26’的單次通過或多次通過中分配,只要在白色墨水36之前施加黑色墨水38即可。要理解的是,至少部分由于白色墨水36施加到其中已經(jīng)施加黑色墨水38的構(gòu)建材料16的部分40上,施加的白色墨水36可以在在該構(gòu)建材料16之上和/或在該構(gòu)建材料16之中形成不同的層。在下文中參照圖2d更詳細地解釋白色墨水36的不同的層。白色墨水36包含白色著色劑、助溶劑、分散劑和水。在某些情況下,白色墨水36包含這些組分,且不包含其它組分。在其它情況下,該白色墨水36可以進一步包含抗結(jié)垢劑、分散添加劑、殺生物劑、丙烯酸膠乳粘結(jié)劑及其組合。白色墨水36包含白色著色劑,其在可見波長中是不透明的,并對紅外波長透明。由于白色著色劑在可見波長中不透明,白色墨水36可以在施加的黑色墨水38上有效地形成白色遮蔽物(mask)。白色遮蔽物有助于改善所得3d層或部件的顏色均勻性,因為彩色墨水34可以施加到施加的白色墨水36上。此外,由于白色著色劑對紅外波長透明,白色墨水36允許紅外輻射到達黑色墨水38,其著色劑吸收紅外輻射并熔融該構(gòu)建材料16。結(jié)果,可以添加白色墨水36而不犧牲該3d部件的機械性能。白色著色劑可以以白色墨水36的總重量%的大約10重量%至大約60重量%的量存在。在另一些實例中,白色墨水36中白色著色劑的量為大約10重量%至大約40重量%,或大約15重量%至大約35重量%。白色著色劑的一些實例包括顏料,如二氧化鈦(tio2)、氧化鋅(zno)、碳酸鈣(caco3)、硫酸鋇(baso4)或其組合。白色著色劑的一些市售實例可以以商品名獲自dupont,其一個實例包括r-706。白色墨水36中的白色著色劑在某些情況下可以用分散添加劑來分散。因此,分散添加劑有助于遍布白色墨水36均勻地分布該白色著色劑。分散添加劑還有助于將白色墨水36潤濕到施加的黑色墨水38上。該分散添加劑可以以白色著色劑的總重量%的大約0.01重量%至大約0.8重量%的量存在于白色墨水36中。該分散添加劑的一些實例包括水溶性丙烯酸聚合物(例如可獲自lubrizol的k7028)、具有顏料親和基團的高分子量嵌段共聚物(例如可獲自bykadditivesandinstruments的-190)及其組合。該白色墨水36還包含助溶劑。該助溶劑以白色墨水36的總重量%的大約10重量%至大約30重量%的量存在。合適的助溶劑的一些實例包括2-吡咯烷酮、2-甲基-1,3-丙二醇、四乙二醇、三丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、三丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、三乙二醇丁醚、1,2-己二醇、2-羥乙基-2-吡咯烷酮、1,6-己二醇及其組合。該白色墨水36進一步包含分散劑以便在施加到施加的黑色墨水38上時提供特定的潤濕性能。該分散劑有助于將白色墨水36均勻地分布到施加的黑色墨水38上。該分散劑可以為白色墨水36中白色著色劑總重量%的大約0.2重量%至大約3.0重量%。該分散劑可以是非離子型、陽離子型、陰離子型或其組合。該分散劑的一些實例包括基于炔二醇化學(xué)的自乳化非離子型潤濕劑(例如來自airproductsandchemicals,inc.的sef)、乙氧基化低泡沫潤濕劑(例如來自airproductsandchemicalinc.的440和465)、非離子型炔二醇表面活性劑(例如來自airproductsandchemicals,inc.的104)、非離子型烷基苯基乙氧基化物和無溶劑的表面活性劑共混物(例如來自airproductsandchemicals,inc.的ct-211)、非離子型有機表面活性劑(例如來自evonikindustriesag的wet510)、非離子型含氟表面活性劑(例如來自dupont的先前稱為zonylfso的含氟表面活性劑,來自omnovasolutionsinc.的polyfoxtmpf-154n)、非離子型仲醇乙氧基化物(例如均來自dowchemicalcompany的15-s-5、15-s-7和15-s-9)、水溶性非離子型表面活性劑(例如tmn-6)及其組合。陰離子型分散劑的實例包括dowfaxtm系列(來自dowchemicalcompany)中的那些,陽離子型分散劑的實例包括十二烷基三甲基氯化銨和十六烷基二甲基氯化銨。任何先前列舉的分散劑的組合也可以使用。該白色墨水36可以附加地包含抗結(jié)垢劑、殺生物劑、丙烯酸膠乳粘結(jié)劑及其組合??菇Y(jié)垢劑的實例包括油醇聚醚-3-磷酸酯或聚氧乙烯(3)油基單/二-磷酸酯(例如來自croda的n-3a,現(xiàn)在的o3a),金屬螯合物/螯合劑如甲基甘氨酸二乙酸(例如來自basfcorp.的m)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.)、甲基異噻唑酮的水溶液(例如來自thedowchemicalco.的mlx)及其組合。丙烯酸膠乳粘結(jié)劑的實例包括苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸丁酯的任意兩種或更多種的共聚物。當包含時,該抗結(jié)垢劑可以以大約0.10重量%至大約1.00重量%的量存在,該殺生物劑可以以大約0.10重量%至大約0.40重量%的量存在,該丙烯酸膠乳粘結(jié)劑可以以大約2.00重量%至大約10.00重量%的量存在,其各自相對于白色墨水36的總重量計。白色墨水36的余量是水。因此,水量可以取決于包含的白色著色劑、分散劑和助溶劑以及在一些情況下的抗結(jié)垢劑、添加劑分散劑、丙烯酸膠乳粘結(jié)劑和/或殺生物劑的量而改變。在一個實例中,白色墨水36可以通過首先在水和分散劑添加劑中研磨白色著色劑直到獲得白色著色劑的合適粒度來制備。研磨形成白色著色劑濃縮物。剩余的白色墨水36組分(不含白色著色劑濃縮物)混合以形成墨水載體??紤]到要添加的白色著色劑濃縮物的重量百分比,余量的水可以以合適的量添加。當包含水時,該墨水載體可以用氫氧化鉀(koh)或另一合適的堿調(diào)節(jié)至大約8.0至大約8.5的ph。將白色著色劑濃縮物添加(例如逐滴)到墨水載體中,直到白色著色劑以合適的量存在。在向其中添加白色著色劑濃縮物時可以混合墨水載體。一旦白色著色劑和墨水載體充分混合,可以用koh或另一合適的堿將該混合物的ph調(diào)節(jié)至大約9.0至大約9.2??梢詫⒃摶旌衔镞^濾以獲得本文中公開的3d印刷方法中使用的白色墨水36。如圖1中的附圖標記110處和圖2c中所示,在選擇性施加白色墨水36后,彩色墨水34可以選擇性施加到施加的白色墨水36上。如圖2c中所示,在由印刷頭26’分配白色墨水36之后,可以由另一印刷頭26”分配彩色墨水34。要理解的是,印刷頭26”具有先前對印刷頭26所描述的任何特征。在方法100的這一實例中,黑色墨水38、白色墨水36和彩色墨水34可以在該印刷頭26、26’、26”的單次通過或多次通過中分配,只要在白色墨水36之前施加黑色墨水38,并在彩色墨水34之前施加白色墨水36即可。要理解的是,至少部分由于彩色墨水34施加到其中已經(jīng)施加黑色墨水38和白色墨水36的構(gòu)建材料16的部分40上,施加的彩色墨水34可以在在該構(gòu)建材料16之上和/或在該構(gòu)建材料16之中形成不同的層。在下文中參照圖2d更詳細地解釋彩色墨水34的不同的層。該彩色墨水34包含具有白色或黑色之外的顏色的著色劑(例如顏料和/或染料)。其它顏色的實例包括青色、品紅色、黃色等等。在某些情況下,彩色墨水34的著色劑也可以對紅外波長透明。在這些情況下,彩色墨水34允許紅外輻射到達黑色墨水38,其著色劑吸收紅外輻射并生成熱能以熔融該構(gòu)建材料16。ir透明著色劑的實例包括酸性黃23(ay23)、ay17、酸性紅52(ar52)、ar289和活性紅180(rr180)。在另一些情況下,彩色墨水34的著色劑可能對紅外波長不完全透明。例如,彩色墨水34的著色劑可以吸收一些可見波長和一些ir波長。這些著色劑的一些實例包括青色著色劑,如直接藍199(db199)和顏料藍15:3(pb15:3)。除了非黑色和非白色著色劑之外,該彩色墨水34可以包含類似于白色墨水36的組分(例如助溶劑(一種或多種)、分散劑(一種或多種)、抗結(jié)垢劑(一種或多種)、殺生物劑(一種或多種)、水等等)。彩色墨水34還可以包含粘結(jié)劑或其它添加劑,如濕潤劑和潤滑劑(例如來自lipochemicals的eg-1(leg-1))、螯合劑(例如乙二胺四乙酸二鈉(edta-na))和/或緩沖劑。基于顏料的彩色墨水34的實例可以包含大約1重量%至大約10重量%的顏料(一種或多種)、大約10重量%至大約30重量%的助溶劑(一種或多種)、大約0.5重量%至大約2重量%的分散劑(一種或多種)、0.01重量%至大約1重量%的抗結(jié)垢劑(一種或多種)、大約0.1重量%至大約5重量%的粘結(jié)劑(一種或多種)、大約0.05重量%至大約0.1重量%的殺生物劑(一種或多種)、以及余量的水。基于染料的彩色墨水34的實例可以包含大約1重量%至大約7重量%的染料(一種或多種)、大約10重量%至大約30重量%的助溶劑(一種或多種)、大約0.25重量%至大約2重量%的分散劑(一種或多種)、0.05重量%至大約0.1重量%的螯合劑(一種或多種)、大約0.005重量%至大約0.2重量%的緩沖劑(一種或多種)、大約0.05重量%至大約0.1重量%的殺生物劑(一種或多種)、以及余量的水。彩色墨水34的一些實例包括一組青色、品紅色和黃色墨水,如c1893a(青色)、c1984a(品紅色)和c1985a(黃色);或c4801a(青色)、c4802a(品紅色)和c4803a(黃色);其均可獲自hewlett-packardcompany。其它市售彩色墨水包括c9384a(印刷頭hp72)、c9383a(印刷頭hp72)、c4901a(印刷頭hp940)和c4900a(印刷頭hp940)。該印刷頭26、26’、26”可以連接到移動的xy工作臺或平移滑架(均未顯示)上,其移動與制造床22相鄰的印刷頭26、26’、26”以便在合意的區(qū)域(一個或多個)內(nèi)沉積黑色墨水38、白色墨水36和彩色墨水34。在另一些實例中,該印刷頭26、26’、26”可以是固定的,而支撐構(gòu)件(類似于制造床22)配置成相對其移動。該印刷頭26、26’、26”可以被編程以接收來自中央處理單元的命令并根據(jù)要形成的3d部件的層的截面圖案沉積黑色墨水38、白色墨水36和/或彩色墨水34。如本文中所用,要形成的部件的層的截面指的是平行于該接觸表面25的截面。在一個實例中,該印刷頭26、26’、26”可以具有使其能夠以頁面寬度陣列配置跨越該制造床22的整個寬度的長度。如本文中所用,術(shù)語“寬度”通常表示平行于該接觸表面25的x和y軸的平面中的最短尺寸,術(shù)語“長度”表示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”可以與術(shù)語“長度”互換。在一個實例中,通過各種類型的印刷頭26、26’、26”的多個印刷頭的合適布置來實現(xiàn)所述頁面寬度陣列配置。在另一實例中,通過各種類型的印刷頭26、26’、26’′的單一印刷頭來實現(xiàn)所述頁面寬度陣列配置。在所述其它實例中,單一印刷頭26、26’、26”各自可以包括具有使它們能夠跨越該制造床22的寬度的長度的噴嘴陣列。這種配置可能對單次通過印刷是合意的。在該印刷系統(tǒng)12的其它實例中,該印刷頭26、26’、26”可以具有使其不能跨越該制造床22的整個寬度的較短長度。在這些其它實例中,該印刷頭26、26’、26”可以在該制造床22的寬度上雙向移動。這種配置使得能夠采用多次通過在該制造床22的整個寬度和長度上選擇性遞送墨水38、36、34。在圖2c中顯示的實例中,該印刷頭26在要熔融以變成例如該3d部件的一個層的層10的那些部分(一個或多個)40上選擇性施加該黑色墨水38。該印刷頭26’、26”分別在已經(jīng)在其上施加黑色墨水38的層10的部分40的至少一部分(一個或多個)上選擇性施加該白色墨水36和彩色墨水34。在某些情況下,該白色墨水36與彩色墨水34可以在所有施加的黑色墨水38上,由此在整個部分40上施加。在制造多層3d部件的各個層的過程中、在制造單層3d部件的過程中、或在制造多層3d部件的最外層的過程中,可以采用在所有黑色墨水38上施加墨水36、34(后者參照圖5進一步討論)。在其它情況下,該白色墨水36與彩色墨水34可以施加到一部分施加的黑色墨水38上,由此在部分40的一部分(并非全部)上。例如當制造的層或部件的外表面在最終部件完成時(參見例如圖6中顯示的3d部件60的區(qū)域(一個或多個)41)將可見時,可以采用在施加的黑色墨水38的一部分并非全部上施加白色墨水36和彩色墨水34。如果后繼層要在熔融層上形成(例如圖2e中的附圖標記15),但是熔融層15的一部分將在最終部件中可見(即未被后繼層覆蓋),那么該白色墨水36與彩色墨水34可以在將在最終3d部件中可見的層15的區(qū)域(一個或多個)41處施加在黑色墨水38上,并且在將被隨后形成的層覆蓋的層15的區(qū)域(一個或多個)處不施加在黑色墨水38上。此外,例如當制造的層或部件的外表面為黑色時,也可以采用在施加的黑色墨水38的一部分并非全部上施加白色墨水36和彩色墨水34。在這些情況下,該白色墨水36和彩色墨水34可以施加到將被著色的區(qū)域(一個或多個)41上,而不施加到將保持黑色的區(qū)域(一個或多個)(未顯示)上。參照圖2d,該黑色墨水38滲透到該構(gòu)建材料16的層10中。該黑色墨水38至少部分填充該構(gòu)建材料16的顆粒之間的空隙,允許該黑色墨水38涂覆該構(gòu)建材料16的顆粒。在某些情況下,在黑色墨水施加至該構(gòu)建材料16時,該黑色墨水38填充大部分空隙。除了至少部分填充該構(gòu)建材料16的顆粒之間的空隙,該黑色墨水38可以滲透該構(gòu)建材料顆粒16本身。在一個實例中,該黑色墨水38可以滲透到該構(gòu)建材料顆粒中高達10微米。施加白色墨水36在具有施加在其上的黑色墨水38的構(gòu)建材料顆粒16上形成不同的層37,在白色墨水36上施加彩色墨水34在具有施加在其上的白色墨水36的構(gòu)建材料顆粒16上形成不同的層39?!安煌膶印敝傅氖谴蟛糠?例如超過60%)的沉積墨水36或34位于施加其的表面上,并且與先前施加的墨水38或36明顯分離(例如在sem圖像中)??梢孕纬砂咨?6的不同的層37,因為黑色墨水38至少部分填充構(gòu)建材料顆粒16之間的空隙,由此形成白色墨水36可以沉積在其上的(構(gòu)建材料16與黑色墨水38的)表面。結(jié)果,白色墨水36涂覆該表面并形成不同的層37。要理解的是,構(gòu)建材料16與黑色墨水38的表面仍具有一些空隙(未被黑色墨水38填充),由此白色墨水36可以至少部分填充這些空隙。結(jié)果,不同的層37的白色墨水36可以與一些黑色墨水38略微混合。但是,由于施加的黑色墨水38,白色墨水36不會顯著滲透到該構(gòu)建材料16的層10中。類似地,可以在不同的層37上形成彩色墨水34的不同的層39??梢孕纬刹噬?4的不同的層39,因為白色墨水36至少部分填充構(gòu)建材料顆粒16之間的空隙,由此形成彩色墨水34可以沉積在其上的(構(gòu)建材料16與白色墨水36的)表面。結(jié)果,彩色墨水34涂覆該表面并形成不同的層39。要理解的是,構(gòu)建材料16與白色墨水36的表面仍具有一些空隙(未被黑色墨水38或白色墨水36填充),由此彩色墨水34可以至少部分填充這些空隙。結(jié)果,不同的層39的彩色墨水34可以與一些白色墨水36(或甚至黑色墨水38)略微混合。但是,由于施加的白色墨水36和黑色墨水38,彩色墨水34不會顯著滲透到該構(gòu)建材料16的層10中。要理解的是,當顏料在黑色墨水38、白色墨水36和彩色墨水34中用作著色劑時,墨水與相鄰墨水的混合(例如34與36和36與38)與使用染料相比不太可能發(fā)生。這部分是由于如下事實:顏料顆粒通常比染料顆粒更大,并能更有效地填充構(gòu)建材料16之間的空隙,由此形成可以在其上施加下一墨水的表面。因此,在這些情況下,不同的層37和39在界面處具有較少的顏料混合。在其中在彩色墨水34中使用染料的情況下,在不同的層37和39之間可能存在與彩色墨水34中使用顏料相比更多的混合。在墨水38、36、34在層10的特定部分中選擇性施加之后,該構(gòu)建材料16的整個層10暴露于輻射r。這顯示在圖1中的附圖標記112處和圖2e中。輻射r由輻射源30發(fā)射,如ir(例如近ir)固化燈、或ir(例如近ir)發(fā)光二極管(led)、或具有特定ir或近ir波長的激光器??梢允褂冒l(fā)射在紅外光譜(例如近紅外光譜)中的波長的任何輻射源30。該輻射源30可以例如連接到還保持該印刷頭(一個或多個)26、26’、26”的滑架上。該滑架可以將輻射源30移動到與制造床22相鄰的位置。該輻射源30可以被編程以接收來自中央處理單元的命令并使包括墨水38、36、34和構(gòu)建材料16的層10暴露于輻射r。施加輻射r的時間長度,或能量暴露時間可能取決于例如下列因素的一種或多種:輻射源30的特性;構(gòu)建材料16的特性;和/或黑色墨水38的特性。黑色墨水38增強了輻射r的吸收,將吸收的輻射轉(zhuǎn)化為熱能,并促進了熱量向與其接觸的構(gòu)建材料16的傳遞。在一個實例中,該黑色墨水38充分提高該構(gòu)建材料16的溫度至高于其熔點(一個或多個),允許發(fā)生構(gòu)建材料顆粒的固化(例如燒結(jié)、粘結(jié)、熔融等等)。再進一步,要理解的是,不具有向其施加的黑色墨水38的構(gòu)建材料16的部分不會吸收足以熔融的能量。但是,生成的熱能可以傳播到不具有向其施加的黑色墨水38的周圍的構(gòu)建材料中。熱能的傳播可以導(dǎo)致與來自白色墨水36的白色著色劑接觸的至少一部分構(gòu)建材料16和與來自彩色墨水34的著色劑接觸的至少一部分構(gòu)建材料16至少部分熔融。結(jié)果,該白色墨水36與該彩色墨水34的著色劑可能嵌入這些至少部分熔融的部分中。因為,在方法100的這一實例中,白色和彩色墨水36、34相繼施加在黑色墨水38上,嵌入的彩色墨水34著色劑位于形成的層或部件15的最外表面,由此所得層/部件15看起來被著色(部分通過圖2e中的層/部件15表面處的光散斑來表示)。如圖2e中所示,暴露于輻射r形成了該3d層或部件15。在圖2e中,該層或部件15的黑色部分標記為b,該層或部件15的白色部分標記為w,該層或部件15的彩色部分標記為c。在其中該方法100導(dǎo)致形成最終的3d部件15的情況下,該部件15可以從制造床22中取出,并可以從3d部件15中除去任何未固化的構(gòu)建材料16??梢詫⑽垂袒臉?gòu)建材料16洗滌并隨后重新使用。在其中該方法100導(dǎo)致形成要形成的部件的層15的情況下,要理解的是,該方法100可以重復(fù),以便構(gòu)建附加層以形成該部件。這在下文中進一步描述。如圖2c-2e中所示,在形成3d層或部件15的過程中,該白色與彩色墨水36、34在施加的黑色墨水38的至少一些部分上施加到層10的頂部表面上。在該示例性方法100中,還可能合意的是著色形成的3d層或部件15的側(cè)面42。這可以以至少兩種不同的方式來實現(xiàn)。將參照圖2d和6討論一個實例,并參照圖2e和6討論另一實例。在著色側(cè)面的第一實例中,該白色和彩色墨水36、34可以施加到與其中施加黑色墨水38的部分40相鄰的構(gòu)建材料16上(即在熔融之前)。參照圖2d,部分(一個或多個)40’可能具有沿著具有在其上的黑色墨水38的構(gòu)建材料16的側(cè)邊緣施加的白色墨水36和沿著施加的白色墨水36施加的彩色墨水34。墨水36、34可以在單次通過中在該部分40上并沿著該部分40的側(cè)面施加。當該材料隨后暴露于輻射r時,沿著該部分40的側(cè)面沉積的白色和彩色著色劑將沿著側(cè)面42嵌在構(gòu)建材料16的至少部分熔融的部分中(顯示在圖6中)。這將沿著凝固的黑色部分b的側(cè)面42形成白色部分w和彩色部分c(參見圖6)。在著色側(cè)面的第二實例中,該白色和彩色墨水36、34可以直接施加到該熔融層或部件的側(cè)面42上。要理解的是,在該實例中,該層或部件在頂部具有顏色,但是在熔融的側(cè)面(一個或多個)42上還不具有顏色。一些構(gòu)建材料16部分嵌在該熔融層或部件的外周中(例如在側(cè)面(一個或多個)42處)。在這些情況下,該方法100進一步包括在3d層或部件15(圖2e)或部件60(圖6)的側(cè)面(一個或多個)42上選擇性施加白色墨水36并隨后選擇性施加彩色墨水34。這用顏色浸漬該側(cè)面(一個或多個)。當白色墨水36與彩色墨水34施加到至少部分熔融的側(cè)面(一個或多個)42上時,各自的墨水36、34在至少部分熔融的顆粒之間注入以便在側(cè)面(一個或多個)42處形成白色部分w和彩色部分c。該白色墨水36與彩色墨水34的載體組分可以在選擇性施加后蒸發(fā)(由于來自熔融層/部件的熱和/或制造床22中保持的熱),并且各自的著色劑可以保留在部分w、c中。向該部件的熔融的側(cè)面(一個或多個)42增加顏色還可以涉及附加的方法。在一個實例中,在頂部但還不在熔融的側(cè)面42上具有顏色的層或部件可以在制造床22中重新定向,以使印刷頭26’、26”可以在熔融的側(cè)面(一個或多個)42上沉積白色和彩色墨水36、34。在另一實例中,該白色墨水36和彩色墨水34可以添加到側(cè)面(一個或多個)42上,同時冷卻該3d部件15、60。在這種情況下,該3d部件15、60可以首先被清潔、去結(jié)塊、裝載回印刷系統(tǒng)12,并重復(fù)旋轉(zhuǎn)以涂覆側(cè)面(一個或多個)42。該過程中的溫度必須足夠高以干燥該白色墨水36與該彩色墨水34的墨水載體。如上所述,如果層或部件15不是要形成的最終3d部件,圖1的方法100的附圖標記102至112(參照圖2a至2e顯示和描述)可以重復(fù)適于創(chuàng)建所有層和由此創(chuàng)建最終部件的多次。多層最終部件60的實例顯示在圖6中。在圖6中,多個層標記為62、64、66,并已經(jīng)順序構(gòu)建以形成部件60。層62、64、66各自包括固化的(燒結(jié)的、熔融的等等)構(gòu)建材料16和粘結(jié)該固化的構(gòu)建材料16的黑色墨水38中的活性材料。雖然并未顯示在圖6中的部件60中,在該方法100的一些實例中,該白色墨水36與彩色墨水34在層形成的過程中可以在所有施加的黑色墨水38上施加,由此將沿著形成的各個層62、64、66的整個表面s62、s64、s66存在(即使該表面s62、s64、s66在最終部件60中不可見)。同樣并未顯示在圖6中的部件60中,在方法100的一些其它實例中,該白色墨水36與彩色墨水34在層形成的過程中可以施加到一部分施加的黑色墨水38上,由此將沿著形成的各個層62、64、66的表面s62、s64、s66的一部分(并非全部)存在。為了形成圖6中顯示的部件60,在方法100的過程中,該白色墨水36與彩色墨水34在層62、64形成的過程中可以施加到施加的黑色墨水38的一部分(小于全部)上,并可以在層66形成的過程中施加到所有施加的黑色墨水38上。在該實例中,該白色和彩色墨水36、34的著色劑隨后在最終部件60中將沿著表面s62、s64的一部分(并非全部)和沿著表面s66的全部存在。在該實例中,該白色墨水36與彩色墨水34可能已經(jīng)施加在其中要形成各自層62、64、66的可見著色區(qū)域(一個或多個)的黑色墨水38和構(gòu)建材料16上。要理解的是,在施加來自已經(jīng)在其上遞送或滲透黑色墨水38(當隨后形成層64、66時)的構(gòu)建材料16的部分(一個或多個)的能量的過程中吸收的熱可以傳播至先前凝固的層如層62,導(dǎo)致該層的至少一部分被加熱至高于其熔點。這種效應(yīng)有助于在該3d部件60的相鄰層62、64、66之間創(chuàng)建強的層間粘結(jié)。當形成隨后的層64、66時,要理解的是,該遞送活塞18被推至更靠近遞送床14的開口,并減少該遞送床14中構(gòu)建材料16的供應(yīng)(例如與在方法100開始時的圖2a相比)。該制造活塞24被推至更遠離該制造床22的開口以容納構(gòu)建材料16和選擇性施加的墨水38、36、34的后繼層(一個或多個)。由于該構(gòu)建材料16的至少一些在形成各層62、64、66之后保持未固化,該3d部件60在該制造床22中至少部分被未固化的構(gòu)建材料16包圍。當該3d部件60完成時,其可以從制造床22中取出,并可以從該3d部件60中除去未固化的構(gòu)建材料16。在某些情況下,該部件60的側(cè)面(一個或多個)42或整個周邊可以如先前所述著色。圖6顯示了該3d部件60的一個實例。但是要理解的是,取決于要形成的3d部件60的尺寸、形狀等等,后繼形成的層62、64、66可能具有任何合意的形狀和/或厚度,并且可以與任何其它層62、64、66相同或不同。此外,基于要形成的3d部件60的尺寸、形狀等等,該區(qū)域(一個或多個)41可以改變。在方法100的再一實例中,合意的是僅向該部件的最外層添加顏色。在這一實例中,在實施方法100的附圖標記102至112之前,可以建造部件前體。在圖5中顯示了部件前體52的一個實例。該前體部件52可以包括層(一個或多個)53、53’,其各自通過實施方法100的附圖標記102至106來構(gòu)建,并隨后將用于形成各自層(一個或多個)53、53’的構(gòu)建材料16與黑色墨水38暴露于輻射r。附圖標記102至106與輻射r暴露的順序可以重復(fù)適于創(chuàng)建該前體部件52的多次,該前體部件52顯示在圖5中,具有多個黑色著色的層53、53’。一旦形成前體部件52,包括附圖標記102至112的方法100(參照圖2a至2e顯示和描述)可以如本文中先前所述那樣實施。在該實例中,該構(gòu)建材料16施加到層53’的表面上,黑色墨水38在該層53’上施加到該構(gòu)建材料16上,白色墨水36施加到該黑色墨水38上,彩色墨水34施加到該白色墨水36上,隨后施加輻射r。這在該部件前體52上形成了附加層54,其包括與前體部件52直接相鄰的黑色部分b、與該黑色部分b直接相鄰的白色部分w,和與該白色部分w直接相鄰的彩色部分c。如圖5中所示,該彩色部分c形成了最終的3d部件50的外表面。圖5顯示了可以形成的3d部件50的一個實例。但是,要理解的是,該前體部件52與附加層54可以具有任何形狀和/或厚度?,F(xiàn)在參照圖3,顯示了形成三維部件的方法300的另一實例。要理解的是,在討論圖3的通篇中也將討論圖4a至4e和圖6。要理解的是,用于采用方法300形成該3d部件的組分(例如系統(tǒng)12、構(gòu)建材料16、墨水34、36、38等等)可以是參照方法100在先前描述的相同組分。如附圖標記302處所示,該方法300包括施加構(gòu)建材料16(其具有原始材料密度和在原始材料密度10%內(nèi)的熔融后密度)。附圖標記302的一個實例以截面方式顯示在圖4a處。在圖4a中顯示的實例中,已經(jīng)施加了該構(gòu)建材料16的一個層10。在該制造床22中施加該構(gòu)建材料16的層10后,層10暴露于加熱(如圖3中的附圖標記304處和圖4b中所示)。進行加熱以預(yù)熱該構(gòu)建材料16,如先前參照圖1和2b所述。如圖3中的附圖標記306處和圖4c中所示,在預(yù)熱該層10之后,在層10中的構(gòu)建材料16的至少一部分40上選擇性施加該黑色墨水38。如圖4c中所示,該黑色墨水38可以由噴墨印刷頭26來分配。在圖4c中顯示的實例中,該印刷頭26在要熔融以成為例如該3d部件的層的層10的那些部分40上選擇性施加該黑色墨水38。在方法300中,在黑色墨水38在層10的特定部分(一個或多個)40中選擇性施加之后,該構(gòu)建材料16的整個層10暴露于輻射r。這顯示在圖3中的附圖標記308處和圖4d中。輻射r由輻射源30發(fā)射。如前所述,施加輻射r的時間長度,或能量暴露時間可能取決于例如下列因素的一種或多種:輻射源30的特性;構(gòu)建材料16的特性;和/或黑色墨水38的特性。如圖4d中所示,暴露于輻射r形成了黑色b的部件層43。在暴露于輻射r之后,實施如圖4e中所示的該方法300的附圖標記310和312。該印刷頭26’、26”分別在部件層43的表面部分(一個或多個)的至少一部分上選擇性施加白色墨水36和彩色墨水34。部件層43的表面可以是頂部表面、側(cè)表面、底部表面及其組合。作為實例,該白色墨水36與該彩色墨水34可以在整個部件層43(即其全部表面或外周)上施加以形成該3d層或部件。在圖4e中顯示的實例中,該白色墨水36與該彩色墨水34可以在部件層43的整個頂部表面和側(cè)表面(一個或多個)(即其所有暴露表面)上施加以形成該3d層或部件15’。要理解的是,暴露于輻射r(附圖標記308和圖4d)留下附著在部件層43表面(一個或多個)處的至少部分熔融的構(gòu)建材料。當該白色墨水36與彩色墨水34施加至該表面(一個或多個)時,各自的墨水36、34在至少部分熔融的顆粒之間注入以便在這些表面(一個或多個)處形成白色部分w和彩色部分c??梢栽?d層或部件15’上形成附加層(一個或多個),其中各個層通過添加構(gòu)建材料16、施加黑色墨水38、熔融和隨后施加白色墨水36與彩色墨水34來形成。在方法300的另一實例中,圖3的附圖標記302至308(參照圖4a至4d顯示和描述)可以重復(fù)適于創(chuàng)建多個黑色著色的層的多次,例如圖6中顯示的層62、64、66的黑色部分b或圖5中顯示的層53、53’、54的黑色部分b。在該方法300的這一實例中,此時,該層62、64、66或53、53’還不具有施加于其上的白色墨水36或彩色墨水34。當層62、64、66(圖6)或?qū)?3、53’、54(圖5)的黑色部分b的形成完成時,可以實施該方法300的附圖標記310和312。在某些情況下,白色墨水36與彩色墨水34可以相繼施加到多個層各自的表面的一部分(并非全部)上(例如圖6中顯示的頂部表面(一個或多個)s62、s64、s66或側(cè)表面(一個或多個)42的部分(一個或多個))。在其它情況下,該白色墨水36與該彩色墨水34可以相繼施加到多個層各自的所有表面上(例如圖6中顯示的頂部表面(一個或多個)s62、s64、s66或側(cè)表面(一個或多個)42)。因此,該白色墨水36與該彩色墨水34可以施加到形成的部件的整個外周上以便在形成的部件的外周處將顏色浸漬到部分熔融的構(gòu)建材料16中。在該實例中,該白色墨水36與該彩色墨水34在層62、64、66(圖6)或?qū)?4(圖5)的表面(一個或多個)處可以注入至少部分熔融的部分中或嵌在至少部分熔融的部分中。現(xiàn)在參照圖7,顯示了形成三維部件的方法700的另一實例。要理解的是,將結(jié)合圖7討論圖8a至8e。要理解的是,用于采用方法700形成該3d部件的組分(例如系統(tǒng)12、構(gòu)建材料16、墨水34、36、38等等)可以是參照方法100在先前描述的相同組分。當向3d部件的底部表面添加顏色時可以采用該方法700。在圖7的附圖標記702處和在圖8a中,向制造床22施加構(gòu)建材料16的犧牲層32。構(gòu)建材料16的犧牲層32可以是參照圖1和圖2a至2e在本文中先前描述的任何構(gòu)建材料16。在圖7的附圖標記704至706處和在圖8b中,該印刷頭26”、26’分別在犧牲層32的部分(一個或多個)的至少一部分上選擇性施加彩色墨水34并隨后施加白色墨水36。在某些情況下,該彩色墨水34與白色墨水36可以施加到所有犧牲層32上。在其它實例中,該彩色墨水34與白色墨水36可以施加到將形成該3d部件的底部表面的特定著色部分(例如其中底部表面的一部分將是黑色和彩色的)的犧牲層32的一部分(并非全部)上。在再其它情況下,該彩色墨水34與該白色墨水36可以施加到將形成該3d部件的整個底部表面的犧牲層32的部分(一個或多個)40上。該彩色墨水34將至少部分滲透到該犧牲層32中以形成不同的層39。取決于該彩色墨水34中著色劑的粒度和構(gòu)建材料16顆粒之間的空隙的尺寸,該彩色墨水34可以在該犧牲層32的整個厚度中滲透。這創(chuàng)建了可以在其上施加白色墨水36的表面。當沉積時,該白色墨水36將至少部分滲透到犧牲層32中以形成不同的層37。在施加彩色墨水34和隨后施加白色墨水36之后,該構(gòu)建材料16的層10’可以施加到白色墨水36的不同的層37上(圖7中的附圖標記708和圖8c)。要理解的是,層10’的厚度可以是適于要形成的層或部件的任何厚度。在施加該構(gòu)建材料16的其它層10’之后,可以將構(gòu)建材料16的其它層10’預(yù)熱。預(yù)熱該構(gòu)建材料16的其它層10’可以使用將該制造床22中的所有構(gòu)建材料16暴露于熱的任何合適的熱源來實現(xiàn)。該熱源的實例包括熱力熱源或電磁輻射源(例如紅外(ir)、微波等等)。如圖7中的附圖標記710處和圖8d中所示,在預(yù)熱該其它層10’之后,在該構(gòu)建材料16的其它層10’的至少一部分40上選擇性施加黑色墨水38。如圖8d中所示,該黑色墨水38可以由噴墨印刷頭26分配。要理解的是,該印刷頭26在要熔融以成為例如該3d部件的第一層的該構(gòu)建材料16的其它層10’的那些部分(一個或多個)40上選擇性施加該黑色墨水38。黑色墨水38可以如前所述滲透穿過該層10’,并可以與犧牲層32的白色墨水36和構(gòu)建材料16接觸。在該構(gòu)建材料16的其它層10’的特定部分(一個或多個)上選擇性施加黑色墨水38之后,將整個構(gòu)建材料16的其它層10’暴露于輻射r。這顯示在圖7中的附圖標記712處和在圖8e中。輻射r由輻射源30以類似于前述的方式發(fā)射。該黑色墨水38增強了輻射r的吸收,將吸收的輻射轉(zhuǎn)化為熱能,并促進了熱量向與其接觸的構(gòu)建材料16的傳遞。在一個實例中,該黑色墨水38充分提高該構(gòu)建材料16(在層10’中)的溫度至高于其熔點(一個或多個),允許發(fā)生構(gòu)建材料顆粒的固化(例如燒結(jié)、粘結(jié)、熔融等等)。要理解的是,生成的熱能可以傳播到不具有直接施加于其上的黑色墨水38而是具有施加于其上的白色墨水36與彩色墨水34的該犧牲層32的周圍的構(gòu)建材料16中。熱能的傳播可以導(dǎo)致與來自白色墨水36的白色著色劑接觸的至少一些構(gòu)建材料16和與來自彩色墨水34的著色劑接觸的至少一些構(gòu)建材料16至少部分熔融。結(jié)果,該白色墨水36與該彩色墨水34的著色劑可能嵌入犧牲層32的這些至少部分熔融的部分。因為,在方法700的這一實例中,彩色和白色墨水34、36在黑色墨水38下相繼施加,嵌入的彩色墨水34著色劑位于形成的層45的最外底部表面,由此所得層45看起來被著色(部分通過圖8e中的層45的底部表面處的光散斑來表示)。在暴露于輻射之后,可以從圖8e中顯示的層45中除去犧牲層32的未熔融部分。在一個實例中,在形成層45之后,可以在其上形成附加層(一個或多個)以創(chuàng)建該3d部件的一個實例。例如,為了形成一個附加層,可以在層45上施加構(gòu)建材料16的另一個層,并且隨后可以實施該方法300的附圖標記304至308(圖3)??梢杂秒S后施加的構(gòu)建材料16層來重復(fù)附圖標記304至308,直到將該構(gòu)建材料16的最外層施加、預(yù)熱、暴露于黑色墨水38并熔融。換句話說,附圖標記304至308可以用隨后施加的構(gòu)建材料16層重復(fù),直到形成該3d部件的所需數(shù)量的熔融層(顏色為黑色)。在該實例中形成頂部/最外層之后,可以向任何暴露的表面(一個或多個)(例如該熔融層,包括層45的頂部/最外表面和/或側(cè)面(一個或多個))順序施加白色墨水36與彩色墨水34(使用印刷頭26’、26”)。要理解的是,各熔融層暴露于輻射r留下附著在該表面(一個或多個)和/或側(cè)面(一個或多個)處的至少部分熔融的構(gòu)建材料。當白色墨水36與彩色墨水34施加至該表面(一個或多個)時,各自的墨水36、34在至少部分熔融的顆粒之間注入以便在這些表面(一個或多個)處形成白色部分w和彩色部分c。這形成了在層45上的彩色3d部件的一個實例。在另一實例中,在形成層45之后,可以在其上形成附加層(一個或多個)以創(chuàng)建該3d部件的一個實例。例如,為了形成一個附加層,可以在層45上施加構(gòu)建材料16的另一層,隨后可以實施該方法300的附圖標記304至308(圖3)。附圖標記304至308可以用隨后施加的構(gòu)建材料16層來重復(fù),直到形成該3d部件的倒數(shù)第二層。該倒數(shù)第二層目前是生產(chǎn)中的部件的最外層,但是可以向其上施加構(gòu)建材料16的附加層以便形成和著色該部件的頂部/最外表面。在向倒數(shù)第二層施加構(gòu)建材料16的最外層之后,可以實施圖1的方法100的附圖標記104至112的行動。這將形成和著色該部件的最外層。如果合意的是還著色側(cè)面(一個或多個),白色墨水36與彩色墨水34可以以類似的方式施加(先前參照圖1描述)以著色該側(cè)面(一個或多個)42。這形成了在層45上的彩色3d部件的另一實例。當該3d部件的這一實例完成時,其可以從制造床22中取出,并可以從該3d部件中除去任何未固化的構(gòu)建材料16。為了進一步描述本公開,在本文中給出了實施例。要理解的是,提供這些實施例用于說明性目的,并不被解釋為限制本公開的范圍。實施例實施例1-對白色顏料濃縮物的研磨效果制備了白色顏料濃縮物的多個實施例以確定研磨時間對白色濃縮物的可見吸光度的效果(如果有的話)。制備十種不同的白色顏料濃縮物。該顏料濃縮物各自通過在k7028(相對于顏料重量%為0.5重量%)和-190(相對于顏料重量%為0.8重量%)的存在下在水中以大約52.7重量%研磨白色r706顏料(來自dupont)來制備。十種白色顏料濃縮物各自的研磨時間不同。該研磨時間如下:60分鐘(濃縮物1和濃縮物6),90分鐘(濃縮物2和濃縮物7),120分鐘(濃縮物3和濃縮物8),180分鐘(濃縮物4和濃縮物9)和240分鐘(濃縮物5和濃縮物10)。五種顏料濃縮物(即濃縮物6-10)的ph調(diào)節(jié)至大約7,另外五種顏料濃縮物(即濃縮物1-5)的ph調(diào)節(jié)至大約9。白色顏料濃縮物1-10各自用水以1∶5,000的比率稀釋,并使用agilent8453uv/vis光譜儀測試稀釋的白色顏料濃縮物在可見光譜中的光學(xué)吸光度。圖9顯示了顏料濃縮物1-5的吸光度結(jié)果,圖10顯示了顏料濃縮物6-10的吸光度結(jié)果。如圖9和10中分別顯示的那樣,白色顏料濃縮物的研磨時間對500納米(其是對人眼最敏感的波長)下濃縮物1-5和6-10的吸光度幾乎沒有影響。此外,不考慮所用研磨時間,濃縮物1-10的吸光度在波長接近紅外范圍(開始于大約780納米)時顯著降低。因此,對本文中公開的白色墨水來說,任何研磨時間可用于配制該白色顏料濃縮物(其在可見光范圍吸收,并在紅外范圍透明)。圖11顯示了顏料濃縮物(1-10)在500納米下的測量吸光度vs.白色顏料濃縮物1-10的研磨時間。濃縮物1-5(ph=9)形成圖11中顯示的一條線,濃縮物6-10(ph=7)形成另一條線,圖11中的結(jié)果表明,500納米下白色顏料濃縮物1-10的不透明度相對恒定,無論白色顏料濃縮物的研磨時間如何。實施例2-白色/黑色墨水組合vs.ir染料的測試用6540印刷機和印刷頭hp96在hpadvancedphotopaper(來自hewlettpackard)上印刷幾個黑色墨水斑塊。按照下表1配制白色墨水。表1在k7028(相對于顏料重量%為0.5重量%)和-190(相對于顏料重量%為0.8重量%)的存在下在水中以大約52.7重量%研磨白色r706顏料(來自dupont)以形成顏料濃縮物。表1中顯示的剩余白色墨水組分與余量的水一起混合。隨后將白色顏料濃縮物在持續(xù)攪拌下添加到剩余墨水組分的混合物中,直到白色顏料濃度為20重量%。該白色墨水的ph隨后調(diào)節(jié)至8.0。該白色墨水隨后用mayer棒(#7、#10、#15、#20和#30)以可變涂覆水平涂覆在黑色墨水斑塊上。白色墨水水平相當于用mayer棒#7為125皮升/300dpi,用mayer棒#10為175皮升/300dpi,用mayer棒#15為260皮升/300dpi,用mayer棒#20為350皮升/300dpi,和用mayer棒#30為530皮升/300dpi。還制備了兩種對比墨水。對比墨水制劑顯示在表2中。還使用兩種對比墨水用6540印刷機在hpadvancedphotopaper(來自hewlettpackard)上印刷對比墨水斑塊。表2測試了白色-黑色墨水組合斑塊和對比墨水斑塊的黑色光學(xué)密度(kod)與熱生成。黑色光學(xué)密度是斑塊的視覺光學(xué)密度。還采取了對照樣品的kod。對照物是沒有在其上施加白色墨水的黑色斑塊。對照物的kod為大約1.7。如可以在圖12中看到的那樣,所有白色-黑色墨水組合斑塊和對比墨水斑塊的kod均遠低于1.7。通過將白色-黑色墨水組合斑塊和對比墨水斑塊暴露于鹵素燈(50瓦特,550流明)并使用ir溫度計記錄白色-黑色墨水組合斑塊和對比墨水斑塊表面處的溫度來測試熱生成。在加熱過程中,鹵素燈與各自的斑塊之間的距離為30厘米。通過下列等式確定δt:δt=t樣品-t介質(zhì),其中t樣品是暴露于鹵素燈之后白色-黑色墨水組合斑塊或?qū)Ρ饶邏K的中部的穩(wěn)態(tài)溫度,t介質(zhì)是在其上印刷或施加白色-黑色墨水組合斑塊或?qū)Ρ饶邏K之前在該介質(zhì)的相同點處的溫度。在穩(wěn)態(tài)下(即在各自的斑塊在紙張上形成后大約15分鐘)測量白色-黑色墨水組合斑塊與對比墨水斑塊的t樣品。圖12是顯示各種白色-黑色墨水組合斑塊(通過用于施加白色墨水的mayer棒來識別)和對比墨水斑塊(通過所用染料來識別)的黑色光學(xué)密度(kod)和δt的圖。如圖12中所示,對比墨水斑塊具有與任何白色-黑色墨水組合斑塊相比低得多的熱生成,并具有遠低于對照黑色墨水斑塊kod值的相當?shù)膋od值。白色-黑色墨水組合斑塊的kod值表明該白色墨水在黑色墨水上形成了合適的遮蔽物。該δt值表明,該白色-黑色墨水組合將在本文中公開的3d印刷方法的實施例過程中生成適于熔融該構(gòu)建材料的熱,而基于ir染料的墨水在3d印刷過程中將不能生成適于熔融的熱(這導(dǎo)致具有降低的機械完整性并具有不均勻的機械性能的3d部件)。實施例3-3d印刷和向部件側(cè)面添加顏色將聚酰胺-12(pa-12)構(gòu)建材料的層施加至制造床并預(yù)熱至150℃。炭黑墨水用作助熔劑。炭黑墨水的配方顯示在實施例4的表4中。在pa-12層上以一定圖案用9納克印刷頭熱噴墨印刷該炭黑墨水。實施例2的白色墨水在相鄰于炭黑墨水的構(gòu)建材料的側(cè)面上用12納克印刷頭熱噴墨印刷,并相鄰于白色墨水用12納克印刷頭熱噴墨印刷青色墨水。青色墨水的制劑顯示在表3中。表3使用原型multijetfusiontmmachine(hewlett-packard)用兩個300瓦鹵素燈泡(總計600瓦)對該pa-12(具有施加的炭黑墨水、白色墨水和青色墨水)施以選擇性熔融,形成凝固的部件。采取該部件側(cè)面的一部分的光學(xué)顯微鏡圖像,并顯示在圖13中。結(jié)果清楚地顯示了凝固的部件和在該部件側(cè)表面處來自各自的墨水的白色與青色顏料。在熔融后,白色和青色顏料嵌入與凝固的構(gòu)建材料相鄰的至少部分熔融的構(gòu)建材料以創(chuàng)建著色的外表面。實施例4-3d印刷部件的比較制造兩種墨水制劑:含有5%的炭黑的樣品黑色墨水和含有5%的紅外染料的對比墨水。墨水制劑顯示在表4中。表4對于該樣品部件,將vestosint1556nylon12粉末(由evonik制造)施加至制造床并預(yù)熱。在該粉末上印刷樣品黑色墨水。使用原型multijetfusiontmmachine(hewlettpackard)用300瓦鹵素燈泡對該黑色墨水涂覆的粉末施以選擇性熔融。在熔融后,在熔融的實施例部件上印刷實施例2的白色墨水。對于對比樣品部件,將vestosint1556nylon12粉末(由evonik制造)施加至制造床并預(yù)熱。在該粉末上印刷對比ir墨水。使用原型multijetfusionmachine用300瓦鹵素燈泡對該對比ir墨水涂覆的粉末施以選擇性熔融。在熔融后,在熔融的對比例部件上印刷實施例2的白色墨水。選擇性熔融條件對實施例部件和對比例部件是相同的。該實施例部件和對比例部件各自制造成5型(或v型)拉伸試驗試樣(americansocietyfortestingandmaterials(astm)標準)并進行分析。實施例部件是白色的,而對比例部件是淺綠色的。對比例部件具有0.7g/cm3的密度,實施例部件具有1.04g/cm3的密度。對比例部件的較低密度表明該部件是脆性的。當兩種部件暴露于90°彎曲時證實了對比例部件的脆性。對比例部件斷裂,而實施例部件沒有斷裂。此外,觀察到彎曲實施例部件不會產(chǎn)生白色顏料涂層的分層。這可能是由于白色顏料熔融到尼龍部件中。該實施例部件還對人指甲的摩擦和刮擦耐性是穩(wěn)定的。相反,對比例部件傾向于破碎,不能承受人指甲的刮擦。實施例5-3d印刷斑塊的顏色坐標將聚酰胺-12(pa-12)構(gòu)建材料的層施加至制造床并預(yù)熱至150℃。炭黑墨水(表4)用作助熔劑。在pa-12層上以一定圖案用9納克印刷頭熱噴墨印刷該炭黑墨水。使用原型multijetfusiontmmachine(hewlettpackard)用300瓦鹵素燈泡對該pa-12(具有施加于其上的炭黑墨水)施以選擇性熔融。經(jīng)由該方法形成三種不同的部件。在三種不同部件各自上用9納克印刷頭熱噴墨印刷實施例2的白色墨水。對該部件的一種,在5個分離的白色墨水斑塊(c2-c6)上用9納克印刷頭熱噴墨印刷青色墨水(表3),對照物斑塊(c1)不具有印刷在其上的青色墨水。對該部件的第二種,在5個白色墨水斑塊(y2-y6)上用9納克印刷頭熱噴墨印刷黃色墨水(表5),對照物斑塊(y1)不具有印刷在其上的黃色墨水。對該部件的第三種,在5個白色墨水斑塊(m2-m6)上用9納克印刷頭熱噴墨印刷品紅色墨水(表5),對照物斑塊(m1)不具有印刷在其上的品紅色墨水。對具有顏色的各斑塊(c2-c6、y2-y6和m2-m6)而言,沉積的各自的墨水的量逐漸提高。因此,c2、y2和m2具有最少量的彩色墨水,c6、y6和m6具有最多量的彩色墨水。表5對各斑塊測量幾種顏色坐標(亮度l*,顏色通道a*(紅/綠坐標)和b*(黃/藍坐標)以及色度c*)。結(jié)果顯示在表6中。表6斑塊idl*a*b*c*c1(對照物)76-6-911c269-16-1824c368-19-2128c463-25-2736c565-21-2331c662-26-2939y1(對照物)79-8812y277-63132y374-44141y475-24343y574-43738y67304545m1(對照物)84-3-67m26819-1122m35632-1435m44445-1146m54844-1145m64639-1241如表6中所示,隨著沉積的墨水越多,色度提高。換句話說,色度從c1至c6,y1至y6和m1至m6穩(wěn)定地提高。這表明,白色確實遮蔽了黑色,并且可以使用本文中公開的實施例來實現(xiàn)3d部件的顏色改進。在該說明書通篇中提到“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)被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,對任何實例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,大約50℃至大約400℃的范圍應(yīng)解釋為不僅包括明確引用的大約50℃至大約400℃的限值,還包括單個值如57℃、95℃、225℃、350℃等等,以及子范圍如大約70℃至大約325℃、大約60℃至大約170℃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(高達+/-10%)。在描述和要求保護本文中公開的實例時,單數(shù)形式“一個”、“一種”和“該”包括復(fù)數(shù)指示物,除非上下文中另行明確規(guī)定。雖然已經(jīng)詳細描述了多個實例,但要理解的是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。當前第1頁12
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