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1、10申请公布号CN104169328A43申请公布日20141126CN104169328A21申请号201280068971922申请日2012121061/630,44320111212USC08G69/26200601C08J3/00200601B29C67/0020060171申请人先进激光材料有限责任公司地址美国得克萨斯州72发明人唐纳德刘易斯瓦内利里查德本顿布斯布鲁斯桑顿74专利代理机构北京安信方达知识产权代理有限公司11262代理人张瑞王漪54发明名称使用预处理的材料进行激光烧结的方法和系统57摘要对于激光烧结,一种材料包括至少一种粉末,该粉末已通过热处理来改变该至少一种粉末的熔。
2、化温度,以及该至少一种粉末的再结晶温度中的至少一项并且导致了相对于未处理的材料该处理过的材料的熔化曲线变窄。该加热可以包括一系列加热步骤。该处理提高了SLS过程的功效以及产品质量。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014080486PCT国际申请的申请数据PCT/US2012/0686972012121087PCT国际申请的公布数据WO2013/090174EN2013062051INTCL权利要求书5页说明书14页附图27页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书5页说明书14页附图27页10申请公布号CN104169328ACN104169328A1/5页2。
3、1一种相对于未处理的材料具有变窄的熔化曲线、用于添加剂制造的处于粉状形式的材料,该材料包括至少一种热塑性聚合物,该热塑性聚合物在聚合之后从一个指定的温度开始通过热处理来改变熔化温度TM、再结晶温度TRC以及熔化焓HM中的至少一个。2根据权利要求1所述的材料,其中该处理温度是比该未处理的材料的熔化温度TM低出不超过30。3根据权利要求1所述的材料,其中该处理温度是比该未处理的材料的熔化温度TM低出不超过20。4根据权利要求1所述的材料,其中该处理温度是比该未处理的材料的熔化温度TM低出不超过10。5根据权利要求1所述的材料,其中该加热时间是至少一小时。6根据权利要求1所述的材料,其中该加热时间是。
4、至少十小时。7根据权利要求1所述的材料,其中该加热时间是至少十五小时。8根据权利要求1所述的材料,其中该处理是在惰性气体气氛,优选氮气中发生的。9根据权利要求1所述的材料,其中该至少一种热塑性聚合物已在惰性气氛中在指定的压力下通过热进行处理,其中该指定的压力实质上高于在海平面的大气压。10根据权利要求9所述的材料,其中该至少一种热塑性聚合物已在惰性气体气氛,优选氮气中在指定的压力下通过热进行处理。11根据权利要求8所述的材料,其中该至少一种热塑性聚合物已在指定的温度下通过热处理一段指定的持续时间。12根据权利要求1所述的材料,其中该温度指定的温度是接近熔化起始。13根据权利要求1所述的材料,其。
5、中该至少一种热塑性聚合物已在指定的温度下通过逐渐地增加该至少一种聚合物的温度到它接近熔化起始用热进行处理。14根据权利要求1所述的材料,其中该至少一种热塑性聚合物在其保持在流化状态时已通过热进行处理。15根据权利要求1所述的材料,其中该至少一种热塑性聚合物已通过热进行至少两次处理,包括至少第一次在一个第一指定的温度下持续一个第一指定的持续时间;以及第二次在一个第二指定的温度下持续一个第二指定的持续时间。16根据权利要求15所述的材料,其中该第一指定的温度是不同于该第二指定的温度。17根据权利要求15所述的材料,其中该第一指定的持续时间是不同于该第二指定的持续时间。18根据权利要求1所述的材料,。
6、其中该至少一种热塑性聚合物已通过热进行处理来增加起始熔化温度与起始再结晶温度之间的差。19根据权利要求1所述的材料,其中该熔化温度TM是当该至少一种热塑性聚合物第一次熔化时的一个第一熔化温度,其中该熔化温度是当该至少一种热塑性聚合物第二次熔化时的一个第二熔化温度,并且其中该至少一种热塑性聚合物已通过热进行处理来增加该第一熔化温度与该第二熔化温度之间的差。20根据权利要求1所述的材料,其中该至少一种热塑性聚合物已通过热进行处理来权利要求书CN104169328A2/5页3增加对于该至少一种热塑性聚合物来说熔化的起始发生时的温度。21根据权利要求1所述的材料,其中该至少一种热塑性聚合物已通过热进行。
7、处理来降低对于该至少一种热塑性聚合物来说再结晶的起始发生时的温度。22根据权利要求1所述的材料,其中该至少一种热塑性聚合物是一种半结晶热塑性聚合物。23根据权利要求1所述的材料,其中该热塑性聚合物或共聚物是选自聚酰胺PA、聚芳醚酮PAEK、聚芳醚砜PAES、聚酯、聚醚、聚烯烃、聚苯乙烯、聚苯硫醚、聚偏二氟乙烯、聚苯醚、聚酰亚胺以及包含上述聚合物的至少一种的共聚物或共混物。24根据权利要求1所述的材料,其中该热塑性聚合物或共聚物是聚酰胺,选自聚酰胺6、聚酰胺11、聚酰胺46、聚酰胺66、聚酰胺1010、聚酰胺1012、聚酰胺1112、聚酰胺1212以及它们的共聚物或其他半芳香族聚酰胺,包括聚酰胺。
8、PA6T/6I、聚己二酰间苯二甲胺PAMXD6、聚酰胺6/6T、聚酰胺PA6T/66、以及PA4T/46。25根据权利要求1所述的材料,其中该热塑性聚合物或共聚物是聚酰胺12。26根据权利要求1所述的材料,其中该热塑性聚合物或共聚物是选自聚乙烯的组中的一种聚烯烃。27根据权利要求1所述的材料,其中该热塑性聚合物或共聚物是选自聚丙烯的组中的一种聚烯烃。28根据权利要求1所述的材料,其中该热塑性聚合物或共聚物是聚酰胺6。29根据权利要求1所述的材料,其中该热塑性聚合物或共聚物是聚酰胺66。30根据权利要求1所述的材料,其中该热塑性聚合物或共聚物是聚酰胺46。31根据权利要求1所述的材料,其中该热塑。
9、性聚合物或共聚物是聚酰胺11。32根据权利要求1所述的材料,其中该热塑性聚合物是PLATAMIDM1757。33根据权利要求1所述的材料,其中至少一种添加剂或填充剂在热处理之前或之后加入该热塑性聚合物中,其中该添加剂通过干混或熔融结合混配入该聚合物中或与该热塑性聚合物混合。34根据权利要求1所述的材料,其中该粉状材料包括至少第一和第二热塑性聚合物,并且其中该第一热塑性聚合物已通过热进行处理来改变该熔化温度和该再结晶温度中的至少一个;并且该第二热塑性聚合物已通过热进行处理来改变该熔化温度、该再结晶温度以及该熔化焓中的至少一个。35根据权利要求33所述的材料,其中该第一和第二热塑性聚合物已一起通过。
10、热进行处理。36一种根据权利要求1所述的至少一种粉状材料的添加剂制造形成的实体物体,其中至少一种热塑性聚合物已通过热进行处理来改变该熔化温度、该再结晶温度以及该熔化焓中的至少一个。37根据权利要求36所述的实体物体,其中该至少一种热塑性聚合物已在指定的压力下通过热进行处理,其中该指定的压力实质上高于在海平面的大气压。38根据权利要求36所述的实体物体,其中该至少一种热塑性聚合物已在氮气气氛下权利要求书CN104169328A3/5页4在该指定的压力下通过热进行处理。39根据权利要求36所述的实体物体,其中该至少一种热塑性聚合物已在指定的压力下通过热处理一段指定的持续时间。40根据权利要求39所。
11、述的实体物体,其中该指定的压力是接近熔化起始,并且其中该熔化起始是该至少一种热塑性聚合物在通过热进行处理之前熔化的起始发生时的温度。41根据权利要求40所述的实体物体,其中该至少一种热塑性聚合物已在指定的温度下通过逐渐地增加该至少一种热塑性聚合物的温度到它接近熔化起始时通过热进行处理。42根据权利要求36所述的实体物体,其中该至少一种热塑性聚合物在其保持在流化状态时已通过热进行处理。43根据权利要求36所述的实体物体,其中该至少一种热塑性聚合物已通过热进行至少两次处理,包括至少第一次在一个第一指定的温度下持续一个第一指定的持续时间;以及第二次在一个第二指定的温度下持续一个第二指定的持续时间。4。
12、4根据权利要求43所述的实体物体,其中该第一指定的温度是不同于该第二指定的温度。45根据权利要求43所述的实体物体,其中该第一指定的持续时间是不同于该第二指定的持续时间。46根据权利要求36所述的实体物体,其中该至少一种热塑性聚合物已通过热进行处理来增加该熔化温度与该再结晶温度之间的差。47根据权利要求36所述的实体物体,其中该熔化温度是当该至少一种热塑性聚合物第一次熔化时的一个第一熔化温度,其中该熔化温度是当该至少一种热塑性聚合物第二次熔化时的一个第二熔化温度,并且其中该至少一种热塑性聚合物已通过热进行处理来增加该第一熔化温度与该第二熔化温度之间的差。48根据权利要求36所述的实体物体,其中。
13、该至少一种热塑性聚合物已通过热进行处理来增加对于该至少一种聚合物来说熔化的起始发生时的温度。49根据权利要求36所述的实体物体,其中该至少一种热塑性聚合物已通过热进行处理来降低对于该至少一种聚合物来说再结晶的起始发生时的温度。50根据权利要求36所述的实体物体,其中该至少一种热塑性聚合物是聚酰胺,选自聚酰胺6、聚酰胺11、聚酰胺46、聚酰胺66、聚酰胺1010、聚酰胺1012、聚酰胺1112、聚酰胺1212、其共聚物,或其他半芳香族聚酰胺,包括聚酰胺PA6T/6I、聚己二酰间苯二甲胺PAMXD6、聚酰胺6/6T、聚酰胺PA6T/66、以及PA4T/46。51根据权利要求36所述的实体物体,其中。
14、该至少一种热塑性聚合物是聚酰胺12。52根据权利要求36所述的实体物体,其中该至少一种热塑性聚合物或共聚物是选自聚乙烯的组中的一种聚烯烃。53根据权利要求36所述的实体物体,其中该热塑性聚合物或共聚物是选自聚丙烯的组中的一种聚烯烃。54根据权利要求36所述的实体物体,其中该至少一种热塑性聚合物是聚酰胺6。55根据权利要求36所述的实体物体,其中该至少一种热塑性聚合物是聚酰胺66。56根据权利要求36所述的实体物体,其中该至少一种热塑性聚合物是聚酰胺46。57根据权利要求36所述的实体物体,其中该至少一种热塑性聚合物是聚酰胺11。权利要求书CN104169328A4/5页558根据权利要求36所。
15、述的实体物体,其中该至少一种热塑性聚合物是PLATAMIDM1757。59根据权利要求36所述的实体物体,其中该至少一种添加剂或填充剂在该热处理之前或之后加入该聚合物中。60根据权利要求36所述的实体物体,其中该至少一种热塑性聚合物包括至少第一和第二热塑性聚合物,并且其中该第一热塑性聚合物已通过热进行处理来改变该熔化温度、该再结晶温度以及该熔化焓中的至少一个,并且该第二热塑性聚合物已通过热进行处理来改变该熔化温度、该再结晶温度以及该熔化焓中的至少一个。61根据权利要求60所述的实体物体,其中该第一和第二聚合物已一起通过热进行处理。62一种用于制备根据权利要求1所述的用于添加剂制造的相对于未处理。
16、的材料具有变窄的熔化曲线、处于粉状形式的材料的方法,该方法包括从一个指定的温度开始,将一种热塑性聚合物加热来改变熔化温度TM、再结晶温度TRC以及熔化焓HM中的至少一个。63根据权利要求62所述的方法,其中该加热包括在一个指定的压力下加热该热塑性聚合物,其中该指定的压力实质上高于在海平面的大气压。64根据权利要求63所述的方法,其中加热该热塑性聚合物包括在惰性气体,优选氮气气氛下在该指定的压力下加热该热塑性聚合物。65根据权利要求62所述的方法,其中加热该热塑性聚合物包括在指定的温度下加热该热塑性聚合物一段指定的持续时间。66根据权利要求62所述的方法,其中将该热塑性聚合物通过在一个烘箱中加热。
17、暴露于温度T。67根据权利要求62所述的方法,其中该热塑性聚合物通过用电磁辐射或粒子辐射照射暴露于该温度T。68根据权利要求62所述的方法,其中该热塑性聚合物通过用IR辐射或微波辐射照射暴露于该温度T。69根据权利要求62所述的方法,其中达到该温度T并保持该温度T的热能部分地或完全地凭借机械处理供应到该聚合物。70根据权利要求62所述的方法,其中该热塑性聚合物通过在惰性气体气氛中在流化床上使其加热暴露于温度T。71根据权利要求62所述的方法,其中该指定的温度是接近熔化起始,并且其中该熔化起始是该聚合物在通过热进行处理之前熔化的起始发生时的温度。72根据权利要求62所述的方法,其中加热该热塑性聚。
18、合物包括在指定的温度下通过逐渐增加该聚合物的温度到它接近熔化起始时加热该热塑性聚合物。73根据权利要求62所述的方法,其中加热该热塑性聚合物包括在将其保持在流化状态时加热该热塑性聚合物。74根据权利要求62所述的方法,其中加热该热塑性聚合物包括加热该热塑性聚合物至少两次,包括至少第一次在一个第一指定的温度下持续一个第一指定的持续时间;权利要求书CN104169328A5/5页6以及第二次在一个第二指定的温度下持续一个第二指定的持续时间。75根据权利要求74所述的方法,其中该第一指定的温度是不同于该第二指定的温度。76根据权利要求74所述的方法,其中该第一指定的持续时间是不同于该第二指定的持续时。
19、间。77根据权利要求62所述的方法,其中加热该热塑性聚合物包括加热该热塑性聚合物以增加该熔化温度与该再结晶温度和/或该熔化焓之间的差。78根据权利要求62所述的方法,其中该熔化温度是当该热塑性聚合物第一次熔化时的一个第一熔化温度,其中该熔化温度是当该热塑性聚合物第二次熔化时的一个第二熔化温度,并且其中加热该热塑性聚合物包括加热该热塑性聚合物以增加该第一熔化温度与该第二熔化温度之间的差。79根据权利要求62所述的方法,其中加热该热塑性聚合物包括加热该粉末以增加对于该聚合物来说熔化的起始发生时的温度。80根据权利要求62所述的方法,其中加热该热塑性聚合物包括加热该热塑性聚合物以降低对于该聚合物来说。
20、再结晶的起始发生时的温度。81根据权利要求62所述的方法,其中该至少一种热塑性聚合物是聚酰胺,选自聚酰胺6、聚酰胺11、聚酰胺46、聚酰胺66、聚酰胺1010、聚酰胺1012、聚酰胺1112、聚酰胺1212、其共聚物,或其他半芳香族聚酰胺,包括聚酰胺PA6T/6I、聚己二酰间苯二甲胺PAMXD6、聚酰胺6/6T、聚酰胺PA6T/66、以及PA4T/46。82根据权利要求62所述的方法,其中该至少一种热塑性聚合物是聚酰胺12。83根据权利要求62所述的方法,其中该至少一种热塑性聚合物或共聚物是选自聚乙烯的组中的一种聚烯烃。84根据权利要求62所述的方法,其中该至少一种热塑性聚合物或共聚物是选自聚。
21、丙烯的组中的一种聚烯烃。85根据权利要求62所述的方法,其中该至少一种热塑性聚合物是聚酰胺6。86根据权利要求62所述的方法,其中该至少一种热塑性聚合物是聚酰胺66。87根据权利要求62所述的方法,其中该至少一种热塑性聚合物是聚酰胺46。88根据权利要求62所述的方法,其中该至少一种热塑性聚合物是聚酰胺11。89根据权利要求62所述的方法,其中该至少一种热塑性聚合物是PLATAMIDM1757。90根据权利要求62所述的方法,其中该材料包括至少第一和第二热塑性聚合物,并且其中加热该热塑性聚合物包括加热该第一热塑性聚合物以改变以下各项中的至少一个该熔化温度、该再结晶温度以及该熔化焓;以及加热该第。
22、二热塑性聚合物以改变以下各项中的至少一个该熔化温度、该再结晶温度以及该熔化焓。91根据权利要求90所述的方法,其中加热该热塑性聚合物包括一起加热该第一和第二热塑性聚合物。权利要求书CN104169328A1/14页7使用预处理的材料进行激光烧结的方法和系统背景0001在此的披露内容总体上涉及基于粉末的添加剂制造,并且特别涉及一种使用预处理的材料热诱导的烧结或熔化用于添加剂制造的方法和系统。0002一种用于基于粉末的添加剂制造的商业使用方法是选择性激光烧结“SLS”处理。此方法对于三维物体的实体自由成形制造是有用的。对于SLS处理,可行的材料包括聚合物如尼龙类型材料。然而,更广泛范围的此类材料是。
23、所希望的。附图的几个视图的简要说明0003图1是示例性实施例的SLS系统系统100的透视示意图。0004图2是图1的系统的透视示意剖视图。0005图3是一种第一材料的第一实例差示扫描量热法“DSC”曲线,示出了该第一材料的熔化曲线和再结晶曲线。0006图4是一种第二材料的第二实例DSC曲线,示出了该第二材料的熔化曲线和再结晶曲线。0007图51、52、53、以及54示出了一种示例性实施例的处理系统系统500。0008图6是EVONIK尼龙12材料的样品的一个实例DSC曲线。0009图7是ARKEMAORGASOL2003尼龙12材料的样品的一个实例DSC曲线。0010图8是在根据示例性实施例的。
24、第一形式处理之后图7的材料的一个实例DSC曲线。0011图9是图6的材料、图7的材料、以及图8的材料彼此相比的一个实例DSC曲线。0012图10是在根据示例性实施例的第二形式预处理之后图7的材料的一个实例DSC曲线。0013图11是在根据示例性实施例的第三形式预处理之后图10的材料的一个实例DSC曲线。0014图12是在根据示例性实施例的第四形式预处理之后图7的材料的一个实例DSC曲线。0015图13是在根据示例性实施例的第五形式预处理之后图7的材料的一个第一实例DSC曲线。0016图14是ARKEMAORGASOL2002尼龙12材料的样品的一个实例DSC曲线。0017图15是在根据示例性实。
25、施例的第六形式预处理之后图14的材料的一个实例DSC曲线。0018图16是在根据示例性实施例的第七形式预处理之后图14的材料的一个实例DSC曲线。0019图17是在根据示例性实施例处理之前和之后,FARSOONPA3尼龙材料的一个实例DSC曲线。0020图18是在根据示例性实施例处理之前和之后,尼龙46材料的一个实例DSC曲线。0021图19是在根据示例性实施例处理之前和之后,NYLOTEK尼龙6材料的一个实例说明书CN104169328A2/14页8DSC曲线。0022图20是在根据示例性实施例处理之前和之后,尼龙6材料ARKEMAORGASOLES1002的一个实例DSC曲线。0023图2。
26、1是在根据示例性实施例处理之前和之后,聚丙烯材料聚丙烯A的一个实例DSC曲线。0024图22是在根据示例性实施例处理之前和之后,聚丙烯材料聚丙烯B的一个实例DSC曲线。0025图23是在根据示例性实施例处理之前和之后,聚乙烯材料PETROTHENEPEHDBM的一个实例DSC曲线。0026图24是在根据示例性实施例处理之前和之后,聚酰胺三聚物,PLATIMIDM1757聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺12的一个实例DSC曲线。0027图25是在系统100操作温度下具有熔化的部分的PLATIMIDM1757的一个实例DSC曲线。详细说明0028图1是示例性实施例的SLS系统总体上在100上指示的透视。
27、示意图。图2是系统100的透视示意性剖视图。该系统100通过处理粉末材料形成物体。如图1所示,系统100包括至少一个部分床102、一个用于将能量引导到该部分床102的顶表面106上的能量引导机构104例如,CO2激光器、一个用于将未熔合的粉末的平整层从盒110分布到该部分床102的进料机构108例如,辊、叶片或其他涂布器、以及一个用于系统100的自动控制操作的计算机112。为了清楚起见,图1没有示出系统100的计算机112与其他组件之间的不同连接。反过来,计算机112响应于来自人类用户图1中未示出的指令来操作。0029在示例性实施例中,部分床102位于氧控制的柜或室中,并且系统100保持部分床。
28、102上的粉末的适合的温度例如,用加热器。在顶表面106上的粉末的第一层内,响应于来自计算机112的信号A能量引导机构104引导能量击中如图2所示的截面区域204内的粉末202;B此类引导的能量使截面区域204的温度升高到足以使截面区域204内的粉末202软化并熔合在一起,以便成为如图2所示的熔合的粉末206;以及C以相同的方式,操作该系统100以选择性地熔合在一个或多个其他截面区域内的粉末以形成一种物体的第一层,这是由计算机112指定的。在一个实例中,此类熔合是通过软化粉末的颗粒的外表面例如,通过部分地熔化它们,以便它们彼此熔合或“粘附”,不论它们是否完全熔化来实现。0030在系统100形成。
29、物体的第一层后,该系统100A通过指定的层厚度降低部分床102;B通过进一步指定的层厚度提高进料粉末的盒110;C用进料机构108,平滑地将盒110的粉末的第二层分布例如,扩散到粉末的第一层上;以及D选择性地熔合一个或多个截面区域内的粉末以形成该物体的第二层在粉末的第二层内并将该物体的第二层熔合到该物体的第一层。以同样的方式,系统100重复此过程以形成该物体的多个连续层在粉末的连续层内,直到形成该物体的整个形状。因此,系统100执行激光烧结作为添加剂层数字制造技术,其中该系统100反复A在一个水平面上,分散多个粉末的层,这些层共同形成如图2所示的粉末床208;并且B使用能量引导机构104例如,。
30、红外激光束或电子束来选择地熔合例如,烧结这些层内的截面区域。说明书CN104169328A3/14页90031该物体或“部分”是一种三维实体物体,并且这些层是相对薄的例如,典型地小于0010英寸每层。在物体形成过程中,剩余的未熔合的例如,未烧结的粉末将其从该物体中排除保持在适当的位置以物理地支持这些不同的粉末层。形成该物体的整个形状后,将剩余的未熔合的粉末从该物体分离。因此,剩余的未熔合的粉末是足够软性以从该粉末回收烧结的物体。在一个实例中,将剩余的未熔合的粉末处理例如,部分地重复使用、和/或与新鲜的粉末共混来用于制造另一种物体。0032优选地,该物体是有用的、具有所希望的尺寸和形状、并且具有。
31、为了实现物体的预期目的的其他特性如强度、延展性、硬度和电导。为了制造原型或功能物体,系统100的成功使用部分地依赖于粉末的熔化行为。例如,物体的特性是受粉末的基体材料、与那些基体材料共混的成分、以及系统100的操作条件的影响。0033在该物体的形成过程中,系统100保持粉末床208在指定的温度下,这样使得当更多的层被添加到粉末床208中并且选择性地熔化时熔合的粉末206保持部分地熔融。例如,如果系统100保持对于粉末床208太低的温度例如,太接近此类粉末的再结晶点,那么熔合的粉末206可能太快返回到固体状态或“再结晶”,这可能造成形成的物体弯曲或变形。然而,如果系统100保持对于粉末床208太。
32、高的温度例如,太接近此类粉末的熔点,那么剩余的未熔合的粉末可能部分地熔化,这可能会增加从所形成的物体分离剩余的未熔合的粉末的相对难度。0034优选地,对于SLS处理,粉末具有在粉末熔化“TM”的温度与粉末再结晶“TRC”的温度之间的相对大的正差。例如,在物体的形成过程中,如果粉末床208具有在TM与TRC之间的相对大的正差TTMTRC,那么更容易地操作该系统100以保持合适的温度使得A保持熔合的粉末206部分地熔融,这样使得所形成的物体不太可能弯曲或变形;并且B同时,避免剩余的未熔合的粉末部分熔化,这样使得该剩余的未熔合的粉末更容易从所形成的物体分离。0035图3是第一粉末的第一实例DSC曲线。
33、,示出了该第一粉末的熔化曲线和再结晶曲线。在图3的熔化曲线上,点A标记了第一粉末发生熔化的起始时的温度“熔化起始”或“TMO”,并且点B标记了第一粉末的熔化能量峰的温度“熔化峰”或“TM”。在图3的再结晶曲线上,点C标记了第一粉末发生再结晶的起始时的温度“再结晶起始”或“TRO”,并且点D标记了第一粉末的再结晶能量峰的温度“再结晶峰”或“TRC”。如果第一粉末具有在点A与点C之间的相对大的正差,以及在点B与点D之间的相对大的正差,那么该第一粉末是相对地非常适合于在系统100中使用的。0036图4是第二粉末的第二实例DSC曲线,示出了该第二粉末的熔化曲线和再结晶曲线。在图4的熔化曲线上,点A标记。
34、了第二粉末的熔化起始TMO,并且点B标记了第二粉末的熔化峰TM。在图4的再结晶曲线上,点C标记了第二粉末的再结晶起始TRO,并且点D标记了第二粉末的再结晶峰TRC。0037第二粉末包括在材料物质基础上在彼此不同的温度下趋向于熔化和再结晶的多个结晶形态。在图4的实例中,此类变化导致点A与点C之间的负差。因此,图4示出了区域1,该区域是在该第二粉末的熔化与该第二粉末的再结晶相重叠的温度范围内。类似地,图4示出了区域2,该区域是在该第二粉末的再结晶与该第二粉末的熔化相重叠的温度范围内。经常,点A与C点之间的这种负差将使第二粉末相对不适合于在系统100中使用。然说明书CN104169328A4/14页。
35、10而,如果区域1和区域2中都是相对小的,那么第二粉末可能适合于在系统100中使用。0038在一些情况下,一种商业的烧结材料具有A当该材料第一次被熔化时的一个第一TM“TML”;以及当该材料第二次或后续被熔化时B一个比TML低的第二TM“TM2”。操作该系统100以加热此类材料至低于TM1、但接近TM2的温度,这样使得所形成的物体保持在熔融的或部分熔融的状态而不熔化剩余的未熔合的粉末,因为所形成的物体已经通过能量引导机构104被第一次熔化。0039至少一种相对良好的商业烧结粉末包括在比此类粉末的本体更低的温度下熔化的材料。如果一种粉末包括在比此类粉末的本体更低的温度下熔化的材料,那么A这种更低。
36、的温度被提及作为熔化起始“TMO”;并且B如果TRC与TMO之间的差太小,那么此类粉末是相对不适合于在系统100中使用。0040优选地,商业烧结粉末具有A其TM与TRC之间的相对大的正差;B比其TML低的TM2;以及C其TMO与TM之间的相对小的差,这样使得没有粉末过早地熔化这将导致剩余的未熔合的粉末也部分地熔化并熔合在一起。0041对于SLS处理,EOSPA2201是一种合适的双熔点的材料。该材料是从德国的高科技公司EOSGMBH可获得的。此外,3DSYSTEMS公司美国公司以产品名称“DURAFORMPA”供应该材料。该材料具有至少两种结晶状态。例如,如果此类材料没有被预先熔化,那么此类材。
37、料的DSC示出A其熔化温度“第一熔化峰”或“TML”通常是约186;以及B在冷却时,它在约145下再结晶。通过比较,如果此类材料已经被预先熔化,那么此类材料的DSC示出其熔化温度“第二熔化峰”或“TM2”已经下降至约178并且其第二熔化峰起始温度“TMO2”已经下降至约172。0042传统的SLS材料的实例以及它们的熔化行为在下表中示出0043正如从表中看出并通过在系统100中处理所证实,DURAFORMPAPA2200/PA2201材料更容易成功地生产部件。ARKENAARILSAND80是一种使用系统100相对难以处理的材料。在上表中给出的温度测量是根据ASTMD341803通过差示扫描量。
38、热法聚合物的转变温度和熔化焓以及结晶焓的标准测试方法使用TA仪器TAQ10DSC工具产生的。为了评价TM、TRC、起始点以及熔化焓HM,使用了标准铝盘并且加热和冷却按如下进行1在40下平衡,2以10/MIN升至215,3保持等温5分钟,4以10/MIN降至说明书CN104169328A105/14页1150,5保持等温1分钟,并且然后6以10/MIN升至250。0044半结晶材料如聚合物可以具有与彼此共存的不同的结晶状态。系统500处理了例如,通过加热或退火形成粉末或粉末本身的聚合物。图51是这种处理系统的一个实例的透视图。这种处理发生在特定的温度、压力和持续时间。这种处理改变了此类聚合物的结。
39、晶状态,这进而又提高了它们在系统100中使用的相对适合性例如,增加了SLS的可加工性的温度范围。在一个实例中,这种处理改变了此类聚合物的不同结晶状态的比例,从而导致此类聚合物的熔化和再结晶温度的可观察到的变化。0045在系统500中,提供一个材料源501。将材料通过容器503的材料传递系统502例如一个泵、输送机、或类似这样的设备放入该容器中。材料通过入口510进入容器503。然后使用热传递装置505将从热源504产生的热量施用到容器中的材料上。此类热源的实例包括,但不限于,加热油和/或电加热器。热传递装置的实例包括,但不限于,用于在容器的外部循环一种加热的流体例如,诸如气体或油的容器周围的可。
40、任选的护套,和/或使用直接施加到容器的外表面上的加热元件例如电加热元件。在一个实施例中,系统500在接近从材料源501供应的材料的TMO的温度下处理此类聚合物。在这样的温度下,系统500还可以使用搅拌器或搅拌装置506保持此类材料处于流化状态例如,搅动的或搅拌的,这样使得如果该材料是粉末或类似的晶粒大小的材料,此类材料基本上避免结块或者粘在一起。这样的搅动可以采取许多种形式,实例包括,但不限于,通过气体源508的加压气体流或使用机械搅拌或搅动装置如由电源507供电的混合器叶片流化。此外,这种流化总体上促进了在大量被处理的此类材料中更均匀的温度分布,从而产生从系统500输出的更一致的最终材料。系。
41、统500的一个实施例还可以提供进入容器的气体入口509,以从气体源508提供或者惰性气体来防止材料的氧化和/或提供在容器中用于该处理的压力。系统500还提供了一种通过出口511和附加的材料传递装置502从容器503除去处理过的材料513的手段。任选地可以将这种材料传递到材料储存装置514,例如另一个容器。处理过程可以是通过一种附加的控制或计算机装置512充分自动化和控制的,管理以下各项中的任何一个或全部时间、温度、压力、搅动、气体流量、热量、和或流入或流出处理容器的材料。0046系统500的多个实施例及其用于产生在系统100中使用的相对更适合的材料是可能的。系统500可以被配置为处理处于多种形。
42、式的材料,如不同大小的球状、片状、和或粉状。处理过程也可以被施用到在系统100中使用的制备粉状材料的方法的不同阶段的材料上。0047图52示出了在制备适合于在系统100中使用的粉末中使用系统500的方法流程图的一个实例。在此方法中,提供了一种原料601。此原料可以是不同大小的粒状、片状、和或粉状。在使用混配机和挤出机等其他类似这样的装置603通过混配或熔化混合以及挤出原料601和添加剂602的通常已知的惯例处理之前,将不同的添加剂602混合到原料601中可能是有利的。此输出的混配材料604在系统100或在利用粉末的类似这样的添加剂制造方法中可以是有利的,因为当该材料通过过程605和606被转化。
43、成可用的粉末形式时,相比常规的干混或使原料和添加剂混合在一起,可以具有使添加剂和或其他原料混合地非常均匀,以得到通过系统100产生的部件的物理或材料特性性能的更好的均匀性。0048输出的混配材料604在通过系统500处理之前或之后可以通过粉末化装置605粉说明书CN104169328A116/14页12末化。此类粉末化装置605的实例包括,但不限于,例如通常实施的技术如研磨或碾磨。这种方法典型地产生不规则大小和形状的颗粒,这些颗粒可以任选通过任意数量的通常可用的颗粒磨圆过程在步骤606中磨圆和/或通过常见且众所周知的方法如在步骤607中的机械筛分或空气分级按粒径分类。处于粉末形式或其他形式的额。
44、外的添加剂609或原料610可通过共混或其他干式混合方法在步骤608中加入并且在任何点过程605、606、和/或607可以单独或以任何组合反复。在任何点上,粉末化的、成形的、分类的、和/或额外地混合或共混的任何材料可被送至处理系统500进行处理。系统500的输出材料513可以通过系统500进行多重重复处理,送至粉末化或者进一步与附加的添加剂或原料混配和或输出用于系统100使用。0049系统500的用途的其他实施例在图53中示出。在此实施例中,图51的容器503已被改为一个管701。此管包含一个材料传递机构702如一个螺旋输送器或输送机来使粉末逐渐向下移动管的长度。以这种方式,材料停留在管701。
45、持续由传递机构的速度和管长度所控制的一段处理时间长度。管701使用热传递机构703和热源704如在系统500中加热。材料传递机构的功率是通过一个功率源705来提供并且准备用于材料传递装置流入和流出该管。如在图51中,管容器701可以从气体源供应气体并且由计算机512来控制整个系统。0050在系统500的另一个应用中,处理过的输出材料513使用材料传递装置502通过入口810进入容器800被传递到在图54中示出的储存容器800中。储存容器可以是重绝缘的以保持该处理过的输出材料在相对高的温度下持续一段长的时间。材料可以偶尔使用第二材料传递装置502通过在容器800中的出口811被传递到系统500的。
46、加热容器503以被再加热到所希望的温度。如在图51中,储存容器800可以设置一个气体源808和一个气体入口809以便保持容器800内的惰性气氛。从系统800容器的输出可以在任何时间被传递到进一步的处理用于粉末化、按尺寸制造SIZING、成形、额外的混合或共混其他原料或添加剂,和/或包装用于在系统100中使用。整个过程可以由计算机512任选地进行控制。0051在以上的方式中,系统500通过以下一项或多项的任意组合提高了粉末的熔化和再结晶温度A通过提高粉末的TM增加了粉末的TM与TRC之间的差;B提高降低粉末的TRC增加了粉末的TM与TRC之间的差;C增加了粉末的TM1与TM2之间的差;D增加了粉。
47、末的TM1与TRC之间的差;E提高了粉末的TMO;以及F降低了粉末的TRO。因此,这些示例性实施例A使一些粉末更适合于SLS处理例如,更易于通过SLS处理,即使此类粉末已经相对适合于SLS处理;并且B使一些粉末相对适合于SLS处理,即使此类粉末还未相对适合于SLS处理。0052作为第一实例,在氮气气氛下在密闭的容器中,系统500预处理ARKEMAORGASOL批号LOT265“ORGASOL2003样品”材料的样品,这是ARKEMAORGASOL2003材料。ARKEMAORGASOL2003材料是从法国的阿科玛ARKEMA公司可获得的尼龙12粉末。对于SLS处理,ARKEMAORGASOL2。
48、003材料是相对难以使用的,尤其是当与更常用的材料例如,EOSPA2201、EOSPA2200、3DSYSTEMSDURAFORMPA相比较时。可商购的SLS粉末的很大比例包括EOSPA2201、EOSPA2200、以及3DSYSTEMSDURAFORMPA材料作为基础聚合物组分。0053图6是EOSPA2201批号919577“EOSPA2201样品”材料的样品的一个实例说明书CN104169328A127/14页13DSC曲线。图6是ORGASOL2003样品材料的一个实例DSC曲线。如在图5和6中所示,EOSPA2201样品材料具有比竞争ORGASOL2003样品材料的熔化峰TM1图7高。
49、几度的熔化峰TM1图5。上面呈现的温度测量是根据ASTMD341803通过差示扫描量热法聚合物的转变温度和熔化焓以及结晶焓的标准测试方法使用TA仪器TAQ10DSC工具产生的。为了评价TM、TRC、起始点以及熔化焓HM,使用了标准铝盘并且加热和冷却按如下进行1在50下平衡,2以10/MIN升至215,3保持等温5分钟,4以10/MIN降至50,5保持等温1分钟,并且然后6以10/MIN升至250。0054图8是在此类材料在氮气氛下在密闭的容器中在166至168下通过系统500用热“热处理的”进行预处理在18小时与88小时之间变化的持续时间之后,ORGASOL2003样品材料的一个实例DSC曲线。如图7和下表所示,这种预处理改善了ORGASOL2003样品材料的SLS的可加工性的温度范围。上面呈示的温度测量是根据ASTMD341803通过差示扫描量热法聚合物的转变温度和熔化焓以及结晶焓的标准测试方法使用TA仪器TAQ10DSC工具产生的。为了评价TM、TRC、起始点以及熔化焓HM,使用了标准铝盘并且加热和冷却按如下进行1在50下平衡,2以10/MIN升至215,3保持等温5分钟,4以10/MIN降至50,5保持等温1分钟,并且然后6以10/MIN升至250。0055如图8和上表所示,ORGASOL2003样品材。