IPC分类号：
D01F1/10 | D01F8/04 | B33Y70/10 | B29C64/118 | D01F8/16 | D01F6/66 | B29C48/05
当前申请(专利权)人地址：
德国莱茵河畔路德维希港
发明人：
P·范德沙夫 | B·因德比兹恩 | M-C·赫尔曼 | M·舍默尔
摘要：
本发明涉及一种包含含无机粉末(IP)的芯材料(CM)的纤丝，并且芯材料(CM)涂覆有包含热塑性聚合物的壳材料(SM)层。此外，本发明涉及一种制备所述纤丝的方法，以及三维物体及其制备方法。
技术问题语段：
如何制备一种用于基于挤出的增材制造系统的新型纤丝，以制造三维物体？
技术功效语段：
本发明提供了一种新型纤丝，用于基于挤出的增材制造系统中。该纤丝包含涂覆有壳材料的芯材料，其中芯材料包含无机粉末和粘合剂。通过使用这种纤丝，可以减少热塑性材料的使用量，并且可以提高制造三维物体的效率和精度。此外，本发明还提供了一种制备该纤丝的方法和使用该纤丝制造三维物体的方法。
权利要求：
1.一种通过熔丝制造方法制造三维生坯的方法，其至少包括步骤(a)、(b)、(c)：
(a)将线轴上的纤丝提供给喷嘴，
(b)将纤丝加热至温度(TM)，
(c)使用基于层的增材技术将步骤(b)中获得的加热的纤丝沉积在构建室中以形成三维坯体；
其中所述纤丝为涂覆有壳材料(SM)层的芯材料(CM)的纤丝，其中：
芯材料(CM)包含组分a)-c)：
a)基于芯材料(CM)总体积为30-80体积％的至少一种无机粉末(IP)，
b)基于芯材料(CM)总体积为20-70体积％的包含组分b1)的至少一种粘合剂(B)，
b1)至少一种聚合物(P)，
c)基于芯材料(CM)总体积为0-20体积％的至少一种添加剂(A)，
其中所述至少一种聚合物(P)为聚甲醛(POM)均聚物或聚甲醛(POM)共聚物；并且其中聚甲醛(POM)均聚物的至少一些OH端基被封闭，
其中无机粉末(IP)为选自金属、金属合金和陶瓷材料中的至少一种无机材料的粉末，
并且壳材料(SM)包含组分d)-f)：
d)基于壳材料(SM)的总体积为75-100体积％的至少一种热塑性聚合物(TP)，
e)基于壳材料(SM)的总体积为0-20体积％的至少一种无机粉末(IP)，
f)基于壳材料(SM)的总体积为0-25体积％的至少一种添加剂(A)，其中壳材料(SM)层的厚度为0.05-0.5mm。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)中的温度(TM)为140-240℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(c)之后实施步骤(d)，其中将至少一部分粘合剂(B)或至少一部分壳材料(SM)从三维生坯中除去，从而形成三维褐坯。
4.根据权利要求3所述的方法，其中在步骤(d)中：
i)通过酸处理除去粘合剂(B)或壳材料(SM)，或
ii)在比粘合剂(B)或壳材料(SM)的熔点低的温度下除去粘合剂(B)或壳材料(SM)。
5.根据权利要求3所述的方法，其中步骤(d)之后为步骤(e)，其中将三维褐坯烧结以形成三维烧结体。
6.根据权利要求1所述的方法，其中粘合剂(B)：
i)包含基于粘合剂总重量为50-96重量％的至少一种聚合物(P)。
7.根据权利要求1所述的方法，其中粘合剂(B)进一步包含组分b2)或b3)：
b2)至少一种聚烯烃(PO)，
b3)至少一种选自聚醚、聚氨酯、聚环氧化物、聚酰胺、乙烯基芳族聚合物、聚乙烯基酯、聚乙烯基醚、聚(甲基)丙烯酸烷基酯及其共聚物的其他聚合物(FP)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中粘合剂(B)包含基于粘合剂(B)的总重量为2-35重量％的组分b2)或基于粘合剂(B)的总重量为2-40重量％的组分b3)。
9.根据权利要求1所述的方法，其中：
i)步骤(a)中提供的纤丝的直径为1.5-3.5mm，或
ii)芯材料的直径为1.5-3.0mm，或
iii)壳材料(SM)层的厚度为0.09-0.3mm，或
iv)无机粉末(IP)的粒度为0.1-80μm。
10.根据权利要求1所述的方法，其中组分b1)中的聚合物(P)为聚甲醛(POM)共聚物，其通过聚合如下单体而制备：
-至少50摩尔％的甲醛源(b1a)，
-0.01-20摩尔％的至少一种通式(II)的第一共聚单体(b1b)：
其中：
R1-R4彼此独立地各自选自H、C1-C4烷基和卤素取代的C1-C4烷基；
R5选自化学键、(–CR5aR5b–)基团和(-CR5aR5bO–)基团，
其中：
R5a和R5b彼此独立地各自选自H和未取代的或至少单取代的C1-C4烷基，
其中取代基选自F、Cl、Br、OH和C1-C4烷基；
n为0、1、2或3；
和
-0-20摩尔％的至少一种选自式(III)化合物和式(IV)化合物的第二共聚单体(b1c)：
其中：
Z选自化学键、(-O-)基团和(-O-R6-O-)基团，
其中R6选自未取代的C1-C8亚烷基和C3-C8亚环烷基。
11.根据权利要求1所述的方法，其中：
i)步骤(a)中提供的纤丝的直径为2.0-3.1mm，或
ii)芯材料的直径为1.9-2.7mm，或
iii)壳材料(SM)层的厚度为0.1-0.25mm，或
iv)无机粉末(IP)的粒度为0.5-50μm。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种聚合物(P)为聚甲醛(POM)三元共聚物。
13.一种通过根据权利要求1所述的方法制备的三维生坯。