Composiciones y procedimiento para su utilización en impresión tridimensional de modelos.

Composición que comprende:

una combinación de, como mínimo,

un oligómero acrílico y, como mínimo, un monómero acrílico;

como mínimo, un fotoiniciador;

como mínimo, un agente tensoactivo; y

como mínimo, un estabilizante;

en la que dicha composición tiene una primera viscosidad entre 80 y 300 mPa·s (cps) a temperatura ambiente y unasegunda viscosidad inferior a 20 mPa·s (cps) a una segunda temperatura superior a 60ºC, después de radiación, lacomposición tiene como resultado un material sólido y la composición está destinada a su utilización en lafabricación de objetos tridimensionales por un procedimiento de dispensación selectiva.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10181371.

Solicitante: Stratasys Ltd.

Inventor/es: GOTHAIT,HANAN, NAPADENSKY,EDUARDO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B29C67/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B29 TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL.B29C CONFORMACIÓN O UNIÓN DE MATERIAS PLÁSTICAS; CONFORMACIÓN DE MATERIALES EN ESTADO PLÁSTICO, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR; POSTRATAMIENTO DE PRODUCTOS CONFORMADOS, p. ej. REPARACIÓN (fabricación de preformas B29B 11/00; fabricación de productos estratificados combinando capas previamente no unidas para convertirse en un producto cuyas capas permanecerán unidas B32B 37/00 - B32B 41/00). › Técnicas de conformación no cubiertas por los grupos B29C 39/00 - B29C 65/00, B29C 70/00 o B29C 73/00.
  • B41M3/00 B […] › B41 IMPRENTA; MAQUINAS COMPONEDORAS DE LINEAS; MAQUINAS DE ESCRIBIR; SELLOS.B41M PROCESOS DE IMPRESION, DE REPRODUCCION, DE MARCADO O COPIADO; IMPRESION EN COLOR (corrección de errores tipográficos B41J; procedimientos para aplicar imágenes transferencia o similares B44C 1/16; productos fluidos para corregir errores tipográficos C09D 10/00; impresión de textiles D06P). › Procesos de impresión para trabajos impresos de un tipo particular, p. ej. motivos (dibujos particulares en sí B44F; fabricación de circuitos impresos utilizando técnicas de impresión H05K 3/12).
  • C08F2/46 QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08F COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES QUE IMPLICAN UNICAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (producción de mezclas de hidrocarburos líquidos a partir de hidrocarburos de número reducido de átomos de carbono, p. ej. por oligomerización, C10G 50/00; Procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la síntesis de un compuesto químico dado o de una composición dada, o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P; polimerización por injerto de monómeros, que contienen uniones insaturadas carbono-carbono, sobre fibras, hilos, hilados, tejidos o artículos fibrosos hechos de estas materias D06M 14/00). › C08F 2/00 Procesos de polimerización. › Polimerización iniciada por energía ondulatoria o radiación corpuscular.
  • C08F2/50 C08F 2/00 […] › con agentes sensibilizantes.
  • G03C9/08 FISICA.G03 FOTOGRAFIA; CINEMATOGRAFIA; TECNICAS ANALOGAS QUE UTILIZAN ONDAS DISTINTAS DE LAS ONDAS OPTICAS; ELECTROGRAFIA; HOLOGRAFIA.G03C MATERIALES FOTOSENSIBLES PARA FOTOGRAFIA; PROCESOS FOTOGRAFICOS, p. ej. PROCESOS CINEMATOGRAFICOS, DE RAYOS X, EN COLORES o ESTEREOFOTOGRAFICOS; PROCESOS AUXILIARES EN FOTOGRAFIA (procesos fotográficos caracterizados por el uso o la manipulación de aparatos, pueden ser clasificados en sí en la subclase G03B o ver G03B). › G03C 9/00 Procesos estereofotográficos o análogos. › que producen imágenes de tres dimensiones.

PDF original: ES-2432645_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Composiciones y procedimiento para su utilización en impresión tridimensional de modelos

SECTOR DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere al modelado tridimensional (3D) de manera general, y a procedimientos y composiciones para utilizar, en particular, en la impresión 3D de estructuras complejas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La impresión 3D, que funciona constituyendo piezas por capas, es un procedimiento utilizado para la construcción de modelos 3D. La impresión 3D es flexible y relativamente rápida, permitiendo la producción de piezas y herramientas prototipo directamente a partir, por ejemplo, de un modelo CAD.

La impresión 3D posibilita al fabricante obtener un modelo 3D completo de cualquier producto propuesto antes de preparar las herramientas, reduciendo por lo tanto, posiblemente de manera sustancial, el coste de las herramientas, y conduciendo ello a una mejor sincronización entre diseño y fabricación. También se puede obtener un producto de menor coste y mejor calidad.

Se han desarrollado varios sistemas para informatizar la impresión 3D. En la patente US Nº 6.259.962 de los propietarios de la presente solicitud, se describe un aparato y un procedimiento para impresión de modelos 3D. La patente US Nº 6.259.962 describe un aparato que incluye un cabezal de impresión que tiene una serie de toberas, un dispensador conectado al cabezal de impresión para dispensar selectivamente material de interfaz por capas y

medios de curado para curar opcionalmente cada una de las capas depositadas. La profundidad de cada una de las capas depositadas es controlable al ajustar selectivamente la salida de cada una de la serie de toberas.

En la patente US Nº 6.658.314 de los propietarios de la presente invención, se describe un aparato y un procedimiento para la impresión 3D de modelos. Dicha patente US Nº 6.658.314 describe un sistema y un procedimiento para la impresión de modelos 3D complejos utilizando materiales de interfaz que tienen diferentes durezas o elasticidades y mezclando los materiales de interfaz de cada uno de los cabezales de impresión para controlar la dureza del material que forma el modelo 3D. Las capas de construcción del modelo se forman a partir de material de interfaz que tiene un diferente módulo de elasticidad (mayor dureza) que el material utilizado para formar las capas desprendibles (y de soporte) , permitiendo de esta manera la formación de estructuras complejas.

Las tintas curables por radiación se dan a conocer en las patentes US Nº 4.303.924, 5.889.084, y 5.270.368. La patente US Nº 4.303.924 da a conocer composiciones curables por radiación para impresión por chorros de gotitas que contienen material insaturado etilénicamente, multifuncional, material insaturado etilénicamente monofuncional, un reactivo sinérgico, un tinte colorante y una sal soluble en aceite. La patente US Nº 5.889.084 da a conocer una composición de tinta curable por radiación para impresión por chorro de tinta, que comprende un monómero u oligómero catiónicamente fotoreactivo de epoxi o de vinil éter, un fotoiniciador catiónico y un agente de coloración. La patente US Nº 5.270.368 da a conocer una composición de tinta curable por UV para impresión por chorros de tinta, que comprende una formulación de resina que tiene, como mínimo, dos componentes de acrilato, un fotoiniciador y un soporte orgánico.

Las composiciones de tinta que se dan a conocer en estas referencias son formuladas para su utilización en la impresión por chorros de tinta. Las composiciones para impresión por chorros de tinta son formuladas de modo distinto para composiciones para la construcción de modelos 3D y, por lo tanto, tienen diferentes propiedades. Por ejemplo, la alta viscosidad a temperatura ambiente es una propiedad deseable para objetos 3D, y por lo tanto, las composiciones para la construcción de modelos 3D se diseñan para tener una elevada viscosidad a temperatura ambiente. Como contraste, composiciones para impresión por chorros de tinta son diseñadas de manera que tengan baja viscosidad a temperatura ambiente para funcionar satisfactoriamente en el proceso de impresión. Ninguna de las referencias mencionadas da a conocer composiciones especialmente formuladas para impresión en 3D.

Se dan a conocer tintas curables por radiación para objetos 3D en la patente US Nº 5.705.316. La patente US Nº 5.705.316 da a conocer compuestos que tienen, como mínimo, un grupo vinil éter, que también contienen en la molécula, como mínimo, otro grupo funcional, tal como un grupo epoxi o un grupo acrilato; composiciones que comprenden estos compuestos y procedimientos para la producción de objetos en 3D utilizando estas composiciones. Los compuestos del documento US Nº 5.705.316 son moléculas complejas que no se encuentran fácilmente a disposición y, por lo tanto, requieren ser sintetizadas de manera especial, lo que produce costes y necesidad de tiempo adicionales.

Ninguna de las referencias anteriormente mencionadas facilita composiciones simples, curables, fácilmente obtenibles, que sean adecuadas para su utilización en impresión 3D. Además, las referencias antes mencionadas no 65 dan a conocer composiciones para utilización en el soporte y/o liberación de un modelo 3D durante la construcción. Finalmente, las referencias anteriormente mencionadas no dan a conocer procedimientos para impresión 3D utilizando materiales de interfaz que tienen diferentes dureza o elasticidad y mezclando el material de interfaz para controlar la dureza del material que forma el modelo 3D.

Se da a conocer en la patente US 5.855.836 un material termopolímero adaptado para su utilización es estereolitografía térmica. El termopolímero de la patente US 5.855.836 comprende una mezcla de una resina de polímero de baja retracción, un material de baja viscosidad, tal como cera de parafina, como mínimo, una cera microcristalina, un polímero de endurecimiento y un plastificante. Estos materiales tipo cera son sólidos a temperatura ambiente.

Por lo tanto, existe la necesidad de conseguir composiciones curables, simples, fácilmente conseguibles, formuladas especialmente para la construcción de modelos 3D. Existe además la necesidad de composiciones curables, simples, obtenibles fácilmente, que sean formuladas de manera específica para soporte de un 3D al formar capas de soporte y/o liberación alrededor de un objeto 3D durante la construcción. Finalmente, existe necesidad de procedimientos de construcción de 3D utilizando las composiciones anteriormente mencionadas.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a composiciones para utilizar en la fabricación de objetos 3D, de acuerdo con la reivindicación 1. La presente invención se refiere además a un procedimiento para la preparación de un objeto 3D por impresión en 3D, de acuerdo con la reivindicación 8, y a un objeto 3D obtenido por dicho procedimiento, de acuerdo con la reivindicación 11.

Se da a conocer, por lo tanto, de acuerdo con la reivindicación 1 de la presente invención, una primera composición de material de interfaz adecuado para la realización de objetos tridimensionales por un método de dispensación selectiva. La composición comprende: una combinación de, como mínimo, un oligómero acrílico y un monómero acrílico; como mínimo, un fotoiniciador; como mínimo, un agente tensoactivo; y como mínimo, un estabilizante.

La composición tiene una primera viscosidad a temperatura ambiente, y una segunda viscosidad compatible con impresoras por chorros de tinta a una segunda temperatura, de manera que dicha segunda temperatura es más elevada que la temperatura ambiente.

La composición es curada dando lugar a una forma sólida. De acuerdo con una realización de la presente invención, la composición comprende además una molécula que tiene uno o varios sustituyentes epoxi, una molécula que tiene uno o varios sustituyentes vinil éter, vinilcaprolactama, vinilpirrolidona o cualquier combinación de los mismos.

Además, de acuerdo con una realización de la presente invención, el fotoiniciador es un fotoiniciador de radicales libres, un fotoiniciador catiónico, o una combinación de los mismos.

Además, de acuerdo con una realización de la presente invención, la composición comprende además, como mínimo, un pigmento y, como mínimo, un dispersante. En una realización, la composición comprende además un colorante. Además, la primera viscosidad de la composición está comprendida entre 80 y 300 cps. En otra 45 realización, la primera viscosidad es de unos 300 cps.

Además, la segunda viscosidad de la composición es menor de 20 cps a una segunda temperatura, que es superior a 60ºC. Preferentemente,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Composición que comprende: una combinación de, como mínimo, un oligómero acrílico y, como mínimo, un monómero acrílico;

como mínimo, un fotoiniciador; como mínimo, un agente tensoactivo; y como mínimo, un estabilizante; en la que dicha composición tiene una primera viscosidad entre 80 y 300 mPa·s (cps) a temperatura ambiente y una segunda viscosidad inferior a 20 mPa·s (cps) a una segunda temperatura superior a 60ºC, después de radiación, la composición tiene como resultado un material sólido y la composición está destinada a su utilización en la fabricación de objetos tridimensionales por un procedimiento de dispensación selectiva.

2. Composición, según la reivindicación 1, en la que la combinación es un material de modelado para impresión tridimensional por chorros de tinta. 15

3. Composición, según la reivindicación 1 ó 2, que comprende además una molécula que tiene uno o varios sustituyentes epoxi, una molécula que tiene uno o varios sustituyentes vinil éter, vinilcaprolactama, vinilpirrolidona o cualquier combinación de los mismos..

4. Composición, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un reticulador acrílico.

5. Composición, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho fotoiniciador es un fotoiniciador de radicales libres, un fotoiniciador catiónico, o una combinación de los mismos.

6. Composición, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además, como mínimo, un pigmento y, como mínimo, un dispersante.

7. Composición, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha viscosidad es de 11 mPa·s (cps) y en la que dicha segunda temperatura es de unos 85ºC. 30

8. Procedimiento para la preparación de un objeto tridimensional por impresión tridimensional, cuyo procedimiento comprende: dispensar, desde un cabezal de impresión, una composición que comprende una combinación de, como mínimo, un oligómero acrílico y, como mínimo, un monómero acrílico, como mínimo, un fotoiniciador, como mínimo, un agente tensoactivo y, como mínimo, un estabilizante, de manera que la composición tiene una primera viscosidad entre 80 y 300 mPa·s (cps) a temperatura ambiente y una segunda viscosidad inferior a 20 mPa·s (cps) a una temperatura superior a 60ºC, para producir capas de construcción del objeto tridimensional, de manera que, después de radiación, la composición tiene como resultado un material sólido; y efectuando el curado de la composición.

9. Procedimiento, según la reivindicación 8, en el que la composición comprende además, como mínimo, una molécula que tiene uno o varios sustituyentes epoxi, una molécula que tiene uno o varios sustituyentes vinil éter, vinilcaprolactama, vinilpirrolidona o cualquier combinación de los mismos.

10. Procedimiento, según la reivindicación 8 ó 9, en el que la composición comprende, como mínimo, un pigmento y, 45 como mínimo, un dispersante.

11. Objeto tridimensional que comprende: múltiples capas de construcción formadas por una composición que comprende una combinación de, como mínimo, un oligómero acrílico y, como mínimo, un monómero acrílico, como mínimo, un fotoiniciador, como mínimo, un

agente tensoactivo y, como mínimo, un estabilizante, de manera que la composición tiene una primera viscosidad entre 80 y 300 mPa·s (cps) a temperatura ambiente y una segunda viscosidad inferior a 20 mPa·s (cps) a una temperatura superior a 60ºC, para producir capas de construcción del objeto tridimensional, de manera que, después de radiación, la composición tiene como resultado un material sólido.

12. Objeto tridimensional, según la reivindicación 11, en el que la composición comprende además, como mínimo, una molécula que tiene uno o varios sustituyentes epoxi, una molécula que tiene uno o varios sustituyentes vinil éter, vinilcaprolactama, vinilpirrolidona o cualquier combinación de los mismos.

13. Objeto tridimensional, según la reivindicación 11 ó 12, en el que la composición comprende, como mínimo, un 60 pigmento y, como mínimo, un dispersante.

14. Composición sólida formada por curado de la composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

15. Capa formada por la composición sólida de la reivindicación 14. 65


 

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