Composiciones para su utilización en impresión tridimensional de modelos.

Composición adecuada para soporte en la construcción de un objeto tridimensional por un procedimiento dedispensación selectiva,

cuya composición comprende:

un componente reactivo, cuyo componente reactivo comprende un componente soluble en agua que después decurado es capaz de hinchamiento cuando tiene lugar su exposición al agua, una solución acuosa alcalina, o unasolución acuosa ácida;

un fotoiniciador;

un componente no reactivo y de baja toxicidad;

un agente con actividad superficial, para reducir la tensión superficial aproximadamente a 30 mN/m (30 dinas/cm), yun estabilizante;

en el que dicha composición tiene una viscosidad superior a 50 mPas (50 cps) a temperatura ambiente y unaviscosidad inferior a 20 mPas (20 cps) a una temperatura superior a 60ºC.

Composiciones 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 al construir 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 utilización de 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.

El documento WO 00/11092 da a conocer un material de modelado por depósito selectivo, que tiene una viscosidad 5 menor de 30 mPas (centipoise) a 130ºC.

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 a utilizar en la fabricación de objetos 3D. La presente invención se refiere además a composiciones para su utilización como soporte y/o material de liberación en la fabricación de dichos objetos 3D. En la presente descripción, se describe también un procedimiento para la preparación de un objeto 3D por impresión en 3D, y un objeto 3D obtenido por dicho procedimiento.

La presente invención da a conocer una composición adecuada para soporte en en construcción de un objeto tridimensional por un procedimiento de dispensación selectiva, comprendiendo dicha composición:

un componente reactivo, cuyo componente reactivo comprende un componente miscible en agua, que después de curado es capaz de hinchamiento en su exposición al agua, solución alcalina de agua, o una solución ácida de agua;

un fotoiniciador; un componente no reactivo y de baja toxicidad; un agente tensoactivo para reducir tensión superficial a unas 30 dinas/cm; y un estabilizante; en el que dicha composición tiene una viscosidad superior a 50 cps a temperatura ambiente y una viscosidad inferior a 20 cps a una temperatura superior a 60ºC.

La composición tiene una primera viscosidad por encima de 50 cps a temperatura ambiente, y una segunda viscosidad compatible con impresoras por chorros de tinta a una segunda temperatura, de manera que dicha 35 segunda temperatura es más elevada que la temperatura ambiente.

El componente reactivo es, como mínimo, un componente acrílico, una molécula que tiene uno o varios sustituyentes de vinil éter, o el componente reactivo es un componente miscible en agua que, después de curado, es capaz de hinchamiento en su exposición al agua o a una solución acuosa alcalina o ácida.

El componente reactivo puede ser un componente acrílico. El componente acrílico es un oligómero acrílico, un monómero acrílico o una combinación de ambos.

Además, en la presente invención, el componente reactivo comprende, como mínimo, un componente miscible en 45 agua que, después de curado, es capaz de hinchamiento en su exposición al agua o a una solución acuosa alcalina o ácida. El componente miscible en agua es preferentemente un derivado, de un oligómero de uretano acrilado de polietilenglicol, un oligómero de poliol parcialmente acrilado, un oligómero acrilado que tiene sustituyentes hidrofílicos, o cualquier combinación de... [Seguir leyendo]

1. Composición adecuada para soporte en la construcción de un objeto tridimensional por un procedimiento de dispensación selectiva, cuya composición comprende:

un componente reactivo, cuyo componente reactivo comprende un componente soluble en agua que después de curado es capaz de hinchamiento cuando tiene lugar su exposición al agua, una solución acuosa alcalina, o una solución acuosa ácida; un fotoiniciador;

un componente no reactivo y de baja toxicidad; un agente con actividad superficial, para reducir la tensión superficial aproximadamente a 30 mN/m (30 dinas/cm) , y un estabilizante; en el que dicha composición tiene una viscosidad superior a 50 mPas (50 cps) a temperatura ambiente y una viscosidad inferior a 20 mPas (20 cps) a una temperatura superior a 60ºC.

2. Composición, según la reivindicación 1, en la que dicho componente miscible en agua es un oligómero de uretano acrilado derivado de polietilenglicol, un oligómero de poliol parcialmente acrilado, un oligómero acrilado que tiene sustituyentes hidrofílicos, o una combinación de los mismos.

3. Composición, según la reivindicación 2, en la que dichos sustituyentes hidrofílicos son sustituyentes ácidos, sustituyentes amino, sustituyentes hidroxi, o cualquier combinación de los mismos.

4. Composición, según la reivindicación 1, en la que dicho fotoiniciador es un fotoiniciador de radicales libres, un fotoiniciador catiónico, o una combinación de los mismos. 25

5. Composición, según la reivindicación 1, en la que dicho componente no reactivo es polietilenglicol, metoxipolietilenglicol, glicerol, poliol etoxilado, o propilenglicol.

6. Composición, según la reivindicación 1, en la que la composición es una composición curable capaz de 30 solidificación en el curado.

7. Composición, según la reivindicación 1, que comprende además una sustancia liberadora de burbujas, capaz de producir gas en la exposición a una solución de agua, solución acuosa alcalina o solución acuosa ácida.

8. Composición, según la reivindicación 7, en la que dicha sustancia liberadora de burbujas es bicarbonato sódico, carbonato cálcico, o una combinación de los mismos.

9. Composición, según la reivindicación 1, en la que después de curado, dicha composición es por lo menos parcialmente soluble en agua. 40

10. Composición, según la reivindicación 1, en la que después de curado, un material sólido formulado como material curable débil es capaz de romperse por exposición al agua.

11. Composición, según la reivindicación 1, en la que después del curado, se formula una composición sólida que 45 puede ser fácilmente pulverizada a mano o utilizando agua.

12. Composición sólida formada por curado de la composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.