CN109874325B - 使用fdm获得镜面反射表面的方法 - Google Patents

使用fdm获得镜面反射表面的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109874325B
CN109874325B CN201780058373.6A CN201780058373A CN109874325B CN 109874325 B CN109874325 B CN 109874325B CN 201780058373 A CN201780058373 A CN 201780058373A CN 109874325 B CN109874325 B CN 109874325B
Authority
CN
China
Prior art keywords
particles
layer
axis length
axis
minor axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780058373.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109874325A (zh
Inventor
R·A·M·希克梅特
T·范博梅尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Signify Holding BV
Original Assignee
Signify Holding BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Signify Holding BV filed Critical Signify Holding BV
Publication of CN109874325A publication Critical patent/CN109874325A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109874325B publication Critical patent/CN109874325B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/165—Processes of additive manufacturing using a combination of solid and fluid materials, e.g. a powder selectively bound by a liquid binder, catalyst, inhibitor or energy absorber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/58—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising fillers only, e.g. particles, powder, beads, flakes, spheres
    • B29C70/585—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising fillers only, e.g. particles, powder, beads, flakes, spheres incorporation of light reflecting filler, e.g. lamellae to obtain pearlescent effet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/22—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors
    • F21V7/24—Reflectors for light sources characterised by materials, surface treatments or coatings, e.g. dichroic reflectors characterised by the material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12—Thermoplastic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/25—Solid
    • B29K2105/251—Particles, powder or granules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms
    • B29L2011/0083—Reflectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/722—Decorative or ornamental articles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)

Abstract

一种用于3D打印3D物品(10)的方法，该方法包括：提供3D可打印材料(201)的细丝(320)以及在打印阶段期间在基板(1550)上打印所述3D可打印材料(201)，以提供所述3D物品(10)，其中打印阶段包括：(a)在基板(1550)上提供包括颗粒(410)的层(405)，其中颗粒(410)具有主轴线(A1)和短轴线(A2)，主轴线(A1)具有主轴线长度(LI)，短轴线(A2)具有短轴线长度(L2)，其中主轴线长度(LI)和短轴线长度(L2)具有至少5的第一纵横比，其中平均而言所述颗粒(410)的主轴线(A1)被配置为平行于基板(1550)的切向平面(P)，其中所述颗粒(410)包括光反射材料(411)；以及(b)在基板(1550)上的所述层(405)上打印所述3D可打印材料(201)，以提供包括所述层(405)的所述3D物品(10)。

Description

使用FDM获得镜面反射表面的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造3D物品的方法。本发明还涉及通过所述方法可获得的3D(打印)物品。进一步地，本发明涉及一种包括这种3D(打印)物品的照明***。
背景技术
光学***的增材制造部件在本领域中是已知的。例如，US20150343673 A1描述了一种制造光学元件的方法，包括：(a)通过增材制造技术打印至少一部分模具；(b)在模具内的一个或多个体素处沉积纳米复合墨水；(c)选择性地固化沉积的纳米复合墨水；以及(d)重复至少步骤(b)至(d)，直到模具被适当地填充和固化。模具由塑料制成。在实施例中，模具包含光学插件。光学插件在3D打印过程期间被合并。光学元件的一个示例是具有平表面和凸表面的简单平凸透镜。
US2016068696公开了用于与3D打印材料一起使用的复合构建材料。复合构建材料包括：具有可固化材料的载体墨水；以及包括分散在载体墨水中的颜料颗粒。可固化材料包括一种或多种单体和/或低聚(甲基)丙烯酸酯。基于颜料颗粒的总重量，颜料颗粒包括多达约85％重量的云母。颜料颗粒还可以包括TiO2和/或Fe2O3。
EP1422268公开了一种虹彩多层颜料，其具有至少两层或更多层金属氧化物，该金属氧化物层包括选自Ce、Sn、Ti、Fe、Zn和Zr的组的一种或多种金属，其被涂覆到薄片状基板的表面上。该颜料适用于涂料、印刷墨水、清漆、塑料、激光标记用掺杂剂、无尘颜料产品、无尘颜料颗粒或化妆品。
发明内容
在未来10到20年内，数字加工将越来越多地改变全球制造业的性质。数字加工的一个方面是3D打印。目前，已经开发了许多不同的技术，以便使用诸如陶瓷、金属和聚合物的各种材料来生产各种3D打印物体。3D打印还可以用于生产模具，模具然后可以被用于复制物体。
出于制造模具的目的，已经提出使用聚合物喷射技术。该技术利用可光聚合材料的逐层沉积，其在每次沉积后固化以形成固体结构。虽然该技术产生光滑表面，但是光固化材料不是非常稳定，并且它们还具有相对低的导热率，可用于注塑应用。
最广泛使用的增材制造技术是被称为熔融沉积建模(FDM)的过程。熔融沉积建模(FDM)是一种通常用于建模、原型制作和生产应用的增材制造技术。FDM通过层叠材料来实现“增材”原理；塑料细丝或金属线从线圈解绕并供应材料以生产部件。可能地，(例如对于热塑性塑料)在铺设之前将细丝熔化并挤出。FDM是一种快速成型技术。FDM的其他术语是“熔丝加工”(FFF)或“细丝3D打印”(FDP)，其被认为等同于FDM。通常，FDM打印机使用热塑性细丝，其被加热至其熔点，然后逐层(或实际上是逐个细丝)挤出，以创建三维物体。FDM打印机相对快速，并且可以用于打印复杂的物体。
FDM打印机相对快速，成本低，并且可以用于打印复杂的3D物体。这种打印机用于使用各种聚合物打印各种形状。该技术还在照明解决方案和LED灯具的生产中得到进一步发展。
在3D打印中合并镜面反射元件对于创建各种装饰效果是令人感兴趣的。另一方面，镜面反射3D打印可以用于针对LED灯具的功能反射器设计。然而，在FDM 3D打印技术中很难产生镜面(反射镜)效果。在打印细丝中所并入的使用铝薄片的实验产生具有低反射率的银/灰色材料。此外，当然可以在3D打印物品中包括非3D打印的光学元件。然而，这可能使产品复杂化，并且不允许使用应用于光学元件地3D打印自由度和机会。
因此，本发明的一个方面是提供备选的光学元件，特别是(镜面)反射器，其优选地进一步至少部分地消除了一个或多个上述缺点。此外，本发明的一个方面是提供包括这种光学元件(特别是反射器)的备选照明***，其优选地进一步至少部分地消除了一个或多个上述缺点。此外，本发明的一个方面是提供一种用于提供这种光学元件(特别是反射器)的方法，其优选地进一步至少部分地消除了一个或多个上述缺点。此外，将描述可以用于提供3D打印物体(其还可以被指示为“3D打印物品”或“3D物品”)的3D打印机，该3D打印物体可以是例如用作光学元件。
这里，尤其提出了首先将反射薄片层带到(光滑的)基板(诸如铝或玻璃基板)上。在将薄片带到(光滑的)基板上之后，然后可以在薄片层的顶部上打印物体。然后将物体从基板上去除，并且以这种方式，可以在3D打印物体上获得具有金属外观的(镜面)反射表面。这种表面可以起作用以产生反射器或准直器。但是，这种表面还可以是装饰表面。基板的表面可以用作模具，以用于提供3D打印物品的一部分的期望的表面结构。使用基板的一部分表面或整个表面作为平坦的模具，例如，可以获得镜面反射镜。
因此，在第一方面，本发明提供了一种用于3D打印3D物品的方法(本文中还被指示为“3D打印物品”)，方法包括提供3D可打印材料的细丝(“可打印材料”)并且在打印阶段期间在基板上打印所述3D可打印材料，特别是使用熔融沉积建模(FDM)3D打印机，以提供所述3D物品，其中打印阶段包括：(a)在基板上提供包括颗粒的层(在本文中还被指示为“功能层”)；以及(b)在基板上的所述层上打印所述3D可打印材料，以提供包括所述层的所述3D物品。每个颗粒具有主轴线、短轴线和另外的轴线，主轴线、短轴线和另外的轴线限定具有包围颗粒的最小体积的长方体。主轴线具有主轴线长度，短轴线具有短轴线长度，并且另外的轴线具有另外的轴线长度。主轴线长度和短轴线长度具有至少5的第一纵横比，并且另外的轴线长度和短轴线长度具有至少5的第二纵横比。平均而言，颗粒的主轴线被配置为平行于基板的切向平面。颗粒包含光反射材料。特别地，颗粒是薄片。
利用这种方法，提供在3D打印物品上的或者实际上与这种3D打印物品集成的反射表面(特别是镜面反射镜)是尤其可能的。因此，本发明允许在3D打印物体上具有金属外观的(镜面)反射(装饰)表面。
如上文所指示的，本发明因此提供了一种方法，该方法包括提供3D可打印材料的细丝并且在打印阶段期间在基板上打印所述3D可打印材料，以提供所述3D物品。可以特别符合作为3D可打印材料的材料可以选自由金属、玻璃、热塑性聚合物、聚硅氧烷等组成的组。特别地，3D可打印材料包括(热塑性)聚合物，(热塑性)聚合物选自由ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、尼龙(或聚酰胺)、醋酸酯(或纤维素)、PLA(聚乳酸)、对苯二甲酸酯(诸如PET聚对苯二甲酸乙二醇酯)、丙烯酸(聚甲基丙烯酸酯、有机玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、PMMA)、聚丙烯(或polypropene)、聚苯乙烯(PS)、PE(诸如膨胀-高冲击-聚乙烯(或polyethene)、低密度(LDPE)、高密度(HDPE))、PVC(聚乙烯氯化物)聚氯乙烯等组成的组。可选地，3D可打印材料包括选自由脲醛、聚酯树脂、环氧树脂、三聚氰胺甲醛、聚碳酸酯(PC)、橡胶等组成的组的3D可打印材料。可选地，3D可打印材料包括选自由聚砜、聚醚砜、聚苯砜、酰亚胺(诸如聚醚酰亚胺)等组成的组的3D可打印材料。
本文中，术语“3D可打印材料”还可以被指示为“可打印材料”。在实施例中，术语“聚合物材料”可以指代不同聚合物的共混物，但是在实施例中还可以指代基本上具有不同聚合物链长度的单一聚合物类型。因此，术语“聚合物材料”或“聚合物”可以指代单一类型的聚合物，但是还可以指代多种不同的聚合物。术语“可打印材料”可以指代单一类型的可打印材料，但是还可以指代多种不同的可打印材料。术语“打印材料”可以指代单一类型的打印材料，但是还可以指代多种不同的打印材料。
因此，术语“3D可打印材料”还可以指代两种或更多种材料的组合。通常，这些(聚合物)材料具有玻璃化转变温度Tg和/或熔融温度Tm。在3D可打印材料离开喷嘴之前，3D可打印材料将被3D打印机加热到至少玻璃化转变温度的温度，并且通常至少是熔融温度。因此，在具体实施例中，3D可打印材料包括具有玻璃化转变温度(Tg)和/或熔点(Tm)的热塑性聚合物，并且打印机头动作包括：将3D可打印材料加热到高于玻璃化转变温度，如果3D可打印材料是半结晶聚合物则将3D可打印材料加热到高于熔化温度。在又一实施例中，3D可打印材料包括具有熔点(Tm)的(热塑性)聚合物，并且打印机头动作包括将待沉积在接收器物品上的3D可打印材料加热到至少为熔点的温度。玻璃化转变温度通常与熔融温度不同。熔融是在结晶聚合物中发生的转变。当聚合物链从其晶体结构中脱落并且变成无序液体时发生熔化。玻璃化转变是无定形聚合物发生的转变；即，聚合物的链不是以有序晶体进行布置的，而是以任何方式散布的，即使它们处于固态。聚合物可以是无定形的，基本上具有玻璃化转变温度而不具有熔融温度，或者聚合物可以是(半)结晶的，通常具有玻璃化转变温度和熔融温度，通常后者大于前者。
可以使用的材料的具体示例可以是例如选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚苯乙烯(PS)、PET、热弹性弹性体等组成的组。
可打印材料被打印在接收器物品上。特别地，接收器物品可以是构建平台或者可以由构建平台构成。接收器物品还可以在3D打印期间被加热。然而，接收器物品还可以在3D打印期间被冷却。
短语“在接收器物品上打印”和类似短语尤其包括：直接在接收器物品上打印、或者在接收器物品上的涂层上打印、或者在先前被打印在接收器物品上的3D打印材料上打印。术语“接收器物品”可以指代打印平台、打印床、基板、支撑件、构建板或建筑平台等。代替术语“接收器物品”，还可以使用术语“基板”。短语“在接收器物品上打印”和类似的短语还尤其包括：在打印平台、打印床、支撑件、构建板或建筑平台等上的分离基板上打印或者在由打印平台、打印床、支撑板、构建板或建筑平台等组成的分离基板上打印。因此，短语“在基板上打印”和类似的短语尤其包括：直接在基板上打印、或者在基板上的涂层上打印或者在先前被打印在基板上的3D打印材料上打印。在下文中，进一步使用术语“基板”，其可以指代打印平台、打印床、基板、支撑件、构建板或建筑平台等或者在其上或由其组成的分离基板。还参见下面讨论的具体(分离)基板。
如上面进一步指示的，打印阶段包括：(a)在基板上提供包括颗粒的层。特别地，该层不是通过3D打印提供，而是通过涂层工艺提供，诸如旋涂、喷涂、浸涂、刮涂等。
(由此提供的)层可以基本上由颗粒组成。然而，在实施例中，层还可以包括其他材料，诸如以便于将颗粒施加在基板上。例如，液体载体可以用于喷涂或涂覆。可以去除除颗粒之外的材料，诸如通过蒸发。
此外，颗粒可以包括涂覆的颗粒(还参见下文)。在这种实施例中，将包括涂层的颗粒施加到基板上。在基板上包括颗粒的层可以包括至少80％wt.％(或者甚至更特别地至少90wt.％，甚至更特别地至少95wt.％)的颗粒和颗粒上的可选的涂层。剩余部分可以是溶剂、粘合剂等。
在更进一步的实施例中，除本文所述的颗粒的反射功能之外，层还可以包括其他类型的颗粒。在层中的这种颗粒的重量百分比特别地小于20wt.％(诸如小于10wt.％)，以便保持期望的反射率。
如上文所指示的，使用的颗粒是特定颗粒。由于它们的特性，颗粒可以提供多种期望的特性。这些特性之一是颗粒容易在平坦表面上形成平坦层。颗粒可以以大致2D布置或者甚至线性布置对齐，其中主轴线分别在平行平面中或者甚至平行对齐。这可以导致相对平坦的层。这还可以导致相对镜面反射的层(当施加反射颗粒时)。颗粒的随机分布可能不会导致镜面反射表面，而反射颗粒的对齐分布可以导致镜面反射表面。
为此，使用具有主轴线(A1)、短轴线(A2)和另外的轴线(A3)的颗粒，主轴线(A1)、短轴线(A2)和另外的轴线(A3)限定具有包围颗粒(410)的最小体积的长方体，其中主轴线(A1)具有主轴线长度(L1)，短轴线(A2)具有短轴线长度(L2)，并且另外的轴线(A3)具有另外的轴线长度(L3)，其中主轴线长度(L1)和短轴线长度(L2)具有至少5(如在5-10,000的范围内)的第一纵横比，并且其中另外的轴线长度(L3)和短轴线长度(L2)具有至少5的第二纵横比。因此，当沉积到基板时，这种颗粒的使用可能导致其中平均而言所述颗粒的主轴线(A1)被配置为平行于基板的切向平面(P)的层(还进一步参见下文)。特别地，术语“平均”指代数字平均。
特别地，颗粒具有最长轴线或主轴线以及最短轴线或短轴线，其具有的纵横比至少为5，诸如在5-10,000的范围内，如甚至更特别地至少10，诸如在10-10,000的范围内，如至少50，诸如在50-1,000的范围内。
在实施例中，颗粒具有的主轴线长度(L1)选自1-500μm的范围(诸如2-100μm)，并且颗粒具有的短轴线长度(L2)选自5nm-10μm的范围(如至少20nm)(还进一步参见下文)。
颗粒可以具有片状结构，即所具有的最大宽度和最大长度显著大于最大厚度的颗粒，诸如最大长度和最大厚度的第一纵横比特别地至少为5(如至少10，诸如在10-10,000的范围内)，和/或最大宽度和最大高度的第二纵横比特别地至少为5(诸如在10-10,000的范围内)。
如上文所指示的，纵横比是指代包括可选的颗粒涂层的颗粒。短语“颗粒涂层”特别地指代个体颗粒上的涂层，即包围单个颗粒的涂层。因此，还可以使用术语“颗粒涂层”。涂层可以完全包围颗粒或者仅包围颗粒的一部分。颗粒总数的子集的颗粒可以包括颗粒涂层，并且颗粒总数的另一子集可以不包括颗粒涂层。此外，上文所指示的纵横比可以指代具有不同纵横比的多个颗粒。因此，颗粒可以是大致相同的，但是涂层中的颗粒还可以相互不同，诸如两个或更多个颗粒子集，其中子集内的颗粒大致相同。
利用这种颗粒，可以提供相对平坦的层，其中颗粒可以大致对齐。在特定实施例中，平均而言，所述颗粒的主轴线(A1)与所述切向平面(P)的角度(α)选自0-30°的范围，或者甚至选自0-10°的范围，这意味着平均基本上所有主轴线基本上平行于切向平面。
为了限定颗粒的主轴线以及一个短轴线或多个短轴线，本文中可以使用具有包围颗粒的最小体积的(虚拟)长方体的轴线。主轴线和短轴线垂直于长方体的面限定，主轴线具有主轴线长度(L1)，短轴线具有短轴线长度(L2)，并且另一个或另外的(正交轴线)具有另外的轴线长度(L3)。因此，主轴线可以特别地涉及颗粒的长度，短轴线可以特别地涉及颗粒的厚度或高度，并且另外的轴线可以特别地指的是颗粒的宽度。
特别地，L1>L2，进一步地，特别是L3>L2。本文中给出的针对L1/L2的比率还可以适用于L3/L2的比率。L1和L3可以相同或可以不同，但是在特定实施例中，L1和L3均单独地特别是比L2大至少5倍，诸如比L2大至少10倍。此外，本文中给出的针对主轴线长度的尺寸还可以适用于另外的轴线的长度，但是如上文所指示的，这些轴线的长度可以单独选择。利用(虚拟)长方体的限定以及本文中所指示的尺寸，基本上限定了扁平的颗粒，如薄片。
因此，在实施例中，主轴线、短轴线和另外的轴线限定具有包围颗粒的最小体积的长方体，其中另外的轴线具有另外的轴线长度(L3)，其中另外的轴线长度(L3)和短轴线长度(L2)具有的第二纵横比(L3/L2)至少为5，诸如至少为10。
因此，注意其中一个短轴线还可以基本上平行于切向平面，诸如平均而言(还)与所述切向平面(P)具有的角度选自0-30°的范围，或者甚至选自0-10°的范围。
此外，颗粒可以相互不同。例如，颗粒可以具有主轴线、短轴线(和另外的轴线)中的一个或多个的尺寸分布。因此，平均而言，颗粒将具有如本文所述的尺寸。例如，至少50wt.％的颗粒符合本文指出的尺寸(包括比率)，诸如至少75wt.％，如至少85wt.％。如本领域已知的，颗粒还可以具有用d50指示的有效直径。因为可能存在颗粒尺寸分布，因此这种直径可以变化。
因此，在实施例中，至少50wt.％(诸如至少75wt.％，如至少85wt.％)的颗粒具有的主轴线具有选自1-500μm的范围(诸如2-100μm)的长度(L1)。此外，在实施例中，至少50wt.％(诸如至少75wt.％，如至少85wt.％)的颗粒具有的短轴线长度(L2)选自5nm-10μm的范围内(例如至少20nm，诸如在20-500nm的范围内)。此外，在实施例中，至少50wt.％(诸如至少75wt.％，如至少85wt.％)的颗粒具有另外的轴线，其具有选自1-500μm的范围(诸如2-100μm)的另外的轴线长度(L3)。在更进一步的实施例中，对于至少50wt.％(诸如至少75wt.％，如至少85wt.％)的颗粒，对于(至少50wt.％)的每个颗粒应用针对L1、L2和L3的所有这些条件。
在具体实施例中，颗粒的质量中值重量(或更多)具有主轴线，其长度(L1)选自1-500μm的范围(诸如2-100μm)。在更进一步的具体实施例中，颗粒的质量中值重量(或更多)具有短轴线长度(L2)，其选自5nm-10μm的范围(例如至少20nm，诸如在20-500nm的范围内)。在进一步的具体实施例中，颗粒的质量中值重量(或更多)具有另外的轴线，其具有的另外的轴线长度(L3)选自1-500μm的范围(诸如2-100μm)。在更进一步的实施例中，颗粒的质量中值重量(或更多)符合针对L1、L2和L3的所有这些条件。
对于具有如薄片状形状(基本上为圆柱形形状)的形状的颗粒，主轴线和另外的轴线可以基本上具有相同的尺寸，即L1≈L3。
如本文所述，薄片可以具有任何形状。具有高纵横比的颗粒的示例是玉米片状颗粒。玉米片状颗粒是高纵横比的薄片，具有粗糙的边缘和类似玉米片状的外观。玉米片状颗粒具有的纵横比可以在10-1.000的范围内。具有高纵横比的颗粒(即薄片)的另一示例是所谓的银元状颗粒(或颜料)。银元状颗粒具有高纵横比和规则光滑的圆形边缘。银元状颗粒(还)可以具有10-1.000的纵横比。例如，这种颗粒可以具有大约1μm的厚度和大约50μm的颗粒尺寸。具有高纵横比的颗粒的另一示例是PVD(物理气相沉积)薄片。物理气相沉积薄片具有非常高的纵横比，通常在100-10.000的范围内。颗粒可以非常薄并且可以具有通常在30nm至100nm的范围内的厚度。颗粒尺寸可以在10-1000μm的范围内。PVD薄片特别地可以显示出高的镜面反射率，诸如(甚至)高于玉米片状或银元状颗粒。例如，这种PCD薄片可以是铝薄片。PVD铝薄片具有的质量中值直径可以为100μm，质量中值高度可以为50nm。
包括可选的颗粒涂层的颗粒可以具有一种或多种(固有)特性。颗粒可以包括反射材料。颗粒可以包括发光材料，例如颗粒可以包括染料和/或无机磷光体。以这种方式，可以制造高反射的有色涂层。颗粒还可以包括二向色涂层。以这种方式，可以获得依赖于角度的反射。颗粒还可以包括导热颗粒。例如，颗粒具有的导热率至少为50Wm-1K-1。更优选至少80Wm-1K-1。最优选至少100Wm-1K-1。例如，颗粒由铝和/或铜制成。例如，铝的导热率约为200Wm-1K-1。铜的导热率约为400Wm-1K-1。颗粒还可以包括导电颗粒。例如，颗粒可以基本上由银、铜和金等中的一者或多者组成。包括可选的颗粒涂层的颗粒还可以包括多种不同的特性，例如着色和反射性。例如，反射颗粒可以进一步包括透光的有色颗粒涂层。在特定实施例中，颗粒包括光反射材料。术语“涂层”或“颗粒涂层”还可以指代多种不同的涂层，诸如多层涂层。因此，在实施例中，颗粒包括涂层，特别是光反射涂层。为了将颗粒带到表面上，它们特别地被设置作为液体(诸如溶液或悬浮液，更特别地包括粘合剂)，使得在将它们带到表面上之后它们优先形成层。
在具体实施例中，颗粒包括金属颗粒、无机颗粒和聚合物颗粒中的一者或多者。这种颗粒可以提供反射特性。无机和聚合物颗粒可以是例如具有涂层(诸如具有反射金属(层)的涂层，如多层涂层)的颗粒(诸如薄片)。聚合物颗粒可以是具有金属涂层的PET(颗粒)，有时被称为“闪光剂”。它还可以是多层反射材料。它还可以是具有涂层的云母或玻璃颗粒。可以使用的其他类型的材料可以例如包括铝、锌、金青铜、镍和不锈钢等，作为颗粒材料和/或作为涂层材料。在更进一步的具体实施例中，颗粒包括真空金属化铝颗粒。因此，颗粒可以包括这种金属作为涂层，或者颗粒可以基本上由(多种)这种材料组成。如上文所指示的，还可以使用不同类型的颗粒的组合。此外，如上文在实施例中所指示的，颗粒包括(金属)涂层。因此，颗粒可以为层提供特定的功能，该层在本文中还被指示为“功能层”。
例如，所使用的基板可以提供金属表面或玻璃表面，特别是包括大体平坦部分的表面。基板可以是打印平台、或者在打印平台上的物品(还参见上文)。在实施例中，基板可以包括涂层，以用于促进包括所述层的所述3D物品的去除和/或用于增加基板的平坦度。特别地，基板包括可以在其上沉积层的面，其中至少一部分(诸如至少1mm2的一部分，诸如至少4mm2)具有的均方根表面粗糙度(RRMS或Rq)最大为1μm，诸如最大为100nm，如最大为25nm，诸如最大为15nm。
在宏观尺度上，基板的表面不一定是平坦的，因为还可以提供成形的镜面反射层(还参见下文)。例如，抛物面反射器是已知的，其包括刻面表面；刻面可以基本上是平坦的，但整体形状是。然而，表面的表面还可以是平滑弯曲的。因此，使用切向平面。本文中限定的颗粒的沉积提供了层，其中平均而言所述颗粒的主轴线(A1)被配置为平行于基板的切向平面(P)。因此，短语“其中平均而言所述颗粒的平均主轴线(A1)被配置为平行于基板的切向平面(P)”还可以指代该层的多个部分，其中这种部分中的颗粒平均而言具有的主轴线被配置为平行于这种部分的切向平面。
因此，在特定实施例中，基板可以具有反射器的形状，该反射器具有弯曲面、刻面和相对于彼此成角度地配置的面中的一种或多种。更确切地说，基板可以具有模具的形状，在实施例中可以在其上设置层，其中特别是平均而言，所述颗粒的主轴线(A1)被配置为平行于基板的切向平面(P)。因此，在实施例中，基板可以具有凸面或刻面凸面等。
(由此提供的)层可以具有选自5nm-500μm(诸如20nm-200μm，如50nm-1000μm)的范围的层厚度。(由此提供的)层具有基本上由基板的平坦度施加的平坦度，还参见下文。
因此，方法还包括：(b)在基板上的所述层上打印所述3D可打印材料，以提供包括所述层的所述3D物品。可打印材料的3D打印尤其可以如上所述来执行，特别是使用熔融沉积建模方法。在特定实施例中，3D可打印材料(以及因此3D打印材料)包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚苯砜(PPSF)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA等中的一者或多者。在3D打印之后，可以从基板去除包括(功能)层的3D打印物品，从而提供包括(功能)层的3D打印物品。反射层优选地从悬浮液被喷涂到基板上，特别是包含具有极性和极性基团的材料，这还有助于使颗粒悬浮并且帮助它们平行于表面布置。悬浮液(或其他液体)特别地还可以包含粘合剂材料(诸如丙烯酸类)，其可以将颗粒保持在一起。基板可以特别地被选择以使得层不具有化学键合或扩散到反射层中的基团。
此外，本发明涉及可以用于执行本文描述的方法的软件产品。
本文描述的方法提供3D打印物品。因此，本发明还在另一方面提供了通过本文所述方法可获得的3D打印物品。特别地，本发明提供了一种3D打印物品，其包括3D打印材料和(反射)层(特别地，镜面反射层)，该(反射)层位于所述3D打印材料的至少一部分上，其中特定实施例中的3D打印材料包括热塑性材料，其中((镜面)反射)层包括颗粒，其中颗粒包括具有主轴线(A1)和短轴线(A2)，主轴线(A1)具有主轴线长度(L1)，短轴线(A2)具有短轴线长度(L2)，其中主轴线长度(L1)和短轴线长度(L2)具有大于1的第一纵横比，其中在特定实施例中平均而言，所述颗粒的主轴线(A1)被配置为平行于((镜面)反射)层的切向平面(P)，并且其中特别地，所述颗粒包括光反射材料。
在讨论方法时，已经在下面阐述了与3D打印物品有关的一些具体实施例。下面，更详细地讨论与3D打印物品有关的一些具体实施例。
如上文所指示的，由于使用具有大的第一纵横比的颗粒，可以提供基本上平坦的层。这导致其主轴线可以基本上对齐的颗粒。对齐可以被限定到切向平面。当层(仍然)在基板上时，该切向平面可以与基板相关。然而，该切向层还可以与该层所关联的3D打印物品的上层相关，或者与该层自身相关。因此，切向平面在本文中还被限定为与3D打印物品上的层有关。因此，在特定实施例中，平均而言，所述颗粒的主轴线(A1)被配置为平行于层的切向平面(P)。
在3D打印物品的又一特定实施例中，颗粒在主轴线和短轴线上具有至少10的第一纵横比。此外，在实施例中，该层可以具有选自5nm-2mm(诸如50nm-1mm)的范围的层厚度(d1)。而且，在实施例中，颗粒可以具有选自1-500μm的范围的主轴线长度(L1)和选自5nm-10μm的范围的短轴线长度(L2)。因此，在实施例中，层的表面积的至少80％具有的均方根表面粗糙度(RRMS或Rq)最大为1μm，诸如最大100nm，如最大25nm，诸如最大15nm。
在更进一步的实施例中，平均而言，所述颗粒的主轴线(A1)与所述切向平面(P)具有选自0-30°范围的角度(α)(还参见上文)。在更进一步的具体实施例中，颗粒包括金属颗粒和白色颗粒中的一者或多者(还参见上文)。
(利用本文描述的方法)获得的3D打印物品本身可以是功能性的。例如，3D打印物品可以是透镜、准直器、反射器等。由此获得的3D物品可以(备选地)用于装饰或艺术目的。3D打印物品可以包括或被设置有功能部件。功能部件特别地可以选自由光学部件、电气部件和磁性部件组成的组。特别地，术语“光学部件”是指具有光学功能的部件，诸如透镜、反射镜、光源(如LED)等。术语“电气部件”可以指代例如集成电路、PCB、电池、驱动器还有光源(因为光源可以被认为是光学部件和电气部件)等。术语磁性部件可以指代例如磁性连接器、线圈等。备选地或附加地，功能部件可以包括热部件(例如，被配置为冷却或加热电气部件)。因此，功能部件可以被配置成产生热量或清除热量等。
然而，在特定方面，3D打印物品可以被设置作为反射器。在这种实施例中，所使用的基板具有反射器的形状，在该反射器上首先提供该层，然后在该层上提供3D打印材料。因此，本发明还提供了一种反射器，其包括反射表面(特别地，镜面反射表面)，其中反射器包括如本文所限定的3D打印物品，并且其中反射表面的至少一部分由所述反射层(特别地，所述镜面反射层)提供。如上文所指示的，在实施例中，反射表面包括弯曲面、刻面和相对于彼此成角度地配置的面中的一种或多种。在实施例中，反射器是准直器或抛物面反射镜。因此，反射器的类型包括但不限于椭圆形反射器(例如，用于会聚光线)、抛物线形反射器(例如，用于产生平行光线)、双曲线形反射器(用于发散光线)等。
反射器还可以用在照明***中。因此，在又一方面，本发明提供了一种照明***，其包括：(a)光源，其被配置成产生光源光；以及(b)如本文所限定的反射器，其被配置成(镜面地)反射所述光源光的至少一部分。
返回到3D打印过程，可以使用特定的3D打印机来提供本文中所描述的3D打印物品。这种特定打印机的一个示例是熔融沉积建模3D打印机，其包括：(a)包括打印机喷嘴的打印机头，以及(b)细丝提供设备，其被配置为向打印机头提供包括3D可打印材料的细丝，其中熔融沉积建模3D打印机被配置为将所述3D可打印材料提供给基板。在特定实施例中，熔融沉积建模3D打印机还包括：(c)涂层涂覆器，其被配置为将层涂覆到所述基板。备选地或附加地，打印头可以包括在z方向上可移动的打印机喷嘴。备选地或附加地，打印机头包括成角度地配置的打印机喷嘴开口(即，打印机喷嘴开口被配置成使得可打印材料可以在不同于垂直方向的方向上离开喷嘴开口。
代替术语“熔融沉积建模(FDM)3D打印机”，可以简短地使用术语“3D打印机”、“FDM打印机”或“打印机”。打印机喷嘴还可以被指示为“喷嘴”或者有时被指示为“挤出机喷嘴”。
附图说明
现在将仅通过示例的方式参考所附示意图描述本发明的实施例，其中对应的附图标记指示对应的部件，并且其中：
图1a-图1b示意性地描绘了3D打印机的一些一般方面；
图2a-图2b示意性地描绘了提供具有功能层的3D打印物品的选项；
图3a-图3e示意性地描绘了提供用于3D打印物品的功能层和/或提供3D打印物品的一些实施例；
图4a-图4c示意性地描绘了可以在本文中使用的颗粒(诸如薄片)的一些方面；
图5a-图5b示意性地描绘了一些应用，包括3D打印物品；以及
图6a-图6b示意性地描绘了一些可能的应用。
示意图不一定按比例绘制。
具体实施方式
图1a示意性地描绘了3D打印机的一些方面。参考标记500指示3D打印机。参考标记530指示功能单元，其被配置为3D打印，(特别地，FDM 3D打印)；该参考标记还可以指示3D打印台单元。这里，仅示意性地描绘了用于提供3D打印材料的打印机头，诸如FDM 3D打印机头。参考标记501指示打印机头。特别地，本发明的3D打印机可以包括多个打印头，但是其他实施例也是可能的。参考标记502指示打印机喷嘴。特别地，本发明的3D打印机可以包括多个打印机喷嘴，但是其他实施例也是可能的。参考标记320指示可打印的3D可打印材料(诸如上文所指示的)的细丝。为了清楚起见，并未描绘3D打印机的所有特征，仅描绘了与本发明特别相关的特征(还参见下文)。
3D打印机500被配置为通过在接收器物品550上沉积多个细丝320来产生3D物品10，在实施例中接收器物品550可以至少暂时被冷却，其中每个细丝20包括3D可打印材料，诸如具有熔点Tm。3D打印机500被配置为加热打印机喷嘴502上游的细丝材料。例如，这可以利用包括挤出和/或加热功能中的一者或多者的设备完成。这种设备用参考标记573指示，并且被布置在打印机喷嘴502的上游(即，在细丝材料离开打印机喷嘴502之前的时间)。打印机头501可以(因此)包括液化器或加热器。参考标记201指示可打印材料。当被沉积时，该材料被指示为(3D)打印材料，其用参考标记202指示。
参考标记572指示具有材料(特别地，以线的形式)的卷轴或辊。3D打印机500将在细丝或纤维320中材料转换到接收器物品上或已经沉积的打印材料上。通常，喷嘴下游的细丝的直径相对于打印头上游的细丝的直径减小。因此，打印机喷嘴有时(还)被指示为挤出机喷嘴。通过逐个细丝地布置以及细丝叠置地布置，可以形成3D物品10。参考标记575指示细丝提供设备，其在这里尤其包括卷轴或辊和驱动轮，驱动轮由参考标记576指示。
参考标记A指示纵向轴线或细丝轴线。
参考标记C示意性地描绘了控制***，诸如特别地被配置为控制接收器物品550的温度的温度控制***。控制***C可以包括加热器，该加热器能够将接收器物品550加热到至少50℃的温度，但是特别是高达约350℃的温度，诸如至少200℃。
图1b以3D更详细地示意性地描绘了正在构造的3D物品10的打印。这里，在该示意图中，细丝320在单个平面中的端部不相互连接，但是实际上在实施例中可以是这种情况。
因此，图1a-图1b示意性地描绘了熔融沉积建模3D打印机500的一些方面，熔融沉积建模3D打印机500包括：(a)包括打印机喷嘴502的第一打印机头501；(b)细丝提供设备575，其被配置为向第一打印机头501提供包括3D可打印材料201的细丝320；以及可选地(c)接收器物品550。在图1a-图1b中，第一或第二可打印材料或者第一或第二打印材料用通用指示可打印材料201和打印材料202来指示。
在打印期间向物体添加功能涂层(诸如镜面反射层)是所期望的，参见图2a。这种层可以被带到打印物体的顶部上(图2a：I和II)。然而，在外表面上的层的外观看起来是漫射的并且具有低反射率(图2a：IV)。在图2a中，最下面的图(IV)，由于薄片的乱取向，顶部表面不是镜面反射的。然而，在底表面上，薄片可以是平面取向的。
在这里，我们提出了首先将反射薄片层带到光滑的基板(参见图2b)(诸如铝或玻璃基板)上。在将薄片带到光滑的基板上后(图2b：II)，然后可以在薄片层的顶部上打印物体(图2b：III)。然后将物体从基板上去除，这样，可以在3D打印物体上获得具有金属外观的镜面反射装饰表面，如图2b(IV)所示。这种表面可以起作用以产生反射器和准直器。然而，它们还可以仅是装饰表面。
参考图2b(IV)和图5a，应注意，颗粒(特别地，用参考标记A1指示的主轴线)与切向平面P具有角度α。特别地，平均角度选自0-30°的范围。注意，层405可以包括平均具有与切向平面更平行的角度的一个或多个区域以及平均具有与切向平面更不平行的角度的一个或多个区域。在示意图中，这用第一层区域405a和第二层区域405b指示。上层(这里，405a)可以最平行于切向平面。最低层(这里，405b)可以搁置在3D打印材料202上，或者可以部分地嵌入3D打印材料202中，或者可以基本上嵌入3D打印材料202中。参考标记d1指示层厚度，其可以是例如选自5nm-500μm的范围。
反射器还可以用于照明***中。
参考图1a和图1b，可以将额外的喷嘴合并到打印机中，以用于产生这种层，然后进行聚合物打印(图3a)。
在又一实施例中，3D打印装置包括两个喷涂喷嘴，以用于将不同类型的薄片施加到成形台上，诸如以图案化的方式。
特别地，薄片是镜面反射薄片。这种薄片可以使用各种方法制造，该各种方法包括：在包括释放层的基板上蒸发铝或银层(例如，使用物理气相沉积(CVD)或化学气相沉积(PVD))。释放层可以被溶解在溶液中，并且蒸发和蒸发可以被切成小块。
高度镜面反射颗粒可以(还)包括染料。以这种方式，可以制造高反射的有色涂层。颗粒还可以包括二向色层。以这种方式，可以获得依赖于角度的反射。薄片还可以包括磷光体材料。颗粒还可以包括导热颗粒。颗粒还以包括导电颗粒。
对于打印灯和灯具，我们提出了使用放置在打印平台上的光滑反射器形状。颗粒可以通过例如喷涂来施加到平滑反射器形状上。随后，打印机可以在这种表面上打印，将对齐的颗粒移到下一行(图3b)。
然而，目前可用的打印机具有垂直安装的喷嘴，并且太大而不能用于实现上述功能。出于这个原因，我们提出了一种打印机和打印方法，其中使用了FDM原理，但是打印头以一定角度放置，以用于在光滑反射器形状的表面上进行分配(图3c)。
打印头的角度还可以根据光滑反射器形状的表面进行适配(图3d)。
喷嘴还可以被成形以使得其被垂直放置，但是喷嘴开口成角度以用于在光滑反射器形状的表面上进行分配(图3e)。
为了考虑到打印头始终面向待复制的表面，我们提出了在打印期间旋转基板、打印头或者物体和打印头。为了在z方向上打印，我们提出了在z方向上移动台、打印头或者台和打印头。
3-D打印机还可以包括机器人“臂”，以用于从3-D打印机中取出3-D打印产品(并且将其放置在带子上或盒子中)。
在又一实施例中，所提出的***包括检查/检测装置，诸如相机。
打印台可以包括用于紧固光滑反射器形状的夹持装置或***机构。
图4a-图4c示意性地描绘了颗粒410的一些方面。颗粒410具有主轴线A1和短轴线A2，主轴线A1具有主轴线长度L1，短轴线A2具有短轴线长度L2。从图中可以看出，主轴线长度L1和短轴线长度L2具有大于1的第一纵横比。图4a在3D中示意性地描绘了颗粒410，其中颗粒410具有长度、高度和宽度，其中颗粒(或薄片)基本上具有横梁形状。因此，颗粒可以具有另外的轴线(短轴线或主轴线)，在本文中被指示为另外的轴线A3。基本上，颗粒410是细长的薄颗粒，即L2<L1(特别地L2<<L1)，并且L2<L3(特别是L22<<L3)。例如，L1可以选自1-500μm的范围；同样地L3也可以选自1-500μm的范围。例如，L2可以选自5nm-10μm的范围。
图4b示意性地描绘了具有较不规则形状的颗粒，其具有包围颗粒的虚拟最小长方体。
注意，符号L1、L2和L3以及A1、A2和A3仅用于指示轴线及其长度，并且这些数字仅用于区分轴线。此外，注意颗粒基本上不是椭圆形或长方体。颗粒可以具有任何形状，其至少主轴线基本上长于一个短轴线或多个短轴线，并且可以基本上是平坦的。特别地，使用相对规则形成的颗粒，即包围颗粒的虚构最小长方体的剩余体积很小，诸如小于总体积的50％，如小于25％。这种颗粒在WO2005/057255中尤其进行了描述，其通过引用并入本文。
图4c以横截图示意性地描绘了包括涂层412的颗粒410。涂层可以是透光的，并且颗粒的核心可以包括反射材料411。备选地或附加地，涂层412可以包括光反射材料411。
首先制备细长的或薄片状的颗粒。对于一些应用，可以容忍在形状和尺寸上具有大的变化的颗粒。没有良好形状控制并且具有大尺寸分布的颗粒可以以数种方式生产。一种方法是基于在具有释放层的基板的顶部上蒸发薄层，然后将其释放并减小至小颗粒尺寸，诸如通过研磨。其他方法包括使用天然存在的矿物质(诸如云母)，其还可以被研磨。硅和铝颗粒还可以在溶液中生产。然而，这些颗粒具有随机的形状和尺寸。对于其他应用，具有特定尺寸、形状和/或表面特性的颗粒可以使准直器具有更高的性能。例如，颗粒可以通过霍尔过程来提供。
例如，制备细长颗粒的第一种方法可以包括以下。该第一种方法可以使用各种技术来执行，诸如胶版打印、微接触打印和喷墨打印。在所有这些技术中，除了喷墨打印之外，图案化的表面或者墨水已经以图案化方式(印模)转移所至的表面被用于将墨水转移到包括待图案化的层的另一表面。根据墨水的类型，墨水可以用作正性刻蚀抗蚀剂或负性刻蚀抗蚀剂。如果将其用作负性刻蚀抗蚀剂，则可以通过刻蚀来从未被墨水覆盖或改性的那些区域中选择性地去除待图案化的层的材料。如果墨水被用作正性刻蚀抗蚀剂，则提供较高耐刻蚀性的第二层墨水仅被施加到表面的迄今未被改性区域(例如经由自组装从溶液中沉积)。在这种情况下，在随后的刻蚀步骤中，从已经用第一墨水改性的那些区域(具有较低耐刻蚀性的区域)去除材料。其他墨水刻蚀方案也是可能的，包括已经沉积在表面上的墨水的局部(图案化)化学改性。待图案化的层可以特别地包含下面的释放层(在待图案化的层和基板之间)。然后可以将释放层溶解在合适的溶剂中，通过合适的试剂溶液分解，或通过任何其他方式除，去以留下游离图案化结构(颗粒或薄片)。可以或者可以不通过溶剂、试剂溶液或所应用的任何其他方式去除墨水以去除释放层。如果需要，还可以在另一后续处理步骤中去除墨水。还可以使用喷墨打印来产生期望的图案。在该情况下，墨水可以以微滴的形式沉积在待图案化的层的顶部上。进一步的处理将类似于以上描述。然而，由于其依序性质，喷墨打印技术通常较慢。
光学光刻还可以用于使用光掩模来将覆盖待图案化的层的光致抗蚀剂材料层图案化。在显影抗蚀剂层之后，可以刻蚀待图案化的层，并且以与上述相同的方式产生颗粒或薄片。
例如，制备细长颗粒的第二种方法可以包括以下。掩模用于将颗粒层沉积到被设置有释放层的基板上。然后将释放层溶解，从而产生游离颗粒或薄片。掩模还可以被制造在基板的顶部上。在这种情况下，可以使用合适的溶剂去除沉积在掩模顶部上的颗粒，从而提供游离颗粒，同时不去除沉积在粘附层上的材料。还可以使用反向技术，其中沉积的材料粘附到掩模表面并且在掩模表面之间沉积的材料被释放。掩模还可以包括在释放层顶部上被打印的自组装单层，从而提供与未改性区域相比具有显著不同的表面特性的改性区域。在随后的沉积步骤中，材料然后可以仅被沉积在未改性区域中，或者可以被沉积在所有区域中，但是由于粘附性能显著较弱而更容易从改性区域中去除。
细长颗粒或薄片可以包括单层或多层材料。材料可以是金属的、有机的或无机的。例如，薄片可以包括反射特定光带的分层介电材料。备选地，它们可以由具有不同物理(例如光学)或化学表面特性的两个不同层组成。在双层配置中，其中一层可以是吸收的而另一层是反射的。还可以以不同方式组合与不同分子反应的层。例如，其中一个表面可以被选择以使得其特定地与极性分子反应，而另一个表面可以与非极性物质具有高反应性。以这种方式，可以生产具有特定极性和非极性表面的颗粒。
颗粒或薄片还可以是表面改性的。例如，颗粒的两个表面被改性为分别具有极性和非极性基团。
反应基团还可以附着到颗粒表面。具有反应基团的颗粒可以在含有其他反应分子的溶液中被共聚合并且制成聚合物链的一部分。以这种方式，可以产生稳定的颗粒悬浮液。
图5a-图5b示意性地描绘了3D打印物品10，其包括3D打印材料202和在所述3D打印材料202的至少一部分上的((镜面)反射)层405。特别地，3D打印材料202包括热塑性材料。层405包括颗粒410，其中颗粒410具有主轴线A1和短轴线A2，主轴线A1具有主轴线长度L1，短轴线A2具有短轴线长度L2，其中主轴线长度L1和短轴线长度L2具有大于1的第一纵横比。如在示意图所示，平均而言，所述颗粒410的主轴线A1被配置为平行于反射层405的切向平面P。如上文所指示的，特别地，颗粒410可以包括光反射材料411。特别地，图5a示意性地描绘了包括镜面反射表面2的反射器1，其中反射器1包括如本文所述的3D打印物品10，并且其中反射表面2的至少一部分由所述镜面反射层405提供。此外，图5b示意性地描绘了照明***1000，其包括：a)光源1010，其被配置为产生光源光1011；以及b)反射器1(诸如上文所限定的)，被配置为反射所述光源光1011的至少一部分。
在又一实施例中，(多个)反射器成形基板可以产生具有10度、25度和40度半峰全宽的反射器。在一个实施例中，反射器成形支撑件因此可以具有光滑反射器的形状和平滑度(参见例如图6a)。在另一实施例中，反射器成形台可以具有刻面反射器的形状和平滑度。刻面可以具有大于16mm2的面积，诸如在16-1600mm2的范围内。然而，刻面还可以更小，诸如在1-16mm2的范围内，或甚至更小，诸如在0.01-1mm2的范围内。这种精细刻面或结构提供更平滑的光束。
在又一实施例中，我们提出了一种反射器成形台，其具有螺旋刻面反射器的形状和光滑度。紧密螺旋的精细刻面是所期望的，以获得平滑的光束。在又一实施例中，我们提出了一种反射器成形台，其具有混合反射器的形状和平滑度。它包括靠近光源的刻面，以便获得没有“黑洞”的光束(见图6b)。在更远离光源处，反射器可以不是刻面的。在又一实施例中，我们提出了一种反射器成形台，其具有工程结构的形状和光滑度，包括但不限于包括“纹理”、“橙皮”和“随机”设计。因此，基本上任何反射器1可以包括一个或多个3D部件，其包括本文所述的具有反射特性的层405。因此，图6a-图6b中的反射器1的部件是3D打印的，并且包括层405。
在一个示例中，通过喷涂在有机溶剂中悬浮的铝薄片，在玻璃基板上提供PVD铝薄片层(颗粒厚度50nm，颗粒尺寸90μm)。在蒸发有机溶剂后，在包括PVD铝薄片层的玻璃基板上3D打印聚碳酸酯。将3D打印物体冷却，几乎所有的薄片都从物体顶部的玻璃基板上脱落，得到镜面反射层。
本领域技术人员将理解本文中的术语“基本上”，诸如“基本上由......组成”。术语“基本上”还可以包括具有“完全”、“彻底”、“全部”等的实施例。因此，在实施例中，形容词基本上还可以被去除。在适用的情况下，术语“基本上”还可以涉及90％或更高，诸如95％或更高，特别地是99％或更高，甚至更特别地99.5％或更高，包括100％。术语“包括”还包括其中术语“包括”意指“由......组成”的实施例。术语“和/或”特别地涉及在“和/或”之前和之后提到的一个或多个项。例如，短语“项1和/或项2”和类似短语可以涉及项1和项2中的一个或多个项。术语“包括”在一个实施例中可以指代“由......组成”但是在另一实施例还可以指代“包含至少所限定的种类以及可选的一种或多种其他种类”。
此外，在本说明书和权利要求中的术语第一、第二、第三等用于区分相似元件，而不一定用于描述依序的或时序的顺序。应理解，如此使用的术语在适当的环境下是可互换的，并且本文中所描述的本发明的实施例能够以不同于本文中所描述或说明的序列来操作。
本文中的设备是在操作期间描述的除其他设备之外的设备。如本领域技术人员所清楚的，本发明不限于操作方法或操作中的设备。
应当注意，上述实施例说明本发明，而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计许多备选实施例。在权利要求中，括号内的任何参考符号不应被解释为限制权利要求。动词“包括”及其变形的使用不排除除权利要求中所述的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件前面的冠词“一”或“一个”不排除存在多个这种元件。本发明可以借助于包括若干不同元件的硬件并且借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的设备权利要求中，这些装置中的若干个可以由同一个硬件项来实施。在相互不同的从属权利要求中记载了某些措施的纯粹的事实并不指示这些措施的组合不能有利地被使用。
本发明还应用于包括在本说明书中描述和/或在附图中示出的一个或多个表征特征的设备。本发明还涉及一种方法或过程，其包括在本说明书中描述和/或在附图中示出的一个或多个表征特征。
在本专利中讨论的各个方面可以被组合以便提供附加的优点。此外，本领域技术人员将理解，可以组合实施例，并且还可以组合多于两个的实施例。此外，一些特征可以形成一个或多个分案申请的基础。
不言而喻，第一(可打印或打印)材料和第二(可打印或打印)材料中的一种或多种可以包含填料(诸如玻璃和纤维)，其不(必须)影响(多种)材料的Tg或Tm。

Claims (13)

1.一种用于3D打印3D物品（10）的方法，所述方法包括提供3D可打印材料（201）的细丝（320）以及在打印阶段期间在基板（1550）上打印所述3D可打印材料（201），以提供所述3D物品（10），其中所述打印阶段包括：
（a）在所述基板（1550）上提供包括颗粒（410）的层，以及
（b）在所述基板（1550）上的所述层上打印所述3D可打印材料（201），以提供包括所述层的所述3D物品（10），
其中每个颗粒（410）具有主轴线（A1）、短轴线（A2）和另外的轴线（A3），所述主轴线（A1）、所述短轴线（A2）和所述另外的轴线（A3）限定具有包围所述颗粒（410）的最小体积的长方体，
其中所述主轴线（A1）具有主轴线长度（L1），所述短轴线（A2）具有短轴线长度（L2），并且所述另外的轴线（A3）具有另外的轴线长度（L3），
其中所述主轴线长度（L1）和所述短轴线长度（L2）具有至少5的第一纵横比，
其中所述另外的轴线长度（L3）和所述短轴线长度（L2）具有至少5的第二纵横比，并且
其中所述颗粒（410）包括光反射材料（411）。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述颗粒（410）具有至少10的第一纵横比，并且其中所述层具有选自5 nm - 200 μm的范围的层厚度（d1）。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述颗粒（410）具有选自1 μm -500 μm的范围的主轴线长度（L1）和选自5 nm - 10 μm的范围的短轴线长度（L2），并且其中所述层的表面面积的至少80%具有最大25nm的均方根表面粗糙度。
4.根据权利要求中1至2中的任一项所述的方法，其中所述颗粒（410）的所述主轴线（A1）与所述基板（1550）的切向平面（P）具有选自0-30°的范围的平均角度（α）。
5.根据权利要求中1至2中的任一项所述的方法，其中所述颗粒（410）包括金属颗粒以及无机和有机颗粒中的一者或多者，并且其中所述颗粒（410）包括光反射涂层（412）。
6.根据权利要求中1至2中的任一项所述的方法，其中所述基板（1550）具有反射器的形状，所述形状具有弯曲面（1021）、刻面（1022）以及相对于彼此成角度地配置的多个面（1023）中的一种或多种。
7.一种3D打印物品（10），包括3D打印材料（202）和镜面反射层，所述镜面反射层位于所述3D打印材料（202）的至少一部分上，其中所述3D打印材料（202）包括热塑性材料，其中所述镜面反射层包括颗粒（410），其中每个颗粒（410）具有主轴线（A1）、短轴线（A2）和另外的轴线（A3），所述主轴线（A1）、所述短轴线（A2）和所述另外的轴线（A3）限定具有包围所述颗粒（410）的最小体积的长方体，其中所述主轴线（A1）具有主轴线长度（L1），所述短轴线（A2）具有短轴线长度（L2），并且所述另外的轴线（A3）具有另外的轴线长度（L3），其中所述主轴线长度（L1）和所述短轴线长度（L2）具有至少5的第一纵横比，其中所述另外的轴线长度（L3）和所述短轴线长度（L2）具有至少5的第二纵横比，并且其中所述颗粒（410）包括光反射材料（411）。
8.根据权利要求7所述的3D打印物品（10），其中所述颗粒（410）具有至少10的第一纵横比，其中所述镜面反射层具有选自5 nm - 2 mm的范围的层厚度（d1），其中所述颗粒（410）具有选自1 μm - 500 μm的范围的主轴线长度（L1）和选自5 nm - 1 μm的范围的短轴线长度（L2），并且其中所述镜面反射层的表面面积的至少80%具有最大25nm的均方根表面粗糙度。
9.根据前述权利要求7至8中的任一项所述的3D打印物品（10），其中所述颗粒（410）的所述主轴线（A1）与所述镜面反射层的切向平面（P）具有选自0-30°的范围的平均角度（α），并且其中所述颗粒（410）包括金属颗粒和白色颗粒中的一者或多者。
10.一种反射器（1），包括镜面反射表面（2），其中所述反射器（1）包括根据前述权利要求7至9中的任一项所述的3D打印物品（10），并且其中所述反射表面（2）的至少一部分由所述镜面反射层提供。
11.根据权利要求10所述的反射器（1），其中所述反射表面（2）包括弯曲面（1031）、刻面（1032）以及相对于彼此成角度地配置的多个面（1033）中的一种或多种。
12.根据前述权利要求10至11中的任一项所述的反射器（1），其中所述反射器（1）是准直器或抛物面反射镜。
13.一种照明***（1000），包括：（a）光源（1010），被配置为生成光源光（1011）；以及（b）根据前述权利要求10至12中的任一项所述的反射器（1），被配置为反射所述光源光（1011）的至少一部分。
CN201780058373.6A 2016-09-22 2017-09-12 使用fdm获得镜面反射表面的方法 Active CN109874325B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16190117.8 2016-09-22
EP16190117 2016-09-22
PCT/EP2017/072932 WO2018054724A1 (en) 2016-09-22 2017-09-12 Method of using fdm to obtain specularly reflective surfaces.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109874325A CN109874325A (zh) 2019-06-11
CN109874325B true CN109874325B (zh) 2021-08-20

Family

ID=57206000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780058373.6A Active CN109874325B (zh) 2016-09-22 2017-09-12 使用fdm获得镜面反射表面的方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10589461B2 (zh)
EP (1) EP3515708B1 (zh)
CN (1) CN109874325B (zh)
WO (1) WO2018054724A1 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200122386A1 (en) * 2017-06-29 2020-04-23 Signify Holding B.V. Fdm printed luminaires with surface texture
US20200223130A1 (en) * 2017-07-20 2020-07-16 Signify Holding B.V. Hiding optical defect lines on parts of fdm printed luminaires with metallic look
US20210138721A1 (en) * 2018-04-16 2021-05-13 Signify Holding B.V. Printed structure with metallic appearance
EP3833529A4 (en) * 2018-09-07 2021-10-13 Magna Exteriors Inc. APPARATUS AND PROCESS FOR 3D PRINTING WITH A SMOOTH SURFACE
US11453158B2 (en) 2018-11-16 2022-09-27 Wisconsin Alumni Research Foundation 3D structures and methods therefor
EP3996898B1 (en) * 2019-07-09 2023-09-06 Signify Holding B.V. Printing structures with openings in a side surface
CA3151652A1 (en) 2019-09-03 2021-03-11 National Research Council Of Canada 3d printed antenna
US11724456B2 (en) * 2019-09-18 2023-08-15 Mighty Buildings, Inc. Optical curing system for 3D printing
CN114728467A (zh) * 2019-11-26 2022-07-08 昕诺飞控股有限公司 具有增强光泽外观的fdm打印发光装置
CN111633979A (zh) * 2020-06-08 2020-09-08 河北科技大学 连续纤维复合材料增材制造z向增强方法及制造设备
WO2022161886A1 (en) * 2021-01-28 2022-08-04 Signify Holding B.V. Fdm printed lamp shade with controlled appearance
WO2023242069A1 (en) * 2022-06-14 2023-12-21 Signify Holding B.V. Printer head arrangement, 3d-printed object and method for 3d printing

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1422268A2 (en) * 2002-11-21 2004-05-26 MERCK PATENT GmbH Iridescent pigment having high brilliance and high chroma

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5867316A (en) * 1996-02-29 1999-02-02 Minnesota Mining And Manufacturing Company Multilayer film having a continuous and disperse phase
GB0328588D0 (en) 2003-12-10 2004-01-14 Koninkl Philips Electronics Nv Collimator
US8916085B2 (en) 2011-06-02 2014-12-23 A. Raymond Et Cie Process of making a component with a passageway
US20140291895A1 (en) 2013-04-01 2014-10-02 I2Ic Corporation Method of Manufacturing a Body with Oriented Aspherical Particles
US10081136B2 (en) 2013-07-15 2018-09-25 California Institute Of Technology Systems and methods for additive manufacturing processes that strategically buildup objects
US9099575B2 (en) * 2013-07-16 2015-08-04 Cree, Inc. Solid state lighting devices and fabrication methods including deposited light-affecting elements
US9266287B2 (en) * 2013-09-18 2016-02-23 Disney Enterprises, Inc. 3D printing with custom surface reflectance
EP3084499A1 (en) * 2013-12-20 2016-10-26 LUXeXcel Holding B.V. Method for printing a three-dimensional light-guiding structure
US20150298393A1 (en) 2014-04-22 2015-10-22 Thomas William Suarez 3d printer system having a rotatable platform, metal flake filament, multiple heaters, and modularity
US9579829B2 (en) 2014-06-02 2017-02-28 Vadient Optics, Llc Method for manufacturing an optical element
US9650526B2 (en) * 2014-09-09 2017-05-16 3D Systems, Inc. Method of printing a three-dimensional article
US9887356B2 (en) * 2015-01-23 2018-02-06 The Trustees Of Princeton University 3D printed active electronic materials and devices
CN108136795B (zh) * 2015-08-20 2019-12-20 惠普深蓝有限责任公司 打印小平面

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1422268A2 (en) * 2002-11-21 2004-05-26 MERCK PATENT GmbH Iridescent pigment having high brilliance and high chroma

Also Published As

Publication number Publication date
US20190210278A1 (en) 2019-07-11
EP3515708A1 (en) 2019-07-31
US10589461B2 (en) 2020-03-17
WO2018054724A1 (en) 2018-03-29
CN109874325A (zh) 2019-06-11
EP3515708B1 (en) 2022-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109874325B (zh) 使用fdm获得镜面反射表面的方法
JP6746806B2 (ja) ３ｄ印刷されインプリントされた構造、印刷方法、３ｄ物品、及び３ｄ物品を有する照明システム
CN110621477B (zh) 使用填充有金属涂覆玻璃或云母颗粒的聚合物3d打印反射器以及由此可获得的反射器
CN110831742B (zh) 具有表面纹理的fdm打印的灯具
CN110869209B (zh) Fdm打印的具有表面纹理的灯具
EP3544792A1 (en) Powder coated fdm printed item, related manufacturing method and apparatus
CN114728467A (zh) 具有增强光泽外观的fdm打印发光装置
JP7382956B2 (ja) 金属的外観を有する印刷された構造体
EP3655240B1 (en) Hiding optical defect lines on parts of fdm printed luminaires with metallic look
JP6907418B2 (ja) ３ｄ印刷された物品のための架橋ポリマー充填ポリマー

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant