JP2017502862A - 熱溶解フィラメント製法による造形品の内面ビード拡散接合を強化するためのマイクロ波誘導によるcnt充填ポリマーコンポジットの局所加熱 - Google Patents
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Abstract
Description
本請求書は、2014年12月26日に出願された「Microwave-Induced Localized Heating Of CNT Filled Polymer Composites For Enhanced Inter-Bead Diffusion Of Fused Filament Fabricated Parts(熱溶解フィラメント製法による造形品の内面ビード拡散を強化するためのマイクロ波誘導によるCNT充填ポリマーコンポジットの局所加熱)」という名称の米国特許出願シリアル番号61/920,937に対して優先権を主張する。前述の特許出願は、ここに参照することによりその全体を本明細書の一部となす。
本発明は、以下のテキサス工科大学助成金番号の下で政府の支援によってなされた。CBET-1133250、NSF CBET NanoEHS、「Carbon nanotube detection in plants through Microwave-Induced heating(マイクロ波誘導加熱による植物中カーボンナノチューブの検出)」。政府は本発明に一定の権利を有する。
積層造形の起源と進化および全米科学財団(NSF)の当該起源と進化における役割は、C.L.Weberらの「The Role of the National Science Foundation in the Origin and Evolution of Additive Manufacturing in the United States(米国の積層造形の起源と進化における全米科学財団の役割)」、IDA Science & Technology Policy InstituteによるIDA白書P-5091(2013年)で定められており、付録Aとして本発明明細書に添付されている。
前記マイクロ波を吸収するナノ材料は、カーボンナノチューブ、カーボンブラック、バッキーボール、グラフェン、超常磁性ナノ粒子、磁性ナノ粒子、金属ナノワイヤ、半導体ナノワイヤ、量子ドット、ポリアニリン(PANI)、ポリ3,4-エチレンジオキシチオフェンポリスチレンスルホネート、およびそれらの組み合わせからなる群から選択可能である。
前記カーボンナノチューブは多層カーボンナノチューブであり得る。
前記被覆は約100nm〜0.5mmの厚さを有することが可能である。
前記被覆は3重量%〜10重量%のカーボンナノチューブを含むことが可能である。
前記ポリマーフィラメントはポリ乳酸(PLA)を含むことが可能である。
前記ポリマーフィラメントにマイクロ波を照射する工程は、前記3次元オブジェクトの造形工程後に行うことが可能である。
前記ポリマーフィラメントにマイクロ波を照射する工程は、1W〜1kWの照射力で行うことが可能である。
前記マイクロ波を吸収するナノ材料は、カーボンナノチューブ、カーボンブラック、バッキーボール、グラフェン、超常磁性ナノ粒子、磁性ナノ粒子、金属ナノワイヤ、半導体ナノワイヤ、量子ドット、ポリアニリン(PANI)、ポリ3,4-エチレンジオキシチオフェンポリスチレンスルホネート、およびそれらの組み合わせからなる群から選択可能である。
前記カーボンナノチューブは多層カーボンナノチューブであり得る。
前記被覆は1重量%〜50重量%のカーボンナノチューブを含むことが可能である。
前記被覆は3重量%〜10重量%のカーボンナノチューブを含むことが可能である。
前記ポリマーフィラメントは、スチレン(ABS)、ポリカーボネート(PC)、ポリ乳酸(PLA)、ポリエチレン(PE)、PC/ABS、ポリフェニルスルホン(PPSU)、ポリアミド(ナイロン)、ポリスチレン(PS)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるフィラメントを含むことが可能である。
前記積層造形装置には、前記押出機の近くに位置するチップをさらに含むことが可能である。前記チップは前記押出機の近くにおいてマイクロ波源からのマイクロ波の焦点調整に使用可能である。
前記マイクロ波を吸収するナノ材料は、カーボンナノチューブを含むことが可能である。
前記被覆は約100nm〜0.5mmの厚さを有することが可能である。
前記被覆は3重量%〜10重量%のカーボンナノチューブを含むことが可能である。
前記ポリマーフィラメントはポリ乳酸(PLA)を含むことが可能である。
前記積層造形装置は前記ポリマーフィラメントにマイクロ波を1W〜1kWの照射力で照射するために使用可能である。
ポリマーフィラメントの被覆
図1Aを参照すると、図1Aは噴射成膜法によってカーボンナノチューブでポリマーフィラメント103外面を被覆する方法を例示する。この実施形態では、カーボンナノチューブ分散液のリザーバー102を有するエアブラシ101が、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)フィラメントなどのポリマーフィラメント103外面を被覆するために使用される。前記ポリマーフィラメント103は、ポリカーボネート(PC)、ポリ乳酸(PLA)、高密度ポリエチレン(HDPE)、PC/ABS、およびポリフェニルスルホン(PPSU)、ポリアミド(ナイロン)、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、ポリエーテルイミド(ULTEM(商標))、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、およびそれらの組み合わせなどのその他のポリマーから作ることが可能である。前記カーボンナノチューブ分散液は、濃度10 mg/mlにて適切な溶媒(ABSの場合、アセトン)中に熱可塑性樹脂を溶解し、多層カーボンナノチューブ粉末(CheapTubes.com、バーモント州ブラトルバロ)を濃度0.5 mg/mlにて添加し、続いてプローブ超音波処理を30分間実行することによって作った。その他の使用可能な溶媒は、例えば、PLAの場合、クロロホルムである。
カーボンナノチューブ
本発明で使用したカーボンナノチューブの種類には、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、官能基化カーボンナノチューブなどが含まれる。また、カーボンブラック、バッキーボール、グラフェン、超常磁性ナノ粒子または磁性ナノ粒子、金属ナノワイヤまたは半導体ナノワイヤおよび量子ドット、およびポリアニリン(PANI)またはポリ3,4-エチレンジオキシチオフェンポリスチレンスルホネート(PEDOT:PSS)などの特定の導電性ポリマーを含むマイクロ波を吸収するナノ材料の他の形態を使用可能である。
図4は、前記被覆ポリマーフィラメント103に(図1に示した噴射成膜後に)マイクロ波401を照射する方法を例示する図である。前記純ポリマーフィラメント103は前記マイクロ波401に対して比較的に非感受性ではあるが、前記被覆105におけるカーボンナノチューブはマイクロ波照射に対して極端な感受性を示し、局所加熱を生成する。この局所加熱は、例えばIrin, F.らの「Detection of carbon nanotubes in biological samples through Microwave-Induced heating」、Carbon、2012、50、(12)、4441-4449、およびVegesna, S.らの「Non-destructive Technique for Broadband Characterization of Carbon Nanotubes at Microwave Frequencies」、Journal of Electromagnetic Waves and Applications、2013、27、(11)、1372-1381で論考、説明されている。前記マイクロ波照射後のカーボンナノチューブの局所加熱はフィラメント-フィラメント接触面402にて選択的溶解を引き起こし、ポリマー拡散および連続したポリマー構造の形成を可能にする。かかる構造は在来のプリントされた3D構造とは顕著に異なる。前記ポリマーフィラメント103は、隣接ポリマーフィラメント103がフィラメント-フィラメント接触面402においてウエット状態になり、前記ポリマー鎖が前記接触面全体にわたって相互拡散できた時点で、フィラメント-フィラメント接触面402で溶解できる。例えば、ポリマーフィラメント103は溶融によってフィラメント-フィラメント接触面402でウエット状態になることが可能である。溶融しないポリマー(非晶質高分子など)の場合は、前記ポリマーフィラメント103の温度がガラス転移温度を十分に超えて高くなると非ニュートン流体として流動可能になる。
ポリマーフィラメント束
図5は、噴射成膜法(図1に示す)によって部分的に(被覆105で)被覆され、次いでマイクロ波加熱に曝露(図4に示す)されたポリマーフィラメント103のポリマーフィラメント束501の写真である。前記ポリマーフィラメント103は、ABSから作り、マイクロ波401を照射(従来型マイクロ波オーブン内で約2.45GHzにて約20秒間)して、前記フィラメント同士間(前記ポリマーフィラメント103の被覆区分内)の空隙を最小限にして溶解構造を形成した。対照的に、前記ポリマーフィラメント103の非被覆部分(すなわち、前記マイクロ波透明ABSフィラメント部分)は前記マイクロ波処理方法401によって影響を受けず、熱溶解されなかった。
クロスハッチスタック
図6は、マイクロ波401が照射されるようにクロスハッチスタックに配置したポリマーフィラメント103(外面上に被覆105を形成するため図1に示した噴射成膜後)を例示する図である。図7は、噴射成膜法(図1に示す)によりポリマーフィラメントを被覆し、配列し、次いで前記被覆ポリマーフィラメントのクロスハッチスタックにマイクロ波を照射(図6に示す)することによって作られたマイクロ波溶解クロスハッチスタックの写真である。拡大部分702は、前記マイクロ波溶解クロスハッチスタック701の光学顕微鏡画像である。前記ポリマーフィラメント103にはABSを使用した。被覆ポリマーフィラメント103のクロスハッチスタックにマイクロ波401を照射(従来のマイクロ波オーブン内で約20秒間約2.45GHzにて)して、前記フィラメント同士間の空隙を最小限にして溶解構造を形成した。前記マイクロ波照射中に起こるこのフィラメント溶解は、空隙を排除し、荷重伝達を向上させる。
プリントオブジェクト
図8は、同様に作られた3Dプリントオブジェクトの写真2葉である(オブジェクト801およびオブジェクト802)。オブジェクト801は純ABSプリンターフィラメントを用いて積層造形法によって作った。オブジェクト802は、マイクロ波照射でプリント後処理を行ったカーボンナノチューブ被覆ABSプリンターフィラメントを用いて同一の積層造形法で作った。
形態学
図11は、カーボンナノチューブ分散液を被覆したポリマーフィラメント1101の断面のSEMである。前記ポリマーフィラメント1101は純ABSである。 前記被覆ポリマーフィラメントはマイクロ波で照射されていない。前記カーボンナノチューブ被覆1102(前記同軸CNTシート)は約15μmの厚さ1103を有する。図12は、カーボンナノチューブ被覆1102内でランダム配向した多層カーボンナノチューブ1201を示す被覆ポリマーフィラメント1101のSEM(拡大図)である。
マイクロ波放射への熱応答
マイクロ波誘導によるCNT加熱は、ポリマーナノコンポジット接触面における調整可能なポリマーの可動性と密着性の可能性を開く。また、この現象は3-Dプリントされたパーツにおけるポリマー溶着性を改善するために使用することが可能である。誘電特性をin situマイクロ波温度測定と接続することによって、本発明は前記マイクロ波応答が積層造形におけるポリマーフィルムおよびフィラメント密着性にどのように影響するかを制御可能である。
電気特性
前記加熱は結果として生じるフィルムの電気特性に基づいて調整可能である。当該電気特性には、伝導率、損失正接、および誘電特性が含まれる。
温度分布
また、上記のPLA/多層カーボンナノチューブサンプルの温度分布を検討して、制御環境での大電力(10〜100W)マイクロ波放射(2.45GHz)に対する熱応答を明らかにした。前記in-situマイクロ波熱量測定の設定には、矩形導波管内部に配置した均一なフィルムの中心における温度上昇を画像化するために前向き赤外線(FLIR)カメラを使用し、それをマイクロ波発振器に順に結合した。(FLIR(登録商標)Systems, Inc.)。前記FLIRカメラで、導波管の開口端を覆う金属メッシュ製ウィンドウを介して前記サンプルを観察する。電磁RFメーターを使用してマイクロ波放射中の安全性を確保する。
示差走査熱量測定
示差走査熱量測定(DSC)を使用して、上記の純PLAおよびPLA/多層カーボンナノチューブサンプルの融点、結晶化温度およびガラス転移温度の測定を行った。図25Aは、純PLA(2501)およびPLA/多層カーボンナノチューブ(10重量%)(2502)のDSC曲線を示す。図25Aは、純PLA(2503)およびPLA/多層カーボンナノチューブ(10重量%)(2504)のDSCサーモグラムを示す。これらの測定値は、前記ポリマーが強力に溶着された接触面を形成する可能性が高い温度を正確に示す。ほとんどの熱可塑性ポリマーは、接合または溶着を形成するためにガラス転移温度を超えた温度で加熱しなくてはならない。前記DSCはまた、FLIR画像処理により取得した温度分布の結果と相関関係を有する温度の機能として判別可能な熱容量の推定値をもたらした。図25Cは、純PLA(2505)およびPLA/多層カーボンナノチューブ(10重量%)(2506)の一定圧力における熱容量と温度との関係を示す。前記DSC測定は、前記PLAのTgがFLIR画像処理したサンプル(〜60℃)における動的温度での定常値と時間応答との関係と相関関係を有することを示した。
マイクロ波とカーボンナノチューブ添加ポリマーとの相互作用
前記マイクロ波の加熱行動は、前記サンプルの幾何形状、印加される電磁界および材料の誘電特性に基づく。シミュレーションおよびモデリングを利用して、CNT添加ポリマーのマイクロ波応答の根底にある科学を調査した。シミュレーションおよびモデリングは、熱応答での様々なパラメータ(CNT添加、マイクロ波電力、サンプル厚)の効果を調査する上で役に立つ。
マイクロ波誘導によるポリマー密着性
また、CNT/ポリマーナノコンポジットでの溶着へのマイクロ波加熱による機械的な効果の検討を行った。CNT豊富なポリマー被覆は、マイクロ波照射への曝露でポリマー基板の密着性を高める。ポリマー接触面の力学に加えて、当該現象はナノスケールで部位特異的な加熱/接合を可能にすることによって積層造形における新たな手段を開く。
製造方法
カーボンナノチューブを用いた通常のPLAフィラメントの被覆プロセスは、これらのPLAフィラメントを既存の3-Dプリンターで使用することを可能にする。マイクロ波誘導による溶着に対応するカーボンナノチューブを用いたフィラメントの被覆コンセプトは全く新しいコンセプトである。前記データは、当該被覆が施されたフィラメントが様々な構造の3-Dプリントの原料として使用可能であることを示す。例えば、これらのCNT添加3-D構造を形成し、次いでマイクロ波照射に(1W〜1kWの範囲で)一定時間(1秒〜5分間の範囲)曝露して、CNT豊富なポリマー被覆を加熱し、局部を溶融し、界面拡散を誘発し、接着強度を増加させることが可能である。これらは、上記の特性を含む高度な特性に対して制御可能である。結果として得られるオブジェクトは(設計によって)高度な圧縮強度および引張強度(例えば、インストロン社の機械的特性評価試験機で測定可能な)を有し得る。
かかるシステムがもたらすものは:(a)CNTおよびCNT/ポリマーナノコンポジットのマイクロ波放射への応答性を利用する新型システムおよび方法。(b)CNT分散液を有する材料に適した効率的なモデリング技法。(c)マイクロ波照射後のCNT/ポリマーナノコンポジット溶着のための方法と構造と特性の相互関係。(d)最適化されたCNT添加およびマイクロ波照射法を取り込む3Dプリント器具の開発、である。
製造技術
本発明の実施形態は、(1)伝統的な手法で作られたポリマーパーツを利用する射出成形、押出成形、機械加工と、(2)熱溶解積層法(FDM(商標)、Stratasys、Inc.)および熱溶解フィラメント製法(FFF)などの積層造形法でプリントされたパーツと、の間に現在存在する相違を克服する。当該方法により、(a)3Dプリントされた熱可塑性パーツの全体的な強度を高めること、(b)バルクパーツの歪みや加熱なしに、ビード間のポリマー鎖の急速な拡散接合を可能にすること(従って強度を高める)、(c)3Dプリントされた熱可塑性パーツの等方性機械的特性を改善して従来の方法で製造されたパーツに匹敵(または優越)すること、が可能である。
以下の特許および出版物は本発明に関連する:
米国特許第7,754,054号「Microwave Induced Functionalization Of Single Wall Carbon Nanotubes And Composites Prepared Therefrom」、2010年7月13日発行、Mittraらに付与。
米国特許公開第2011/0223343号「Novel NanoComposite For Sustainability of Infrastructure」2011年9月15日公開、Wangらに付与。
Nikzad, Mらの、「Thermo-Mechanical Properties of a Highly Filled Polymeric Composites for Fused Deposition Modeling」、Materials Design、2011、32、(6)、3448-3456、doi:10.1016/j.matdes.2011.01.056。
Shim, Hyung Cheoulらの「Enhancement of Adhesion Between Carbon Nanotubes and Polymer Substrates Using Microwave Irradiation」、Scripta Materialia、2009、61、(1)、32-35、doi:10.1016/j.scriptamat.2009.02.060。
Ziemian, C.らの「Anisotropic Mechanical Properties of ABS Parts Fabricated by Fused Deposition Modelling」、Mechanical Engineering、2012、第7章、159-181(編集者:Gokcek, Murat)、doi: 10.5772/34233。
Claims (36)
- (a) マイクロ波を吸収するナノ材料を含む被覆を有するポリマーフィラメントを選択することと、
(b) 前記ポリマーフィラメントから3次元オブジェクトを造形することと、
(c) 前記3次元オブジェクトの造形工程中または造形工程後、前記ポリマーフィラメントにマイクロ波を照射することと、を含む積層造形法。 - 請求項1に記載の方法において、前記マイクロ波を吸収するナノ材料が、カーボンナノチューブ、カーボンブラック、バッキーボール、グラフェン、超常磁性ナノ粒子、磁性ナノ粒子、金属ナノワイヤ、半導体ナノワイヤ、量子ドット、ポリアニリン(PANI)、ポリ3,4-エチレンジオキシチオフェンポリスチレンスルホネート、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記マイクロ波を吸収するナノ材料がカーボンナノチューブを含むことを特徴とする方法。
- 請求項3に記載の方法において、前記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブであることを特徴とする方法。
- 請求項3に記載の方法において、前記被覆が前記ポリマーフィラメントの直径の0.005%〜30%の厚さを有することを特徴とする方法。
- 請求項3に記載の方法において、前記被覆が約100nm〜0.5mmの厚さを有することを特徴とする方法。
- 請求項3に記載の方法において、前記被覆が1重量%〜50重量%のカーボンナノチューブを含むことを特徴とする方法。
- 請求項7に記載の方法において、前記被覆が3重量%〜10重量%のカーボンナノチューブを含むことを特徴とする方法。
- 請求項3に記載の方法において、前記ポリマーフィラメントがポリ乳酸(PLA)を含むことを特徴とする方法。
- 請求項3に記載の方法において、前記ポリマーフィラメントがスチレン(ABS)、ポリカーボネート(PC)、ポリ乳酸(PLA)、ポリエチレン(PE)、PC/ABS、ポリフェニルスルホン(PPSU)、ポリアミド(ナイロン)、ポリスチレン(PS)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるフィラメントを含むことを特徴とする方法。
- 請求項3に記載の方法において、前記ポリマーフィラメントにマイクロ波を照射する工程が、前記3次元オブジェクトの造形工程中に行うことを特徴とする方法。
- 請求項10に記載の方法において、前記ポリマーフィラメントにマイクロ波を照射する工程が、前記3次元オブジェクトの造形工程後に行うことを特徴とする方法。
- 請求項3に記載の方法において、前記ポリマーフィラメントにマイクロ波を照射する工程が、前記ポリマーフィラメントに1秒〜5分間マイクロ波を照射することを特徴とする方法。
- 請求項3に記載の方法において、前記ポリマーフィラメントにマイクロ波を照射する工程が、1W〜1kWの照射力で行われることを特徴とする方法。
- 請求項3に記載の方法において、
(a) ポリマーフィラメントを選択することと、
(b) 前記被覆により前記ポリマーフィラメントを被覆することであって、前記被覆工程が、噴射成膜、浸漬被覆、押出被覆、およびそれらの組み合わせからなる工程から選択される、被覆することと、をさらに含むことを特徴とする方法。 - (a) 複数のポリマーフィラメントであって、複数の前記ポリマーフィラメントがマイクロ波を吸収するナノ材料を含む被覆を有する、ポリマーフィラメントと、
(b) 共に熱溶解されている前記ポリマーフィラメントの前記被覆と、を含む3次元オブジェクト。 - 請求項16に記載のオブジェクトにおいて、前記マイクロ波を吸収するナノ材料が、カーボンナノチューブ、カーボンブラック、バッキーボール、グラフェン、超常磁性ナノ粒子、磁性ナノ粒子、金属ナノワイヤ、半導体ナノワイヤ、量子ドット、ポリアニリン(PANI)、ポリ3,4-エチレンジオキシチオフェンポリスチレンスルホネート、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とするオブジェクト。
- 請求項1に記載のオブジェクトにおいて、前記マイクロ波を吸収するナノ材料がカーボンナノチューブを含むことを特徴とするオブジェクト。
- 請求項18に記載のオブジェクトにおいて、前記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブであることを特徴とするオブジェクト。
- 請求項18に記載のオブジェクトにおいて、前記被覆が約100nm〜0.5mmの厚さを有することを特徴とするオブジェクト。
- 請求項18に記載のオブジェクトにおいて、前記被覆が1重量%〜50重量%のカーボンナノチューブを含むことを特徴とするオブジェクト。
- 請求項21に記載のオブジェクトにおいて、前記被覆が3重量%〜10重量%のカーボンナノチューブを含むことを特徴とするオブジェクト。
- 請求項18に記載のオブジェクトにおいて、前記ポリマーフィラメントがポリ乳酸(PLA)を含むことを特徴とするオブジェクト。
- 請求項18に記載のオブジェクトにおいて、前記ポリマーフィラメントがスチレン(ABS)、ポリカーボネート(PC)、ポリ乳酸(PLA)、ポリエチレン(PE)、PC/ABS、ポリフェニルスルホン(PPSU)、ポリアミド(ナイロン)、ポリスチレン(PS)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるフィラメントを含むことを特徴とするオブジェクト。
- (a) 押出機を有する3次元プリンターと、
(b) 前記押出機により押出成形可能なマイクロ波を吸収するナノ材料を含む被覆を有するポリマーフィラメントと、
(c) 前記押出機による押出成形後に前記ポリマーフィラメントの照射に使用可能なマイクロ波源と、を含む積層造形装置。 - 請求項25に記載の装置において、前記押出機の近くに位置するチップをさらに含み、前記チップが、前記押出機の近くにおいて前記マイクロ波源からのマイクロ波を集中させるために使用可能であることを特徴とする装置。
- 請求項25に記載の装置において、前記装置からのマイクロ波の放射を遮蔽する電磁遮蔽機能をさらに含むことを特徴とする装置。
- 請求項25に記載の装置において、前記マイクロ波を吸収するナノ材料がカーボンナノチューブを含むことを特徴とする装置。
- 請求項28に記載の装置において、前記被覆が前記ポリマーフィラメントの直径の0.005%〜30%の厚さを有することを特徴とする装置。
- 請求項28に記載の装置において、前記被覆が約100nm〜0.5mmの厚さを有することを特徴とする装置。
- 請求項28に記載の装置において、前記被覆が1重量%〜50重量%のカーボンナノチューブを含むことを特徴とする装置。
- 請求項28に記載の装置において、前記被覆が3重量%〜10重量%のカーボンナノチューブを含むことを特徴とする装置。
- 請求項28に記載の装置において、前記ポリマーフィラメントがポリ乳酸(PLA)を含むことを特徴とする装置。
- 請求項28に記載の装置において、前記ポリマーフィラメントが、スチレン(ABS)、ポリカーボネート(PC)、ポリ乳酸(PLA)、ポリエチレン(PE)、PC/ABS、ポリフェニルスルホン(PPSU)、ポリアミド(ナイロン)、ポリスチレン(PS)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるフィラメントを含むことを特徴とする装置。
- 請求項28に記載の装置において、前記装置が前記ポリマーフィラメントにマイクロ波を1秒〜5分間照射するために使用可能なことを特徴とする装置。
- 請求項28に記載の装置において、前記装置が前記ポリマーフィラメントに照射力1W〜1kWのマイクロ波を照射するために使用可能なことを特徴とする装置。
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Cited By (12)
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JP2016147486A (ja) * | 2015-02-10 | 2016-08-18 | ユニチカ株式会社 | 造形材料 |
JP2016165884A (ja) * | 2015-03-03 | 2016-09-15 | ユニチカ株式会社 | 造形材料 |
JP2017105153A (ja) * | 2015-12-07 | 2017-06-15 | ユニチカ株式会社 | 造形材料 |
CN109265946A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-01-25 | 吕梁学院 | 一种用于3d打印的量子点发光复合物及其制备方法 |
JP2020506090A (ja) * | 2017-02-02 | 2020-02-27 | アイメリーズ タルク アメリカ,インコーポレーテッド | 3dプリンティングで造形されたプラスチック部品におけるロード間の接着及び合体の改善 |
JP2020050755A (ja) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | ユニチカ株式会社 | 成形品の形状変更方法及び同方法に用いられる成形材料 |
JP2020517488A (ja) * | 2017-04-24 | 2020-06-18 | ソルベイ スペシャルティ ポリマーズ ユーエスエー, エルエルシー | Ppsuを使用する3次元物体の製造方法 |
KR20200119373A (ko) * | 2019-03-22 | 2020-10-20 | 중앙대학교 산학협력단 | 기능성 3차원 구조물의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 기능성 3차원 구조물 |
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JP2021511984A (ja) * | 2018-03-26 | 2021-05-13 | シグニファイ ホールディング ビー ヴィSignify Holding B.V. | 3d印刷された物品のための架橋ポリマー充填ポリマー |
JP2021512803A (ja) * | 2018-02-08 | 2021-05-20 | エッセンチウム,インコーポレーテッド | 多層フィラメントおよび製造方法 |
JP2022518097A (ja) * | 2018-11-14 | 2022-03-14 | エデン イノベーションズ リミテッド | 電磁波照射を用いた、カーボンナノ粒子高分子マトリックス複合材料の作製方法 |
Families Citing this family (103)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9511543B2 (en) | 2012-08-29 | 2016-12-06 | Cc3D Llc | Method and apparatus for continuous composite three-dimensional printing |
US9156205B2 (en) * | 2013-03-22 | 2015-10-13 | Markforged, Inc. | Three dimensional printer with composite filament fabrication |
US9186848B2 (en) | 2013-03-22 | 2015-11-17 | Markforged, Inc. | Three dimensional printing of composite reinforced structures |
US9126365B1 (en) | 2013-03-22 | 2015-09-08 | Markforged, Inc. | Methods for composite filament fabrication in three dimensional printing |
US9370896B2 (en) | 2013-06-05 | 2016-06-21 | Markforged, Inc. | Methods for fiber reinforced additive manufacturing |
US9815268B2 (en) | 2013-03-22 | 2017-11-14 | Markforged, Inc. | Multiaxis fiber reinforcement for 3D printing |
US11237542B2 (en) | 2013-03-22 | 2022-02-01 | Markforged, Inc. | Composite filament 3D printing using complementary reinforcement formations |
US9694544B2 (en) | 2013-03-22 | 2017-07-04 | Markforged, Inc. | Methods for fiber reinforced additive manufacturing |
US10682844B2 (en) | 2013-03-22 | 2020-06-16 | Markforged, Inc. | Embedding 3D printed fiber reinforcement in molded articles |
US9579851B2 (en) | 2013-03-22 | 2017-02-28 | Markforged, Inc. | Apparatus for fiber reinforced additive manufacturing |
US10953609B1 (en) | 2013-03-22 | 2021-03-23 | Markforged, Inc. | Scanning print bed and part height in 3D printing |
US9186846B1 (en) | 2013-03-22 | 2015-11-17 | Markforged, Inc. | Methods for composite filament threading in three dimensional printing |
US9688028B2 (en) | 2013-03-22 | 2017-06-27 | Markforged, Inc. | Multilayer fiber reinforcement design for 3D printing |
CA3121870A1 (en) | 2013-03-22 | 2014-09-25 | Markforged, Inc. | Three dimensional printing |
US11981069B2 (en) | 2013-03-22 | 2024-05-14 | Markforged, Inc. | Three dimensional printing of composite reinforced structures |
US9149988B2 (en) | 2013-03-22 | 2015-10-06 | Markforged, Inc. | Three dimensional printing |
AU2014304190B2 (en) * | 2013-08-09 | 2018-02-15 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Polymeric material for three-dimensional printing |
JP6563953B2 (ja) | 2013-12-26 | 2019-08-28 | テキサス・テック・ユニバーシティー・システム | 熱溶解フィラメント製法による造形品の内面ビード拡散接合を強化するためのマイクロ波誘導によるcnt充填ポリマーコンポジットの局所加熱 |
WO2015136278A1 (en) * | 2014-03-11 | 2015-09-17 | Bae Systems Plc | Sintering particulate material |
WO2015136277A1 (en) | 2014-03-11 | 2015-09-17 | Bae Systems Plc | Forming a three dimensional object |
US20160016369A1 (en) * | 2014-05-21 | 2016-01-21 | University Of South Carolina | Novel Additive Manufacturing-Based Electric Poling Process of PVDF Polymer for Piezoelectric Device Applications |
US10399322B2 (en) | 2014-06-11 | 2019-09-03 | Applied Nanostructured Solutions, Llc | Three-dimensional printing using carbon nanostructures |
US9802373B2 (en) * | 2014-06-11 | 2017-10-31 | Applied Nanostructured Solutions, Llc | Methods for processing three-dimensional printed objects using microwave radiation |
EP3154769A1 (en) * | 2014-06-16 | 2017-04-19 | SABIC Global Technologies B.V. | Process for additive manufacturing |
JP6860774B2 (ja) * | 2014-07-14 | 2021-04-21 | 学校法人同志社 | 熱溶解積層型3次元プリンタ用フィラメントの製造方法 |
US20160263823A1 (en) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | Frederick Matthew Espiau | 3d printed radio frequency absorber |
JP6690939B2 (ja) * | 2015-12-28 | 2020-04-28 | ローランドディー.ジー.株式会社 | 三次元造形装置および三次元造形方法 |
CN108129811B (zh) * | 2015-12-30 | 2020-09-29 | 浦江县汕淋贸易有限公司 | 用于3d打印的量子点发光复合物 |
US20170203519A1 (en) * | 2016-01-15 | 2017-07-20 | ASi3D, LLC. | Fabrication of paper based objects having unique embedded consumer content |
US10418146B2 (en) * | 2016-01-19 | 2019-09-17 | Xerox Corporation | Conductive polymer composite |
CN105504759B (zh) * | 2016-02-03 | 2017-04-26 | 黑龙江鑫达企业集团有限公司 | 一种3d打印用abs复合材料及其制备方法 |
US10370530B2 (en) * | 2016-02-26 | 2019-08-06 | Ricoh Company, Ltd. | Methods for solid freeform fabrication |
US10052813B2 (en) | 2016-03-28 | 2018-08-21 | Arevo, Inc. | Method for additive manufacturing using filament shaping |
CN106046653A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-10-26 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 高导电性3d打印材料、其制备方法及应用 |
WO2017210490A1 (en) | 2016-06-01 | 2017-12-07 | Arevo, Inc. | Localized heating to improve interlayer bonding in 3d printing |
FR3052698B1 (fr) | 2016-06-15 | 2019-08-09 | Centre National De La Recherche Scientifique | Procede et appareil pour la fabrication d'un systeme mecatronique par impression tridimensionnelle |
US10625467B2 (en) | 2016-09-06 | 2020-04-21 | Continuous Composites Inc. | Additive manufacturing system having adjustable curing |
US10759113B2 (en) | 2016-09-06 | 2020-09-01 | Continuous Composites Inc. | Additive manufacturing system having trailing cure mechanism |
US20180065317A1 (en) | 2016-09-06 | 2018-03-08 | Cc3D Llc | Additive manufacturing system having in-situ fiber splicing |
US10543640B2 (en) | 2016-09-06 | 2020-01-28 | Continuous Composites Inc. | Additive manufacturing system having in-head fiber teasing |
US10216165B2 (en) | 2016-09-06 | 2019-02-26 | Cc3D Llc | Systems and methods for controlling additive manufacturing |
US10427194B2 (en) | 2016-09-28 | 2019-10-01 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University | Microwave-enabled thermal remediation of organic chemical contaminated soils using dielectric nanomaterials as additives |
WO2018132157A2 (en) | 2016-11-03 | 2018-07-19 | Essentium Materials, Llc | Three dimensional printer apparatus |
US10773783B2 (en) | 2016-11-03 | 2020-09-15 | Continuous Composites Inc. | Composite vehicle body |
US10953598B2 (en) | 2016-11-04 | 2021-03-23 | Continuous Composites Inc. | Additive manufacturing system having vibrating nozzle |
US20210094230A9 (en) | 2016-11-04 | 2021-04-01 | Continuous Composites Inc. | System for additive manufacturing |
US10940638B2 (en) | 2017-01-24 | 2021-03-09 | Continuous Composites Inc. | Additive manufacturing system having finish-follower |
US10040240B1 (en) | 2017-01-24 | 2018-08-07 | Cc3D Llc | Additive manufacturing system having fiber-cutting mechanism |
US20180229092A1 (en) | 2017-02-13 | 2018-08-16 | Cc3D Llc | Composite sporting equipment |
US10798783B2 (en) | 2017-02-15 | 2020-10-06 | Continuous Composites Inc. | Additively manufactured composite heater |
US11446867B2 (en) | 2017-02-24 | 2022-09-20 | Essentium, Inc. | Atmospheric plasma conduction pathway for the application of electromagnetic energy to 3D printed parts |
WO2018197156A1 (en) * | 2017-04-24 | 2018-11-01 | Solvay Specialty Polymers Usa, Llc | Method of making a three-dimensional object using ppsu |
US11911958B2 (en) | 2017-05-04 | 2024-02-27 | Stratasys, Inc. | Method and apparatus for additive manufacturing with preheat |
WO2018213256A1 (en) * | 2017-05-15 | 2018-11-22 | Vanderbilt University | Method of three-dimensional printing using quantum dots |
WO2018213718A1 (en) | 2017-05-19 | 2018-11-22 | Essentium Materials, Llc | Three dimensional printer apparatus |
WO2018217650A1 (en) | 2017-05-22 | 2018-11-29 | Arevo, Inc. | Methods and systems for three-dimensional printing of composite objects |
EP3418032B1 (en) * | 2017-06-24 | 2021-02-24 | Sintratec AG | Method and device for additive manufacturing |
US10589463B2 (en) * | 2017-06-29 | 2020-03-17 | Continuous Composites Inc. | Print head for additive manufacturing system |
US10814569B2 (en) | 2017-06-29 | 2020-10-27 | Continuous Composites Inc. | Method and material for additive manufacturing |
US10319499B1 (en) | 2017-11-30 | 2019-06-11 | Cc3D Llc | System and method for additively manufacturing composite wiring harness |
US10131088B1 (en) | 2017-12-19 | 2018-11-20 | Cc3D Llc | Additive manufacturing method for discharging interlocking continuous reinforcement |
US10857729B2 (en) | 2017-12-29 | 2020-12-08 | Continuous Composites Inc. | System and method for additively manufacturing functional elements into existing components |
US11167495B2 (en) | 2017-12-29 | 2021-11-09 | Continuous Composites Inc. | System and method for additively manufacturing functional elements into existing components |
US10759114B2 (en) | 2017-12-29 | 2020-09-01 | Continuous Composites Inc. | System and print head for continuously manufacturing composite structure |
US10919222B2 (en) | 2017-12-29 | 2021-02-16 | Continuous Composites Inc. | System and method for additively manufacturing functional elements into existing components |
US10081129B1 (en) | 2017-12-29 | 2018-09-25 | Cc3D Llc | Additive manufacturing system implementing hardener pre-impregnation |
US10590020B2 (en) | 2018-01-18 | 2020-03-17 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University | Additive-amplified microwave pretreatment of wastewater sludge |
CN111417506A (zh) * | 2018-01-31 | 2020-07-14 | 惠普发展公司,有限责任合伙企业 | 具有不同物理性质的零件和外层 |
US11161300B2 (en) | 2018-04-11 | 2021-11-02 | Continuous Composites Inc. | System and print head for additive manufacturing system |
US11110656B2 (en) | 2018-04-12 | 2021-09-07 | Continuous Composites Inc. | System for continuously manufacturing composite structure |
US11130284B2 (en) | 2018-04-12 | 2021-09-28 | Continuous Composites Inc. | System and head for continuously manufacturing composite structure |
US11052603B2 (en) | 2018-06-07 | 2021-07-06 | Continuous Composites Inc. | Additive manufacturing system having stowable cutting mechanism |
WO2020028239A1 (en) | 2018-07-30 | 2020-02-06 | Essentium Inc. | High frequency adhesive bonding |
US20200086563A1 (en) | 2018-09-13 | 2020-03-19 | Cc3D Llc | System and head for continuously manufacturing composite structure |
US11235522B2 (en) | 2018-10-04 | 2022-02-01 | Continuous Composites Inc. | System for additively manufacturing composite structures |
US11511480B2 (en) | 2018-10-26 | 2022-11-29 | Continuous Composites Inc. | System for additive manufacturing |
US11420390B2 (en) | 2018-11-19 | 2022-08-23 | Continuous Composites Inc. | System for additively manufacturing composite structure |
US11358331B2 (en) | 2018-11-19 | 2022-06-14 | Continuous Composites Inc. | System and head for continuously manufacturing composite structure |
EP3666502A1 (de) * | 2018-12-12 | 2020-06-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Druckkopf für eine druckvorrichtung zum dreidimensionalen aufbringen eines materials, druckvorrichtung sowie verfahren |
US20200238603A1 (en) | 2019-01-25 | 2020-07-30 | Continuous Composites Inc. | System for additively manufacturing composite structure |
US20220098413A1 (en) | 2019-02-12 | 2022-03-31 | Basf Se | Ir absorbing naphthalocyanine and phthalocyanine chromophores |
US20220063189A1 (en) * | 2019-04-29 | 2022-03-03 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three-dimensional printing conductive elements |
US11312083B2 (en) | 2019-05-28 | 2022-04-26 | Continuous Composites Inc. | System for additively manufacturing composite structure |
US20230347592A1 (en) * | 2019-07-19 | 2023-11-02 | Vito Nv | A method and system for manufacturing three-dimensional porous structure |
CN110936611B (zh) * | 2019-11-25 | 2024-02-06 | 贵州师范学院 | 一种基于微波均匀加热的3d打印机 |
CN111086204A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-05-01 | 深圳烯湾科技有限公司 | 3d打印的方法 |
US11840022B2 (en) | 2019-12-30 | 2023-12-12 | Continuous Composites Inc. | System and method for additive manufacturing |
US11465354B2 (en) * | 2020-01-06 | 2022-10-11 | The Boeing Company | Fabrication of additive manufacturing parts |
US11498264B2 (en) * | 2020-01-08 | 2022-11-15 | The Boeing Company | Coated filament for improved additive manufacturing parts |
US11718080B2 (en) | 2020-01-08 | 2023-08-08 | The Boeing Company | Coated sheets for improved additive manufacturing parts |
US11904533B2 (en) | 2020-01-08 | 2024-02-20 | The Boeing Company | Coated powder for improved additive manufacturing parts |
US11904534B2 (en) | 2020-02-25 | 2024-02-20 | Continuous Composites Inc. | Additive manufacturing system |
US11400647B2 (en) * | 2020-03-13 | 2022-08-02 | Xerox Corporation | Utilization of magnetic particles to improve z-axis strength of 3D printed objects |
CN111505030A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-08-07 | 北京工业大学 | 一种铂铜合金纳米催化剂形貌及三维结构的原位分析方法 |
US11926100B2 (en) | 2020-06-23 | 2024-03-12 | Continuous Composites Inc. | Systems and methods for controlling additive manufacturing |
AU2021298104A1 (en) | 2020-06-26 | 2023-02-23 | Basf Se | Naphthalocyanine and phthalocyanine particles |
EP4182395A1 (en) | 2020-07-16 | 2023-05-24 | Basf Se | Dithiolene metal complexes |
CN112026303B (zh) * | 2020-09-10 | 2022-07-19 | 武汉工程大学 | 一种基于3d打印技术的吸波木堆结构及其制作方法 |
US11613080B2 (en) | 2020-09-11 | 2023-03-28 | Continuous Composites Inc. | Print head for additive manufacturing system |
WO2022081913A1 (en) * | 2020-10-15 | 2022-04-21 | Applied Cavitation, Inc. | Systems and methods for production of materials useful in additive manufacturing |
US11926099B2 (en) | 2021-04-27 | 2024-03-12 | Continuous Composites Inc. | Additive manufacturing system |
WO2024041944A1 (en) | 2022-08-22 | 2024-02-29 | Basf Se | Novel anthraquinone-based nir absorbers |
ES2960056A1 (es) * | 2023-10-31 | 2024-02-29 | Univ Valencia Politecnica | Dispositivo y metodo de impresion 3d con posprocesado termico por microondas |
Family Cites Families (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3458615A (en) | 1967-04-18 | 1969-07-29 | Du Pont | Hydrodynamically centering sheath/core filament spinnerette |
US5009954A (en) | 1985-07-12 | 1991-04-23 | Ohio University | Sheath core fiber and its method of manufacture |
US4680156A (en) | 1985-10-11 | 1987-07-14 | Ohio University | Sheath core composite extrusion and a method of making it by melt transformation coextrusion |
US5338611A (en) * | 1990-02-20 | 1994-08-16 | Aluminum Company Of America | Method of welding thermoplastic substrates with microwave frequencies |
JPH09216291A (ja) * | 1996-02-09 | 1997-08-19 | Ricoh Co Ltd | 三次元物体形成方法、三次元物体形成装置、及び三次元物体 |
WO2001020534A1 (en) | 1999-09-16 | 2001-03-22 | Solidica, Inc. | Object consolidation through sequential material deposition |
US20040222080A1 (en) | 2002-12-17 | 2004-11-11 | William Marsh Rice University | Use of microwaves to crosslink carbon nanotubes to facilitate modification |
BRPI0509904A (pt) | 2004-04-15 | 2007-09-18 | Textronics Inc | estrutura elastomérica eletricamente condutiva, fibra, tecido ou pelìcula, e, método para produzir estruturas e fibras elastoméricas eletricamente condutivas |
WO2006099392A2 (en) | 2005-03-11 | 2006-09-21 | New Jersey Institute Of Technology | Microwave induced functionalization of single wall carbon nanotubes and composites prepared therefrom |
CN101185179A (zh) * | 2005-04-25 | 2008-05-21 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于电池连接的装置、***和方法 |
FR2918081B1 (fr) * | 2007-06-27 | 2009-09-18 | Cabinet Hecke Sa | Procede d'impregnation de fibres continues par une matrice polymerique composite renfermant un polymere thermoplastique |
US20090101278A1 (en) * | 2007-10-17 | 2009-04-23 | Louis Laberge-Lebel | Methods for preparing freeform three-dimensional structures |
GB0808636D0 (en) | 2008-05-13 | 2008-06-18 | Airbus Uk Ltd | A thermosetting epoxy resin,a composite material,a method of forming a composite material article,a mould and a method of making a mould |
DE102008029058A1 (de) * | 2008-06-18 | 2009-12-24 | GKN Aerospace Services Limited, East Cowes | Verfahren und Formwerkzeug zur Herstellung von Bauteilen aus faserverstärktem Verbundwerkstoff mit Mikrowellen |
KR101493730B1 (ko) * | 2008-09-22 | 2015-02-17 | (주)효성 | 전도성 복합섬유 |
FR2945549B1 (fr) | 2009-05-12 | 2012-07-27 | Arkema France | Substrat fibreux, procede de fabrication et utilisations d'un tel substrat fibreux. |
JP2011064986A (ja) | 2009-09-17 | 2011-03-31 | Suntechopt Co Ltd | 光学フィルム |
US20110117268A1 (en) * | 2009-11-19 | 2011-05-19 | Stratasys, Inc. | Consumable materials having encoded markings for use with direct digital manufacturing systems |
WO2011109421A1 (en) | 2010-03-01 | 2011-09-09 | Auburn University | Novel nanocomposite for sustainability of infrastructure |
JPWO2011108669A1 (ja) * | 2010-03-03 | 2013-10-28 | クラレリビング株式会社 | 導電性マルチフィラメント糸及び導電性ブラシ |
US20120016053A1 (en) | 2010-07-14 | 2012-01-19 | Riebel Michael J | Cross Linked Biolaminate: Methods, Products and Applications |
US8920697B2 (en) | 2010-09-17 | 2014-12-30 | Stratasys, Inc. | Method for building three-dimensional objects in extrusion-based additive manufacturing systems using core-shell consumable filaments |
WO2012037329A2 (en) | 2010-09-17 | 2012-03-22 | Stratasys, Inc. | Semi-crystalline consumable materials for use in extrusion-based additive manufacturing systems |
DE102011075544A1 (de) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | Evonik Röhm Gmbh | Mehrfarbiger Fused Deposition Modeling Druck |
DE102011075540A1 (de) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | Evonik Röhm Gmbh | Mehrfarbiger Fused Deposition Modeling Druck |
GB201109045D0 (en) | 2011-05-31 | 2011-07-13 | Warwick Ventures | Additive building |
GB201210851D0 (en) * | 2012-06-19 | 2012-08-01 | Eads Uk Ltd | Extrusion-based additive manufacturing system |
EP2917025A1 (de) * | 2012-11-09 | 2015-09-16 | Evonik Röhm GmbH | Verwendung und herstellung beschichteter filamente für extrusionsbasierte 3d-druckverfahren |
US10730232B2 (en) | 2013-11-19 | 2020-08-04 | Guill Tool & Engineering Co, Inc. | Coextruded, multilayer and multicomponent 3D printing inputs |
JP6563953B2 (ja) | 2013-12-26 | 2019-08-28 | テキサス・テック・ユニバーシティー・システム | 熱溶解フィラメント製法による造形品の内面ビード拡散接合を強化するためのマイクロ波誘導によるcnt充填ポリマーコンポジットの局所加熱 |
-
2014
- 2014-12-26 JP JP2016561989A patent/JP6563953B2/ja active Active
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- 2014-12-26 KR KR1020217036820A patent/KR102437634B1/ko active IP Right Grant
- 2014-12-26 WO PCT/US2014/072441 patent/WO2015130401A2/en active Application Filing
- 2014-12-26 WO PCT/US2014/072439 patent/WO2015147939A1/en active Application Filing
-
2019
- 2019-07-19 US US16/517,419 patent/US11712822B2/en active Active
- 2019-07-24 JP JP2019136237A patent/JP7031878B2/ja active Active
-
2021
- 2021-11-15 JP JP2021185493A patent/JP7464289B2/ja active Active
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016147486A (ja) * | 2015-02-10 | 2016-08-18 | ユニチカ株式会社 | 造形材料 |
JP2016165884A (ja) * | 2015-03-03 | 2016-09-15 | ユニチカ株式会社 | 造形材料 |
JP2017105153A (ja) * | 2015-12-07 | 2017-06-15 | ユニチカ株式会社 | 造形材料 |
JP2020506090A (ja) * | 2017-02-02 | 2020-02-27 | アイメリーズ タルク アメリカ,インコーポレーテッド | 3dプリンティングで造形されたプラスチック部品におけるロード間の接着及び合体の改善 |
JP2020517488A (ja) * | 2017-04-24 | 2020-06-18 | ソルベイ スペシャルティ ポリマーズ ユーエスエー, エルエルシー | Ppsuを使用する3次元物体の製造方法 |
JP7097906B2 (ja) | 2017-04-24 | 2022-07-08 | ソルベイ スペシャルティ ポリマーズ ユーエスエー, エルエルシー | Ppsuを使用する3次元物体の製造方法 |
JP7307080B2 (ja) | 2018-02-08 | 2023-07-11 | エッセンチウム,インコーポレーテッド | 多層フィラメントおよび製造方法 |
JP2021512803A (ja) * | 2018-02-08 | 2021-05-20 | エッセンチウム,インコーポレーテッド | 多層フィラメントおよび製造方法 |
US11724444B2 (en) | 2018-03-26 | 2023-08-15 | Signify Holding B.V. | Cross-linked polymer filled polymer for 3D printed items |
JP2021511984A (ja) * | 2018-03-26 | 2021-05-13 | シグニファイ ホールディング ビー ヴィSignify Holding B.V. | 3d印刷された物品のための架橋ポリマー充填ポリマー |
JP2020050755A (ja) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | ユニチカ株式会社 | 成形品の形状変更方法及び同方法に用いられる成形材料 |
CN109265946A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-01-25 | 吕梁学院 | 一种用于3d打印的量子点发光复合物及其制备方法 |
JP2022518097A (ja) * | 2018-11-14 | 2022-03-14 | エデン イノベーションズ リミテッド | 電磁波照射を用いた、カーボンナノ粒子高分子マトリックス複合材料の作製方法 |
KR102194157B1 (ko) * | 2019-03-22 | 2020-12-22 | 중앙대학교 산학협력단 | 기능성 3차원 구조물의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 기능성 3차원 구조물 |
KR20200119373A (ko) * | 2019-03-22 | 2020-10-20 | 중앙대학교 산학협력단 | 기능성 3차원 구조물의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 기능성 3차원 구조물 |
JPWO2020241615A1 (ja) * | 2019-05-30 | 2020-12-03 | ||
JP7449285B2 (ja) | 2019-05-30 | 2024-03-13 | リンテック株式会社 | 3dプリンタ用造形材料及び造形物の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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