使用润湿剂的三维打印

背景

三维（3D）打印可以是一种用于由数字模型制造三维固体部件的增材打印方法。三维打印可用于快速产品原型设计、模具生成、母模生成和小批量制造。一些三维打印技术可被视为增材法，因为它们涉及施加相继的材料层。这不同于其它机械加工法——其通常依靠去除材料来制造最终部件。一些三维打印方法可使用化学粘合剂或胶粘剂将构建材料粘合在一起。另一些三维打印方法涉及构建材料的部分烧结、熔融等。对一些材料而言，可使用热辅助挤出实现部分熔融，对另一些材料而言，可使用例如紫外线或红外线实现固化或熔结。

附图简述

图1图解根据本公开的示例性三维打印套装；

图2是图解根据本公开的示例性三维打印方法的流程图；和

图3图解根据本公开的三维打印系统。

详述

三维（3D）打印可以是增材法，其可涉及施加相继的微粒构建材料层，在其上打印化学粘合剂或胶粘剂以将相继的微粒构建材料层粘合在一起。在一些方法中，可利用其中含有粘合剂（binder）的粘合试剂（binding agent）的施加形成生坯体物体（green bodyobject），然后可由其形成熔结的三维物理物体。更具体地，可将粘合试剂选择性施加到支撑床上的微粒构建材料层上以将该微粒构建材料层的所选区域图案化，然后可在其上施加另一个微粒构建材料层。可将粘合试剂施加到另一个微粒构建材料层上，并可重复这些过程以形成生坯部件（green part）（也称为3D生坯体或物体），其可随后热熔结以形成熔结3D物体。

构建材料的表面形貌可影响由其打印的三维物体的总体品质和强度。例如，粘合试剂可在会扰乱微粒构建材料层的速度和力下冲击微粒构建材料层。粘合试剂的液滴可通过推开松散粒子和/或粒子的不规则附聚而产生结构缺陷，如弧坑。此外，粘合试剂可表现出延迟渗透到微粒构建材料层中。这些打印相互作用可导致打印物体上的表面粗糙度并可在生坯体物体中形成空腔。生坯体物体中的空腔可与熔结三维物体中的密度负相关。具有较多空腔（在量或体积方面）的生坯体物体的密度低于具有较少空腔的生坯体物体。生坯体物体的空腔空间的增加可降低熔结三维物体的密度，以致该三维物体容易发生疲劳和/或开裂。

据此，在一个实例中，一种三维打印套装（或“套装”）可包含润湿剂、粘合试剂和微粒构建材料。润湿剂可包含水、大约5重量%至大约60重量%有机助溶剂和大约0.1重量%至大约10重量%表面活性剂。粘合试剂可包含大约2重量%至大约25重量%聚合物粘合剂和液体载体。微粒构建材料可包含大约80重量%至100重量%的可具有大约2 µm至大约150 µm的D50粒度的金属粒子。在一个实例中，表面活性剂可以是非离子表面活性剂，例如乙氧基化非离子表面活性剂。在另一实例中，有机助溶剂可包括C3至C8二醇。在再一实例中，有机助溶剂可包括乙醇、甲醇、丙酮、四氢呋喃、己烷、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、1-丙醇、异丙醇、甲乙酮、二甲基甲酰胺、1,4-二氧杂环己烷（dioxone）、乙腈、1,2-丁二醇、1-甲基-2,3-丙二醇、2-吡咯烷酮或其组合。在进一步实例中，聚合物粘合剂可包含胶乳聚合物粒子，其可具有大约50nm至大约1 µm的D50粒度。在一个实例中，金属粒子可包含铝、钛、铜、钴、铬、镍、钒、钨、碳化钨、钽、钼、镁、金、银、不锈钢、工具钢、钢、它们的合金或它们的混合物。

在另一实例中，一种三维打印方法（或“方法”）可包括将微粒构建材料的各个构建材料层迭代施加到粉末床上，其中所述微粒构建材料可包含大约80重量%至100重量%的可具有大约2 µm至大约150 µm的D50粒度的金属粒子；和基于3D物体模型，将润湿剂迭代施加到各个构建材料层上，其中所述润湿剂可包含水、大约5重量%至大约60重量%有机助溶剂和大约0.1重量%至大约10重量%表面活性剂。该方法可进一步包括，基于3D物体模型，将粘合试剂迭代和选择性施加到各个构建材料层上的已施加润湿剂的位置以界定单独图案化的物体层，这些层可变得彼此粘附以形成分层生坯体物体，其中所述粘合试剂可包含大约2重量%至大约25重量%聚合物粘合剂和液体载体。聚合物粘合剂与由润湿剂和粘合试剂施加到各个构建材料层上的总液体含量的重量比可为大约1:5至大约1:100，并且施加到各个构建材料层上的总液体含量的大约50重量%至大约95重量%可来自润湿剂。在一个实例中，该方法可进一步包括烧结所述分层生坯体物体以形成热熔结制品。在另一实例中，熔结三维物体可具有大约0.1%至大约10%的表面积孔隙率。在再一实例中，表面活性剂可以是乙氧基化非离子表面活性剂。在进一步实例中，有机助溶剂可包括乙醇、甲醇、丙酮、四氢呋喃、己烷、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、1-丙醇、异丙醇、甲乙酮、二甲基甲酰胺、1,4-二氧杂环己烷、乙腈、1,2-丁二醇、1-甲基-2,3-丙二醇、2-吡咯烷酮或其组合。在一个实例中，聚合物粘合剂可包含胶乳聚合物粒子，其可具有大约50 nm至大约1 µm的D50粒度。在另一实例中，金属粒子可包含铝、钛、铜、钴、铬、镍、钒、钨、碳化钨、钽、钼、镁、金、银、不锈钢、工具钢、钢、它们的合金或它们的混合物。

在另一实例中，一种三维打印系统（或“系统”）可包括第一流体喷射器、第二流体喷射器和硬件控制器。第一流体喷射器可以是流体连接到或可流体连接到润湿剂。润湿剂可包含水、大约5重量%至大约60重量%有机助溶剂和大约0.1重量%至大约10重量%表面活性剂。第二流体喷射器可以是流体连接到或可流体连接到粘合试剂，所述粘合试剂可包含大约2重量%至大约25重量%聚合物粘合剂和液体载体。硬件控制器可生成指令以在向单个微粒构建材料层最初喷射粘合试剂之前最初喷射润湿剂以使聚合物粘合剂与来自喷射到单个层中的润湿剂和粘合试剂的总液体含量的重量比可为大约1:5至大约1:100，其中喷射到单个层中的总液体含量的大约50重量%至大约95重量%由润湿剂提供。在一个实例中，该系统可进一步包括微粒构建材料。微粒构建材料可包含大约80重量%至100重量%的可具有大约2 µm至大约150 µm的D50粒度的金属粒子。

当在本文中论述三维打印套装、三维打印方法和/或三维打印系统时，这些论述可被认为适用于彼此，无论它们是否在该实例的上下文中明确论述。因此，例如，当论述与三维打印套装有关的润湿剂时，这样的公开内容也与三维打印方法、三维打印系统有关并在三维打印方法、三维打印系统的上下文中直接支持，反之亦然。

除非另行规定，本文所用的术语具有在相关技术领域中的普通含义。在一些情况下，一些术语在本说明书各处更具体地定义或包括在本说明书的最后，因此这些术语可具有如本文所述的含义。

根据本公开的实例，一种三维打印套装100显示在图1中。该三维打印套装可包括润湿剂110、粘合试剂120和微粒构建材料130。该润湿剂可包含水112、大约5重量%至大约60重量%有机助溶剂114（举例显示为低碳烷基二醇，但可以是许多有机助溶剂的任一种或其混合物）和大约0.1重量%至大约10重量%表面活性剂116。该粘合试剂可包含大约2重量%至大约25重量%聚合物粘合剂122和液体载体124。该微粒构建材料可包含大约80重量%至100重量%的可具有可为大约2 µm至大约150 µm的D50粒度的金属粒子132。润湿剂、粘合试剂、或润湿剂和粘合试剂可分开包装或一起共同包装以与微粒构建材料一起使用，或可与微粒构建材料共同包装在分开的容器中。

一种示例性三维（3D）打印方法200的流程图显示在图2中。要指出，在一个实例中，所用三维打印套装可如图1中给出的实例中所述。该方法可包括210将微粒构建材料的各个构建材料层迭代施加到粉末床上，其中所述微粒构建材料可包含大约80重量%至100重量%的可具有大约2 µm至大约150 µm的D50粒度的金属粒子；220基于3D物体模型，将润湿剂迭代施加到各个构建材料层上，其中所述润湿剂可包含水、大约5重量%至大约60重量%有机助溶剂和大约0.1重量%至大约10重量%表面活性剂；和230基于3D物体模型，将粘合试剂迭代和选择性施加到各个构建材料层上的已施加润湿剂的位置以界定单独图案化的物体层，这些层可变得彼此粘附以形成分层生坯体物体，其中所述粘合试剂可包含大约2重量%至大约25重量%聚合物粘合剂和液体载体。聚合物粘合剂与由润湿剂和粘合试剂施加到各个构建材料层上的总液体含量的重量比可为大约1:5至大约1:100、大约1:20至大约1:80、或大约1:25至大约1:75。施加到各个构建材料层上的总液体含量的大约50重量%至大约95重量%或大约60重量%至大约80重量%可来自润湿剂。

在各个微粒构建材料层上打印润湿剂和粘合试剂后，在一些情况下可加热各个构建材料层以逐出水和/或其它液体组分，以及进一步固化3D生坯体物体的层。热可从顶部施加，和/或可由构建平台从微粒构建材料下方提供。在另一些实例中，可在分配前加热微粒构建材料。

在打印过程中，可将构建平台下降与可铺展以形成生坯体物体或制品的下一层的微粒构建材料的厚度对应的距离，以便可在其上添加另一个微粒构建材料层、用润湿剂、粘合试剂打印、加热等等。该方法可在逐层基础上重复直至形成生坯体物体。

在形成生坯体物体后，在一个实例中，可将生坯体物体移动到炉中并通过烧结和/或退火而熔结。该方法可包括将生坯体物体加热到脱粘合温度（为大约300℃至550℃或其它温度）以通过热解除去聚合物粘合剂，然后将生坯体物体进一步加热到熔结温度，通常为大约600℃至大约3,500℃。在一个实例中，生坯体物体的熔结可通过如下将金属粒子烧结在一起：通常使粒子达到低于微粒构建材料的熔融温度的温度以使金属粒子的表面熔结在一起并固结成最终熔结部件或物体。在一些实例中，该温度可为大约600℃至大约1,500℃、大约800℃至大约1,500℃、大约1,000℃至大约1,400℃、大约1,000℃至大约3,000℃、或大约600℃至大约2,000℃，取决于所用的金属或金属合金。

当将粘合试剂逐层迭代施加在微粒构建材料上时，生坯体物体的机械强度可经得住从粉末床中取出并可随后烧结或退火以形成热熔结制品。一旦将生坯部件或生坯体物体烧结或退火，该制品有时可被称为“热熔结”制品、部件或物体。术语“烧结”是指（在使用粘合试剂暂时粘合后）通过固态扩散结合、粒子的部分熔融或固态扩散结合与部分熔融的组合将粒子固结和物理结合在一起。术语“退火”是指控制加热过程和冷却过程的加热和冷却工序，例如在一些情况下减慢冷却可除去内应力和/或将热熔结部件或制品增韧。在一些实例中，粘合试剂中所含的聚合物粘合剂可发生热解或烧失过程，其中可在烧结或退火过程中除去聚合物粘合剂。这可在向生坯体物体施加的热能通过分解或通过烧除粘合试剂而除去无机或有机挥发物和/或可能存在的其它材料时发生。

在将金属粒子熔结在一起后，热熔结的三维部件或物体可具有可为大约0.1%至大约10%、大约0.2%至大约8%、或大约0.2%至大约5%的体积孔隙率。本文所用的“体积孔隙率”是指烧结三维物体的孔隙体积分数。

在另一实例中，一种三维打印系统300显示在图3中，并可包括第一流体喷射器310、第二流体喷射器320和硬件控制器330。第一流体喷射器可以是流体连接到或可流体连接到润湿剂110。润湿剂可包含水、大约5重量%至大约60重量%有机助溶剂和大约0.1重量%至大约10重量%表面活性剂。第二流体喷射器可以是流体连接到或可流体连接到粘合试剂120，所述粘合试剂可包含大约2重量%至大约25重量%聚合物粘合剂和液体载体。硬件控制器可生成指令以在向单个微粒构建材料层130最初喷射粘合试剂之前最初喷射润湿剂以使聚合物粘合剂与来自可喷射到单个层上的润湿剂和粘合试剂的总液体含量的重量比可为大约1:5至大约1:100、大约1:20至大约1:80、或大约1:25至大约1:75，且喷射到单个层中的总液体含量的大约50重量%至大约95重量%或大约60重量%至大约80重量%由润湿剂提供。在一个实例中，该系统可进一步包括微粒构建材料130。微粒构建材料可包含大约80重量%至100重量%的可具有大约2 µm至大约150 µm的D50粒度的金属粒子。

更详细地，第一流体喷射器和/或第二流体喷射器可以是能够选择性分配或施加润湿剂或粘合试剂的任何类型的装置。例如，喷射器可以是流体喷射器或数字流体喷射器，如喷墨印刷头，例如压电印刷头、热印刷头、连续印刷头等。喷射器同样可以是喷雾器、滴加器或用于将润湿剂或粘合试剂施加到构建材料上的其它类似结构。因此，在一些实例中，该施加可通过类似于喷墨笔（inkjet pen），从数字流体射流施加器喷射或喷出。

硬件控制器可包括硬件和/或软件，其可操作地引导来自流体喷射器的流体试剂（润湿剂和/或粘合试剂）的定位和喷射。硬件控制器可以是有线或无线的。硬件控制器也可例如控制该系统的其它组件，或可与其它控制器配合以使该系统如预期工作。硬件控制器的结构可能不受限制。

在一些实例中，第一流体喷射器和/或第二流体喷射器可包括在滑架轨道或其它类似结构上。但是，要指出，可替代性地存在其它施加构造。此外，微粒构建材料可由构建平台支撑，或更通常，由先前施加的微粒构建材料层（例如打印有粘合试剂的部分、打印有润湿剂的部分和/或可能保持未打印的部分）支撑。

关于可存在于如本文所述的三维打印套装、三维打印系统中或用于3D打印方法的润湿剂，该润湿剂可包含水、大约5重量%至大约60重量%有机助溶剂和大约0.1重量%至大约10重量%表面活性剂。润湿剂可用于在施加粘合试剂之前润湿微粒构建材料。润湿剂可用于使粘合试剂的冲击对微粒构建材料层的结构扰动最小化并可增加粘合试剂渗透到微粒构建材料层中。

润湿剂可包含30重量%至大约94.9重量%水。在另一些实例中，水可以40重量%至大约80重量%、50重量%至大约75重量%、或60重量%至大约94.9重量%存在于润湿剂中。在一些实例中，水可以是去离子的。

润湿剂还可包含大约5重量%至大约60重量%的有机助溶剂。在另一些实例中，润湿剂可包含大约5重量%至大约50重量%、大约10重量%至大约30重量%、大约10重量%至大约40重量%、大约25重量%至大约50重量%或大约40重量%至大约60重量%的有机助溶剂。在一个实例中，有机助溶剂可以是C3至C8二醇。在另一实例中，有机助溶剂可包括乙醇、甲醇、丙酮、四氢呋喃、己烷、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、1-丙醇、异丙醇、甲乙酮、二甲基甲酰胺、1,4-二氧杂环己烷、乙腈、1,2-丁二醇、1-甲基-2,3-丙二醇、2-吡咯烷酮或其组合。在再一实例中，有机助溶剂可包括1,2-丁二醇、乙醇、甲醇、丙酮、己烷或其组合。在进一步实例中，有机助溶剂可包括1,2-丁二醇。在一些实例中，有机助溶剂是水混溶的。

在一些实例中，有机助溶剂的表面张力可小于水的表面张力（例如在20℃下72.8毫牛顿/米）。具有比水低的表面张力可允许两亲水混溶性溶剂比水更快地均匀润湿微粒构建材料并可使施加到微粒构建材料上时的粒子位移最小化。可通过张力计测量流体的表面张力。

有机助溶剂也可具有小于水的沸点。在一个实例中，有机助溶剂可具有可为大约50℃至小于大约100℃的沸点。在另一些实例中，有机助溶剂可具有可为大约55℃至大约95℃、大约60℃至大约80℃、或大约65℃至大约80℃的沸点。

润湿剂可进一步包含大约0.1重量%至大约10重量%表面活性剂。在另一些实例中，润湿剂可包含大约0.1重量%至大约5重量%、大约0.5重量%至大约7重量%、大约1重量%至大约8重量%、或大约1重量%至大约3重量%表面活性剂。

在一些实例中，表面活性剂可包括非离子表面活性剂，如Surfynol®表面活性剂，例如Surfynol® 440（来自Evonik, Germany），或Tergitol

在一些实例中，表面活性剂可以是非离子表面活性剂。在另一实例中，表面活性剂可以是乙氧基化非离子表面活性剂。实例可包括烷基聚环氧乙烷、烷基苯基聚环氧乙烷、聚环氧乙烷（PEO）嵌段共聚物、炔属PEO、PEO酯、PEO胺、PEO酰胺、聚二甲基硅氧烷共聚醇、乙氧基化表面活性剂、醇乙氧基化表面活性剂、含氟表面活性剂及其混合物。可使用的非离子表面活性剂的市售实例包括SURFYNOL

在一些实例中，润湿剂可进一步包含着色剂。着色剂可包括颜料、染料、或颜料和染料。在一些实例中，不存在着色剂。但是，在另一些实例中，如果包含着色剂，其可用于提供在给定位置已施加润湿剂的视觉线索或指示，或提供关于喷嘴健康的指示或线索。由于本公开涉及打印然后热熔结生坯体物体以形成热熔结金属物体，着色剂通常会在烧结或退火过程中烧除。因此，可使用小浓度的着色剂，如果有的话。如果包含着色剂，其可以例如最多5重量%存在。示例性范围可以是大约0.01重量%至大约5重量%、大约0.1重量%至大约4重量%、或大约0.2重量%至大约2重量%。

进一步关于可存在于如本文所述的三维打印套装、三维打印系统中或用于三维打印方法的粘合试剂，该粘合试剂可包含液体载体和聚合物粘合剂以在构建过程中将微粒构建材料粘合在一起以形成生坯体物体。术语“粘合剂”可包括用于将微粒构建材料的粒子，例如金属粒子、陶瓷粒子等物理粘合在一起或促进粘附于相邻粒子的表面的任何材料，以使生坯部件或生坯体物体为后续热熔结，例如烧结、退火、熔融等做好准备。在三维打印过程中，可在逐层基础上将粘合试剂施加到微粒构建材料上。粘合试剂的液体载体能够润湿微粒构建材料并且聚合物粘合剂可移动到例如微粒构建材料的粒子之间的空置空间中。

粘合试剂可在施加时为微粒构建材料提供粘合，或在一些情况下，可在施加后活化以提供粘合。聚合物粘合剂可通过加热聚合物粘合剂（这可通过加热至少已选择性施加一部分粘合试剂的整个微粒构建材料层来实现）来活化或固化。对于聚合物粘合剂，这可在例如聚合物粘合剂的玻璃化转变温度附近进行。当活化或固化时，聚合物粘合剂可形成网络，其可将微粒构建材料的粒子粘附或胶合在一起，由此在形成和/或保持生坯体物体或其打印层的形状时提供内聚力。“生坯”部件或生坯体物体或制品（或单个层）可以是指尚未烧结或退火但以足够允许进行热熔结（例如操作、移动或以其它方式使该部件为热熔结做好准备）的方式结合在一起的任何组件或组件混合物。

聚合物粘合剂可如所述包含在液体载体中以便施加到微粒构建材料上。例如，聚合物粘合剂可以大约2重量%至大约25重量%、大约2重量%至大约12重量%、大约5重量%至大约15重量%、大约5重量%至大约10重量%、或大约7.5重量%至大约25重量%存在于粘合试剂中。

在一个实例中，聚合物粘合剂可包含胶乳聚合物粒子。胶乳聚合物粒子可具有可为大约100 nm至大约1 µm的D50粒度。在另一些实例中，聚合物粒子可具有可为大约500 nm至大约700 nm、大约100 nm至大约500 nm、大约200 nm至大约800 nm、或大约250 nm至大约750 nm的D50粒度。

在一个实例中，胶乳粒子可包含多种共聚的单体，并在一些情况下可包含共聚的表面活性剂，例如聚氧乙烯化合物、聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸铵、聚氧乙烯烷基醚硫酸酯钠、聚氧乙烯苯乙烯化苯基醚硫酸铵等。共聚的单体可选自如下单体：苯乙烯、对甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟丙酯、甲基丙烯酸2-羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸硬脂醇酯、乙烯基苄基氯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸四氢糠酯、甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯、甲基丙烯酸苄酯、丙烯酸苄酯、乙氧基化壬基酚甲基丙烯酸酯、乙氧基化山嵛醇甲基丙烯酸酯、聚丙二醇单丙烯酸酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十三烷基酯、烷氧基化丙烯酸四氢糠酯、丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异冰片酯、马来酸二甲酯、马来酸二辛酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、双丙酮丙烯酰胺、N-乙烯基咪唑、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基己内酰胺或其组合。在一些实例中，胶乳粒子可包括丙烯酸系树脂。在另一些实例中，胶乳粒子可包含甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸、它们的组合、它们的衍生物或它们的混合物。在另一实例中，胶乳粒子可包含苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、它们的组合、它们的衍生物或它们的混合物。

液体载体可以基于整个粘合试剂的重量计大约50重量%至大约98重量%、大约70重量%至大约98重量%、大约80重量%至大约98重量%、大约60重量%至大约95重量%、或大约70重量%至大约95重量%包含在粘合试剂中。在一个实例中，液体载体可包含水作为主要溶剂，例如与其它助溶剂相比以最高浓度存在的溶剂。在另一实例中，粘合试剂可进一步包含大约0.1重量%至大约70重量%、大约0.1重量%至大约50重量%、或大约1重量%至大约30重量%的除水外的液体组分。其它液体组分可包含有机助溶剂、表面活性剂、抑制有害微生物生长的添加剂、粘度改进剂、pH调节剂、螯合剂、防腐剂等。

当存在时，一种或多种有机助溶剂可包括高沸点溶剂和/或保湿剂，例如脂族醇、芳族醇、烷基二醇、二醇醚、聚二醇醚、2-吡咯烷酮类、己内酰胺类、甲酰胺类、乙酰胺类、C6至C24脂族醇，例如中(C6-C12)至长(C13-C24)链长的脂肪醇，或其混合物。一种或多种有机助溶剂总计可以0重量%至大约50重量%存在于粘合试剂中。在另一些实例中，有机助溶剂可以大约5重量%至大约35重量%、大约2重量%至大约30重量%、或大约5重量%至大约25重量%存在于粘合试剂中。

进一步关于可存在于如本文所述的三维打印套装、三维打印系统中或用于三维打印方法的微粒构建材料，该微粒构建材料可包含大约80重量%至100重量%金属粒子。该金属粒子可选自铝、钛、铜、钴、铬、镍、钒、钨、碳化钨、钽、钼、镁、金、银、不锈钢、工具钢、钢、它们的合金或它们的混合物。包含在合金中的金属可以是上列任何金属，和/或可能包含铬、钒、钨、钨（碳化钨）、钽、钼、镁等，或甚至非金属或类金属，如硅、硼、锗等。

在一个实例中，金属粒子可以是由一种元素组成的单相金属材料。在这一实例中，烧结温度可低于该单一元素的熔点。在另一实例中，金属粒子可由两种或更多种元素组成，其可以是单相金属合金或多相金属合金的形式。在这些其它实例中，烧结通常可在一定温度范围内发生。关于合金，也可使用金属与非金属形成合金的材料（如金属-类金属合金）。

微粒构建材料的金属粒子烧结的一个或多个温度可高于（使用粘合试剂）进行图案化的环境的温度（例如在大约40℃至大约250℃下图案化）。在一些实例中，金属粒子可在大约500℃至大约3,500℃下烧结，取决于材料。根据选择或配制使用的微粒构建材料金属，可使用的其它温度范围可以是大约800℃至大约2,500℃、大约1,000℃至大约1,800℃、或大约1,200℃至大约1,600℃。例如，不锈钢合金可在大约1,100℃至大约1,500℃下烧结，而铜合金可能在明显更低的温度，例如大约750℃至大约1,000℃下烧结。

该粒子可具有大约2 µm至大约150 µm的D50粒度。金属粒子的D50粒度可为例如大约10 µm至大约100 µm、大约5 µm至大约125 µm、大约20 µm至大约80 µm、大约30 µm至大约50 µm、大约25 µm至大约75 µm、大约40 µm至大约80 µm、大约50 µm至大约75 µm、大约5 µm至大约60 µm、大约60 µm至大约90 µm、或大约15 µm至大约85 µm。如本文所用，粒度可以是指球形粒子的直径值，或在非球形粒子中，可以是指该粒子的等效球直径。粒度可呈现为高斯分布或类高斯分布（或正态分布或类正态分布）。类高斯分布是可能看起来在分布曲线形状上为高斯型但在一个或另一方向上稍有偏斜（朝粒度分布范围的较小端或较大端）的分布曲线。也就是说，粒子的示例性类高斯分布可通常使用“D10”、“D50”和“D90”粒度分布值表征，其中D10是指在第10百分位的粒度，D50是指在第50百分位的粒度，且D90是指在第90百分位的粒度。例如，大约25 µm的D50值是指50%的粒子（按数量计）具有大于大约25 µm的粒度且大约50%的粒子具有小于大约25 µm的粒度。粒度分布值不一定与高斯分布曲线有关。在实践中，通常不存在真实高斯分布，因为存在一定偏斜，但类高斯分布仍可被认为是如实践中使用的“高斯型”。粒度分布可以D50粒度表示，其可近似于平均粒度，但可能不相同。在本文的实例中，粒度范围可被修改为“平均粒度”，提供有时略微不同的粒度分布范围。

粒子的形状可以是球形、不规则球形、圆形、半圆形、盘形、角形、次棱角形、立方形、圆柱形或它们的任何组合。在一个实例中，粒子可包括球形粒子、不规则球形粒子或圆形粒子。在一些实例中，粒子的形状可一致或基本一致，这可实现粒子的相对均匀熔融或烧结。

要指出，除非上下文中清楚地另行规定，本说明书和所附权利要求书中所用的单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数对象。

本文所用的术语“大约”，当提到数值或范围时，允许数值或范围的一定程度的可变性，例如在指定数值或指定范围界限的10%以内，或在一个方面中在5%以内。术语“大约”当修饰数值范围时，也被理解为包括由所示确切数值界定的范围作为一个数值子范围，例如大约1重量%至大约5重量%的范围包括1重量%至5重量%作为明文支持的子范围。

本文所用的“套装”可与多种组合物同义并被理解为包括多种组合物，所述组合物包含多种组分，其中不同组合物在使用（例如构建3D物体）之前和过程中可分开容纳在同一个或多个容器中，但这些组分可在构建法的过程中组合在一起。容器可以是任何类型的器皿、盒或由任何材料制成的容器（receptacle）。

本文所用的“生坯”描述了在任何粒子对粒子的材料熔结之前的许多中间结构的任一种，例如生坯部件、生坯体、生坯体物体、生坯体层等。作为“生坯”结构，微粒构建材料可通过粘合剂（弱）粘合在一起。通常，生坯体的机械强度使得生坯体可从构建平台上的微粒构建材料中处理或取出以放置在例如炉中。要理解的是，没有用粘合试剂图案化的任何微粒构建材料不被视为“生坯”结构的一部分，即使该微粒构建材料紧邻或包围生坯体物体或其层。例如，未被打印的微粒构建材料可用于支撑容纳在其中的生坯体，但该微粒构建材料不是生坯结构的一部分，除非该微粒构建材料用粘合试剂打印以生成在熔结，例如烧结、退火、熔融等之前的凝固部件。

术语“熔结”、“热熔结”等是指例如通过烧结、退火、熔融等接合微粒构建材料的相邻粒子的材料，并可包括相邻粒子完全熔结成共同的结构，例如熔融在一起，或可包括表面熔结，其中粒子没有完全熔融到液化点但能将微粒构建材料的各个粒子互相结合，例如在接触点处或附近形成粒子之间的材料桥。

本文所用的术语三维（或3D）“部件”、“物体”、“制品”等是指通常在两个阶段中构建的目标物体，例如形成生坯体物体，随后生坯体物体的热熔结以形成热熔结制品。在加热到足以实现金属和/或陶瓷粒子间熔结的烧结或退火温度后的3D物体可被称为“热熔结”制品，表明该物体已熔结在一起成为坚固和刚性的部件，例如通过烧结、退火、熔融等。另一方面，当提到物体、部件或制品时，术语“生坯体”或“生坯”是指该3D物体已凝固但尚未热熔结。

如本文所用，当涉及可能使用的粘合试剂或其它流体试剂时，“施加”例如是指可用于将该流体试剂，例如粘合试剂投放或布置在用于形成3D生坯体物体的微粒构建材料上或微粒构建材料层中的任何技术。例如，“施加”可以是指“喷射”、“喷出”、“滴加”、“喷雾”等。

本文所用的“喷射”或“喷出”是指由喷出或喷射构造，如喷墨构造排出的流体试剂或其它组合物。喷墨构造可包括热或压电构造。另外，这样的构造可配置为打印不同的液滴尺寸，如大约3微微升至小于大约10微微升、或至小于大约20微微升、或至小于大约30微微升、或至小于大约50微微升等。

如本文所用，为方便起见，可能在通用列表中陈述多个项目、结构要素、组成要素和/或材料。但是，这些列表应该像该列表的各成员作为单独和唯一的成员规定的那样解释。因此，如果没有作出相反的指示，此类列表的任一成员不应基于出现在同一组中而被解释为同一列表的任何其它成员的事实等同物。

浓度、尺寸、量和其它数值数据在本文中可能以范围格式呈现。要理解的是，这样的范围格式仅为方便和简要起见使用，并应灵活解释为包括作为该范围的界限明确列举的数值，还包括该范围内包含的所有独立的数值或子范围，就像明确列举各个数值和子范围那样。例如，大约1重量%至大约20重量%的重量比范围应被解释为包括1重量%和20重量%的明确列举的界限，还包括单个重量，如大约2重量%、大约11重量%、大约14重量%，和子范围，如大约10重量%至大约20重量%、大约5重量%至大约15重量%等。

实施例

下面举例说明本公开的实施例。可设计出许多修改和替代性的三维打印套装、组合物、方法、系统等而不背离本公开的精神和范围。所附权利要求书旨在涵盖这样的修改和布置。

通过混合下表1中所示的组分来制备粘合试剂。

表1 - 粘合试剂配制物

TERGITOL

通过混合下表2A和2B中的组分来配制润湿剂。

表2A - 润湿剂配制物

DYNOL

CAPSTONE

表2B - 润湿剂配制物

TERGITOL

将来自表2A和2B的润湿剂作为20 µL液滴分配到D50粒度值在大约2 µm至大约150µm的范围内的316不锈钢粒子的构建材料层上。构建材料层厚度为每层大约700 µm。使施加试剂时粉末床材料的温度达到 45℃和65℃以模拟各种打印条件。在施加润湿剂后（除没有施加润湿剂的对照物外），随后将表 1 的粘合试剂作为20 µL液滴分配到构建材料层上。通过目测观察测量渗透时间。在液滴接触粉末的初始时间记录时间，并在液滴被粉末吸收时再次记录。如表3中所示记录粘合试剂渗透到构建材料层中的渗透速率。

表3 - 渗透时间

在表3中可以看出，在45℃下在施加各种润湿剂后，粘合试剂渗透到构建材料层中的渗透速率减少，其中润湿剂G在此温度下也提供一定改进。对于除润湿剂G外的润湿剂，在65℃下粘合试剂渗透到构建材料层中的渗透速率也改进。明显地，润湿剂G包含阴离子表面活性剂而非非离子表面活性剂。其它润湿剂是非离子表面活性剂。在润湿剂中并入适当的非离子表面活性剂因此在这两个温度下都可加速粘合试剂渗透到构建材料层中的渗透速率。此外，目视检查构建材料层的表面形貌的扰动。润湿剂的施加减少与粘合试剂施加到构建材料层上有关的扰动。

为了进一步比较，发现当例如在65℃下将粘合试剂沉积到粉末床上时，尽管如表3中所示更缓慢渗透到粉末床中，但该渗透伴随着构建材料层表面的显著扰动，例如在没有首先施加润湿剂的情况下分配的粘合试剂生成明显的表面形貌扰动或破坏。另一方面，当施加润湿剂时，没有显著干扰表面形貌。