CN110177677A - 三维打印 - Google Patents

Abstract

三维(3D)打印方法的一个实例包括施加构建材料和将构建材料的至少一部分图案化。图案化包括在构建材料的所述至少一部分上选择性施加润湿量的粘合剂流体和随后在构建材料的所述至少一部分上选择性施加剩余量的粘合剂流体。润湿量为剩余量的大约1/2至大约1/30。

Description

三维打印

对相关申请的交叉引用

本申请要求2017年2月24日提交的国际申请序列PCT/US2017/019298的优先权，其内容经此引用并入本文。

背景

三维(3D)打印可以是用于由数字模型制造三维固体部件的增材打印方法。3D打印常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3D打印技术被认为是增材法，因为它们涉及施加相继的材料层。这不同于通常依靠去除材料来制造最终部件的传统机械加工法。一些3D打印方法使用化学粘合剂或胶粘剂将构建材料(build materials)粘合在一起。另一些3D打印方法涉及构建材料的至少部分固化或熔结或熔融。对一些材料而言，可以使用热辅助挤出实现至少部分熔融，对另一些材料(例如可聚合材料)而言，可以使用例如紫外线或红外线实现固化或熔结。

附图简述

参照下列详述和附图，本公开的实例的特征将变得明显，其中相同附图标记对应于类似但可能不相同的组件。为简洁起见，具有先前描述的功能的附图标记或特征可联系出现它们的其它附图进行描述或不描述。

图1是图示说明本文中公开的3D打印方法的一个实例的流程图；

图2是本文中公开的3D打印系统的一个实例的简化等距示意图；

图3A至3G是描绘使用本文中公开的3D打印方法的一个实例形成3D部件的示意性和部分横截面视图；

图4A至4F是描绘使用本文中公开的3D打印方法的另一实例形成3D部件的示意性和部分横截面视图；

图5是图示说明本文中公开的另一方法的一个实例的流程图；

图6显示在根据对比方法图案化后的构建材料粉末层在100x放大率下的光学显微照片的黑白版本；

图7显示在根据本文中公开的方法的一个实例图案化后的构建材料粉末层在100x放大率下的光学显微照片的黑白版本；

图8显示在根据本文中公开的方法的另一实例图案化后的构建材料粉末层在100x放大率下的光学显微照片的黑白版本；且

图9显示在根据本文中公开的方法的另一实例图案化后的构建材料粉末层在100x放大率下的光学显微照片的黑白版本。

详述

在本文中公开的实例中，在三维(3D)打印过程中利用粘合剂流体将各构建材料层图案化。在一些实例中，粘合剂流体包含能被活化以在图案化区域中将构建材料粒子结合在一起的粘合剂。在另一些实例中，粘合剂流体包含能够吸收辐射并将吸收的辐射转化成热能，进而熔结图案化区域中的构建材料的活性材料。

在3D打印中，应该施加足够的粘合剂流体以填充构建材料层内的大部分的空隙空间。这确保足够的粘合剂或活性材料与足够的构建材料粒子接触以实现粘合剂和/或活性材料与构建材料粒子之间的所需效果(例如粘合、熔结)。作为一个实例，对于填充密度为大约30体积％至大约60体积％(即空隙占大约40体积％至大约70体积％)的构建材料层，理想的是，(图案化部分中的)空隙空间的至少大约50体积％或至少大约60体积％被粘合剂流体填充。为填充所需百分比的空隙空间而施加的粘合剂流体的重量取决于粘合剂流体的密度。

在一个实例中，粘合剂流体包含水和可溶于水的粘合剂，并因此具有大约1.0g/cm³的密度。在这一实例中，大约20gsm(克/平方米)的1.0g/cm³粘合剂流体会填充含有40体积％空隙空间的100μm厚的构建材料层的图案化部分中的空隙空间的50体积％(即，40体积％空隙*50％＝20％被1g/cm³填充)。在同一实例中，大约42gsm的1.0g/cm³粘合剂流体会填充含有70体积％空隙空间的100μm厚的构建材料层的图案化部分中的空隙空间的60体积％(即，70体积％空隙*60％＝42％被1g/cm³填充)。在这一实例中，具有大约1.0g/cm³的密度的粘合剂流体可以大约20克/平方米(gsm)至大约42gsm的流体通量密度(即，以gsm计的面积密度)施加以填充大部分的空隙空间。

在另一实例中，粘合剂流体包含水和构成粘合剂流体的大约10％固体的碳活性材料，因此具有大约1.2g/cm³的密度。在这一实例中，大约24gsm的1.2g/cm³粘合剂流体会填充含有40体积％空隙空间的100μm厚的构建材料层的图案化部分中的空隙空间的50体积％(即，40体积％空隙*50％＝20％被1.2g/cm³填充)。在同一实例中，大约50gsm的1.2g/cm³粘合剂流体会填充含有70体积％空隙空间的100μm厚的构建材料层的图案化部分中的空隙空间的60体积％(即，70体积％空隙*60％＝42％被1.2g/cm³填充)。在这一实例中，具有大约1.2g/cm³的密度的粘合剂流体可以大约24克/平方米(gsm)至大约50gsm的流体通量密度(即，以gsm计的面积密度)施加以填充大部分的空隙空间。

本发明人已经发现，当在干构建材料粉末上施加大量粘合剂流体(例如足以填充大部分的空隙空间的量)时，粘合剂流体可最初在粉末表面上形成池(puddle)。池形成(Puddle formation)可部分归因于粘合剂流体的渗透比其施加慢。换言之，粘合剂流体延迟渗透到可用孔隙中会造成积聚(puddling)。当流体体积除以在粉末层的表面可得的孔隙体积大于或等于1时，可发生积聚。粘合剂流体的表面张力可导致池移动或成珠(bead)，这也可能使构建材料粒子移动或位移。施加的粘合剂流体最终渗入构建材料层，留下位移的构建材料粒子。渗透可随所用的构建材料而变。例如，对于金属构建材料和一些聚合物和陶瓷构建材料，粘合剂流体的渗透可意味着该流体至少部分填充构建材料粒子之间的空隙空间。在这些实例中，构建材料不吸收到构建材料粒子中。对于另一实例，对于一些聚合物和/或陶瓷构建材料，粘合剂流体的渗透可意味着该流体至少部分填充构建材料粒子之间的空隙空间并且可部分吸收到构建材料粒子中。位移的粉末可影响形成的3D部件的精度和品质。例如，位移的构建材料粉末可导致具有不精确的形状、改变的结构性质、结构缺陷和/或改变的视觉品质的3D部件。

本发明人还已经发现，本文中公开的多次施加(multi-application)图案化方法可用于填充所需空隙空间而基本不干扰被图案化的构建材料层的表面形貌。在本文中公开的实例中，通过选择性施加润湿量(其低于随后施加的粘合剂流体的剩余量)和随后施加剩余量，用粘合剂流体将构建材料图案化。润湿量可足以润湿和至少部分渗透其施加至的构建材料粒子，并且不足以在构建材料粒子的表面上形成池。润湿量足够小以致可发生流体渗透而没有在表面处积聚过量流体。由于润湿量容易渗入构建材料层，该润湿量不会形成池并因此不会使构建材料位移。润湿量还可通过液桥和毛细力将润湿的构建材料粒子锁定就位，这防止在施加剩余量时构建材料粒子位移。剩余量可足以渗透构建材料粒子层而不使构建材料粒子位移。剩余量，与润湿量组合，也可以足以在粘合剂流体包含粘合剂时形成机械强的中间部件层或在粘合剂流体包含活性材料时形成机械强的熔结层。在本文中公开的实例中，已经发现，当润湿量的以gsm计的面积密度为剩余量的以gsm计的面积密度的大约1/2至大约1/30时，可以实现之前描述的结果。对于100μm厚的构建材料层，润湿量的实例可为大约1.5gsm至大约8.5gsm，且剩余量的实例可为大约12gsm至大约42gsm。对于500μm至600μm厚的构建材料层，润湿量的实例可为大约1.5gsm至大约8.5gsm，且剩余量的实例可为大约12gsm至大约252gsm。

现在参照图1，描绘3D打印方法100的一个实例。三维(3D)打印方法100的一个实例包括：施加构建材料(附图标记102)；和如下将构建材料的至少一部分图案化：在构建材料的所述至少一部分上选择性施加润湿量的粘合剂流体；和随后在构建材料的所述至少一部分上选择性施加剩余量的粘合剂流体；其中润湿量的以克/平方米(gsm)计的面积密度为剩余量的以gsm计的面积密度的大约1/2至大约1/30(附图标记104)。

如附图标记102所示，方法100包括施加构建材料16(参见例如图2)。构建材料16可以是金属构建材料16、陶瓷构建材料16、聚合物构建材料16或其组合。在一个实例中，该构建材料可以是粉末。

金属构建材料16可以是任何微粒金属材料。当构建材料16是金属构建材料16时，粘合剂流体36(参见例如图3C)可包含粘合剂并可用于由金属构建材料16创建图案化中间部件42(参见例如图3F)和然后固化中间部件42’(参见例如图3F)。在这些实例中，固化中间部件42’，一旦从没有用粘合剂流体36图案化的构建材料16中脱出，可经过脱粘合以产生至少基本无粘合剂的部件48(参见例如图3G)，且至少基本无粘合剂的部件48可随后经过烧结以形成最终3D打印部件50(参见例如图3G)。要指出，下面参照图3A-3G定义术语图案化中间部件、固化中间部件和基本无粘合剂部件。

在一个实例中，金属构建材料16可具有在加热到烧结温度(例如大约580℃至大约1400℃的温度)时烧结成连续体以形成3D部件50的能力。“连续体”是指金属构建材料粒子16融合在一起以形成具有足以满足所需最终3D部件50的要求的机械强度的单一部件。

尽管提供了示例性的烧结温度范围，但要理解的是，这一温度可以部分根据金属构建材料16的组成和一个或多个相而变。

在一个实例中，金属构建材料16是由一种元素构成的单相金属材料。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，金属构建材料16由两种或更多种元素构成，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，熔融通常在一定温度范围内发生。对于一些单相金属合金，熔融在刚超过固相线温度时(在此开始熔融)开始，并且直到超过液相线温度(所有固体已熔融时的温度)才完成。对于另一些单相金属合金，熔融在刚超过转熔温度时开始。转熔温度被定义为单相固体转变成两相固体加液体混合物时的点，其中高于转熔温度的固体具有与低于转熔温度的固体不同的相。当金属构建材料16由两个或更多个相构成时(例如由两种或更多种元素制成的多相合金)，熔融通常在超过低共熔温度或转熔温度时开始。低共熔温度被定义为单相液体完全凝固成两相固体时的温度。通常，单相金属合金或多相金属合金的熔融在刚超过固相线温度、低共熔温度或转熔温度时开始，并且直到超过液相线温度才完成。在一些实例中，可在低于固相线温度、转熔温度或低共熔温度下发生烧结。在另一些实例中，在高于固相线温度、转熔温度或低共熔温度下发生烧结。在高于固相线温度下的烧结被称为超固相线烧结，当使用较大的构建材料粒子16和/或要实现高密度时，这种技术可以是合意的。在一个实例中，可以选择构建材料组合物以使至少40体积％的金属构建材料16由熔点高于所需烧结温度的一个或多个相构成。要理解的是，烧结温度可足够高以提供充足的能量以允许相邻粒子之间的原子迁移。

单一元素或合金可用作金属构建材料16。金属构建材料16的一些实例包括钢、不锈钢、青铜、钛(Ti)及其合金、铝(Al)及其合金、镍(Ni)及其合金、钴(Co)及其合金、铁(Fe)及其合金、镍钴(NiCo)合金、金(Au)及其合金、银(Ag)及其合金、铂(Pt)及其合金、以及铜(Cu)及其合金。一些具体实例包括AlSi10Mg、2xxx系列铝、4xxx系列铝、CoCr MP1、CoCrSP2、MaragingSteel MS1、Hastelloy C、Hastelloy X、镍合金HX、Inconel IN625、InconelIN718、SS GP1、SS 17-4PH、SS 316L、Ti6Al4V和Ti-6Al-4V ELI7。尽管已经提供了几种示例性合金，但要理解的是，可以使用其它合金构建材料。

可以使用在本文中公开的一种或多种3D打印方法开始时为粉末形式的任何金属构建材料16。因此，金属构建材料16的熔点、固相线温度、低共熔温度和/或转熔温度可高于进行3D打印方法100的图案化部分的环境的温度(例如高于40℃)。在一些实例中，金属构建材料16可具有大约580℃至大约3500℃的熔点。在另一些实例中，金属构建材料16可以是具有一定范围的熔点的合金。

陶瓷构建材料16可以是任何陶瓷粒子。当构建材料16是陶瓷构建材料16时，粘合剂流体36可包含粘合剂并可用于由陶瓷构建材料粒子16创建图案化中间部件42和然后固化中间部件42’。在这些实例中，固化中间部件42’，一旦从没有用粘合剂流体36图案化的构建材料16中脱出，可经过脱粘合以产生至少基本无粘合剂的部件48，且至少基本无粘合剂的部件48可随后经过烧结以形成最终3D打印部件50。

合适的陶瓷粒子的实例包括金属氧化物、无机玻璃、碳化物、氮化物和硼化物。一些具体实例包括氧化铝(Al₂O₃)、玻璃、Na₂O/CaO/SiO₂玻璃(钠钙玻璃)、硼硅玻璃、铝硅玻璃(alumina silica glass)、一氮化硅(SiN)、二氧化硅(SiO₂)、氧化锆(ZrO₂)、二氧化钛(TiO₂)、MgAl₂O₄、氧化锡、氧化钇、氧化铪、氧化钽、氧化钪、氧化铌、氧化钒或其组合。作为一种合适的组合的一个实例，可将30重量％玻璃与70重量％氧化铝混合。

陶瓷构建材料16可具有大约1000℃至大约4000℃的熔点。作为一个实例，陶瓷构建材料16可以是具有大约1000℃至大约2800℃的熔点的金属氧化物。

聚合物构建材料粒子16可以是任何聚合物构建材料。当构建材料16是聚合物构建材料16时，粘合剂流体36可包含活性材料以吸收辐射52并熔结聚合物构建材料16的图案化部分38以形成熔结层54(参见例如图4D和4E)。在这些实例中，可随后重复施加聚合物构建材料16的层，用粘合剂流体36图案化，并暴露于辐射52以迭代建立最终3D打印部件50。

本文所用的术语“聚合物构建材料”可以是指结晶或半结晶的聚合物粒子。半结晶聚合物的实例包括具有大于5℃的宽加工窗口(即在熔点与再结晶温度之间的温度范围)的半结晶热塑性材料。半结晶热塑性材料的一些具体实例包括聚酰胺(PA)(例如PA 11/尼龙11、PA 12/尼龙12、PA 6/尼龙6、PA 8/尼龙8、PA 9/尼龙9、PA 66/尼龙66、PA 612/尼龙612、PA 812/尼龙812、PA 912/尼龙912等)。适于用作聚合物构建材料粒子16的结晶或半结晶聚合物的另一些实例包括聚乙烯、聚丙烯和聚甲醛(即聚缩醛)。合适的聚合物构建材料粒子16的再一些实例包括聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、聚氨酯、其它工程塑料以及本文中列举的任何两种或更多种聚合物的共混物。

聚合物构建材料粒子16可具有大约50℃至大约400℃的熔点或软化点。作为实例，该聚合物构建材料粒子16可以是具有大约180℃的熔点的聚酰胺，或具有大约100℃至大约165℃的熔点的聚氨酯。

在一些实例中，聚合物构建材料16除聚合物粒子外还包含抗氧化剂、增白剂、电荷剂(charging agent)、流动助剂或其组合。

可将一种或多种抗氧化剂添加到聚合物构建材料16中以防止或减慢聚合物构建材料16的分子量下降和/或可通过防止或减慢聚合物构建材料16的氧化来防止或减慢聚合物构建材料16的变色(例如黄化)。在一些实例中，抗氧化剂可以是自由基清除剂。在这些实例中，抗氧化剂可包括1098(苯丙酰胺，N，N′-1，6-己二基双(3，5-双(1，1-二甲基乙基)-4-羟基))、254(40％三乙二醇双(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)、聚乙烯醇和去离子水的混合物)和/或其它位阻酚。在另一些实例中，抗氧化剂可包括亚磷酸酯和/或有机硫化物(例如硫酯)。在一个实例中，抗氧化剂可以基于聚合物构建材料16的总重量的大约0.01重量％至大约5重量％的量包含在聚合物构建材料16中。

可将一种或多种增白剂添加到聚合物构建材料16中以改进可见度。合适的增白剂的实例包括二氧化钛(TiO₂)、氧化锌(ZnO)、碳酸钙(CaCO₃)、二氧化锆(ZrO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)及其组合。在一些实例中，可以使用均二苯乙烯衍生物作为增白剂。在这些实例中，3D打印方法的一个或多个温度可低于阈值温度，高于该阈值温度时均二苯乙烯衍生物可变得不稳定。在一个实例中，增白剂可以基于聚合物构建材料16的总重量的大约0.01重量％至大约10重量％的量包含在聚合物构建材料16中。

可将一种或多种电荷剂添加到聚合物构建材料16中以抑制摩擦带电。合适的电荷剂的实例包括脂族胺(其可被乙氧基化)、脂族酰胺、季铵盐(例如山萮基三甲基氯化铵或椰油酰胺丙基甜菜碱)、磷酸的酯、聚乙二醇酯或多元醇。一些合适的市售电荷剂包括FA 38(天然基乙氧基化烷基胺)、FE2(脂肪酸酯)和HS 1(烷烃磺酸盐)，各自可获自Clariant Int.Ltd.。在一个实例中，电荷剂以基于聚合物构建材料16的总重量％的大于0重量％至小于5重量％的量添加。

可以加入一种或多种流动助剂以改进聚合物构建材料16的涂层流动性。当聚合物构建材料16的粒子尺寸小于25微米时，流动助剂可特别有益。流动助剂通过降低摩擦、横向阻力(lateral drag)和摩擦电荷积聚(通过提高粒子电导率)来改进聚合物构建材料16的流动性。合适的流动助剂的实例包括磷酸三钙(E341)、粉末纤维素(E460(ii))、硬脂酸镁(E470b)、碳酸氢钠(E500)、亚铁氰化钠(E535)、亚铁氰化钾(E536)、亚铁氰化钙(E538)、骨质磷酸盐(E542)、硅酸钠(E550)、二氧化硅(E551)、硅酸钙(E552)、三硅酸镁(E553a)、滑石粉(E553b)、铝硅酸钠(E554)、硅酸钾铝(E555)、铝硅酸钙(E556)、膨润土(E558)、硅酸铝(E559)、硬脂酸(E570)或聚二甲基硅氧烷(E900)。在一个实例中，流动助剂以基于聚合物构建材料16的总重量％的大于0重量％至小于5重量％的量加入。

上列金属构建材料16、陶瓷构建材料16和/或聚合物构建材料16的任何两种或更多种的组合可形成复合构建材料16。在一个实例中，陶瓷构建材料16和聚合物构建材料16可组合以形成复合构建材料16。在这一实例中，可与结晶或半结晶聚合物粒子组合的陶瓷粒子的量可取决于所用材料和要形成的3D部件50。在一个实例中，陶瓷粒子可以基于复合构建材料粒子16的总重量的大约1重量％至大约20重量％的量存在。

在一些实例中，当构建材料16是多种金属构建材料和/或陶瓷构建材料的复合构建材料16时，粘合剂流体36可包含粘合剂。在另一些实例中，当复合构建材料16包含大部分聚合物构建材料时，粘合剂流体36可包含活性材料。

构建材料粒子16可由类似尺寸的粒子或不同尺寸的粒子构成。在本文所示的实例中(图2、图3A-3G和图4A-4F)，构建材料16包括类似尺寸的粒子。本文中关于构建材料粒子16所用的术语“尺寸”是指球形粒子的直径，或非球形粒子的平均直径(即横穿粒子的多个直径的平均值)，或粒度分布的体积加权平均直径。在一个实例中，构建材料粒子16的平均粒度为大约1μm至大约200μm。在另一实例中，构建材料粒子16的平均粒度为大约10μm至大约150μm。在再一实例中，构建材料粒子16的平均粒度为20μm至大约90μm。在又一实例中，构建材料粒子16的平均粒度为大约60μm。

在一些实例中，可以使用3D打印系统10实现施加构建材料16。简要参照图2，打印系统10包括构建区域平台12、含构建材料粒子16的构建材料供应器14和构建材料分布器18。要理解的是，3D打印系统10可包括附加组件(其中一些描述在本文中)并且可移除和/或修改本文中描述的一些组件。此外，图2中描绘的3D打印系统10的组件可能并非按比例绘制，因此，3D打印系统10可具有与其中所示不同的尺寸和/或配置。

构建区域平台12从构建材料供应器14接收构建材料16。构建区域平台12可与打印系统10集成或可以是可单独插入打印系统10中的组件。例如，构建区域平台12可以是可独立于打印系统10供应的模块。所示构建材料平台12也是一个实例，并可被另一支承构件，如压板、制造/打印床、玻璃板或另一构建表面替代。

构建区域平台12可以箭头20所示的方向，例如沿z轴移动，以可将构建材料16输送到平台12、输送到图案化中间部件42的先前图案化的层或输送到3D部件50的先前形成的层54上。在一个实例中，当要输送构建材料粒子16时，构建区域平台12可编程为足够推进(例如向下)以使构建材料分布器18可将构建材料粒子16推到平台12上以在其上形成构建材料16的基本均匀层34(参见例如图3A和3B和图4A和4B)。构建区域平台12也可回到其原始位置，例如当要构建新部件时。

构建材料供应器14可以是容器、床或将金属构建材料粒子16安置在构建材料分布器18与构建区域平台12之间的其它表面。在一些实例中，构建材料供应器14可包括例如从位于构建材料供应器14上方的构建材料来源(未显示)将金属构建材料粒子16供应到其上的表面。构建材料来源的实例可包括料斗、螺旋输送机等。附加地或替代地，构建材料供应器14可包括机构(例如输送活塞)以将金属构建材料粒子16从储存位置提供(例如移动)到待铺展到构建区域平台12上、铺展到图案化中间部件42的先前图案化的层上或铺展到3D部件50的先前形成的层54上的位置。

构建材料分布器18可在构建材料供应器14上方和跨越构建区域平台12以箭头22所示的方向，例如沿y轴移动，以在构建区域平台12上铺展构建材料16的层34。构建材料分布器18在铺展构建材料粒子16后也可回到靠近构建材料供应器14的位置。构建材料分布器18可以是叶片(例如刮刀)、辊、辊与叶片的组合，和/或任何其它能在构建区域平台12上铺展构建材料16的装置。例如，构建材料分布器18可以是反向旋转的辊。

简要参照图3A和3B和图4A和4B，使用系统10施加构建材料16的层34。在图3A和4A中，构建材料供应器14可将构建材料粒子16供应到使它们即将铺展到构建区域平台12上的位置。在图3B和4B中，构建材料分布器18可将供应的构建材料粒子16铺展到构建区域平台12上。如图3B和4B中所示，已经施加构建材料粒子16的一个层34。

层34横跨构建区域平台12具有基本均匀的厚度。在一个实例中，层34的厚度为大约100μm。在另一实例中，层34的厚度为大约50μm至大约300μm，尽管也可使用更薄或更厚的层。例如，层34的厚度可为大约20μm至大约500μm，或大约30μm至大约300μm。为了更精细的部件清晰度，层厚度最低限度可以是粒径的大约2×(即2倍)(如图3B和4B所示)。在一些实例中，层厚度可为大约1.2×粒径。

层34的厚度可影响在单次施加中将大量流体(例如足以填充大部分的空隙空间的量)沉积在干构建材料16上时可能使构建材料粒子16位移的程度。在一个实例中，与较薄的层相比，厚度大于或等于大约100μm的层可导致在干粒子16上施加大量流体时构建材料粒子16的更大位移。这可部分归因于层越厚，施加的流体越多但在构建材料层的表面可提供的孔隙保持相同的事实。在方法100的一个实例中，施加构建材料16以形成具有大于或等于大约100μm的厚度的层34。

回到图1并且如附图标记104所示，方法100包括将构建材料16的至少一部分38图案化。基于要生成的3D物体/部件的3D物体模型进行图案化。将所述至少一部分38图案化包括在构建材料16的所述至少一部分38上选择性施加润湿量的粘合剂流体36；和随后在构建材料16的所述至少一部分38上选择性施加剩余量的粘合剂流体36；其中润湿量的以gsm计的面积密度为剩余量的以gsm计的面积密度的大约1/2至大约1/30。在另一实例中，润湿量的以gsm计的面积密度为剩余量的以gsm计的面积密度的大约1/2至大约1/10。在另一实例中，润湿量的以gsm计的面积密度为剩余量的以gsm计的面积密度的大约1/5至大约1/15。

如上文提到，粘合剂流体36可包含粘合剂或活性材料。在一些实例中，粘合剂流体36的低表面张力可促进粘合剂流体36渗入层34，其可影响润湿量和/或剩余量和/或如何施加这些量。例如，低表面张力可允许在更少打印遍次中施加更大量的粘合剂流体36而不使构建材料16的所述至少一部分38位移。在一个实例中，粘合剂流体36具有小于或等于大约40dyn/cm的表面张力。

在一个实例中，可通过在粘合剂流体36的液体载体中包含表面活性剂来实现粘合剂流体36的低表面张力(例如小于或等于大约40dyn/cm的表面张力)。在方法100的一些实例中，粘合剂流体36包含：粘合剂或活性材料，和液体载体；液体载体包含表面活性剂；且粘合剂流体36具有小于或等于大约40dyn/cm的表面张力。下面参照图3A-3G和图4A-4F进一步论述粘合剂流体36的组成。

在方法100的一个实例中，润湿量足以润湿构建材料16的所述至少一部分38并且不足以在构建材料16的所述至少一部分38的表面上形成池；且剩余量足以渗透构建材料16的所述至少一部分38而不使构建材料16的所述至少一部分38位移。

由于润湿量不足以在构建材料16的表面上形成池，润湿量不会使构建材料16位移。润湿量也可通过毛细力防止在施加剩余量时构建材料粒子16的位移。

润湿量可部分取决于：其施加至的层34是否是第一(即最底)层、其施加至的层34的厚度、构建材料16的组成、构建材料粒子16的平均粒度、粘合剂流体36的组成、粘合剂流体36的表面张力、构建材料16的温度或其组合。在一个实例中，润湿量可为大约1.5gsm至大约8.5gsm.在另一实例中，润湿量可为大约1.5gsm至大约6gsm。在再一实例中，润湿量可为大约2gsm至大约5gsm。在又一实例中，润湿量可为大约4.74gsm。

如上文提到，剩余量可足以渗透构建材料粒子16的层34而不使构建材料粒子16位移。在一些实例中，当粘合剂流体36包含粘合剂时，剩余量也可足以(与润湿量组合)形成(在通过达到活化温度而活化粘合剂或蒸发粘合剂流体36的液体载体后)机械强的固化中间部件42’的层。在另一些实例中，当粘合剂流体36包含活性材料时，剩余量也可足以(与润湿量组合)形成(在暴露于辐射52后)机械强的熔结层54。

剩余量可部分取决于：润湿量、其施加至的层的厚度、构建材料16的组成、构建材料粒子16的平均粒度、粘合剂流体36的组成、构建材料16的温度或其组合。在一个实例中，剩余量的以gsm计的面积密度为润湿量的以gsm计的面积密度的大约2倍至大约30倍。在具有100μm厚的构建材料层的一个实例中，剩余量可为大约12gsm至大约45gsm。在具有100μm厚的构建材料层的另一实例中，剩余量可为大约18.5gsm至大约34gsm。在具有100μm厚的构建材料层的另一实例中，剩余量可为大约33.2gsm。在具有200μm厚的构建材料层的一个实例中，剩余量可为大约37gsm至大约68gsm。在具有500μm厚的构建材料层的一个实例中，剩余量可为大约45gsm至大约75gsm。在具有500μm厚的构建材料层的一个实例中，剩余量可为大约75gsm至大约252gsm。

如上文提到，可以使用3D打印系统10实现构建材料16的图案化。回到图2，打印系统10还包括喷墨施加器24，其可含有粘合剂流体36。

喷墨施加器24可以箭头26所示的方向，例如沿y轴横跨构建区域平台12扫描。喷墨施加器24可以是例如热喷墨打印头、压电打印头、连续喷墨打印头等，并可延伸构建区域平台12的宽度。尽管喷墨施加器24在图2中显示为单个喷墨施加器，但要理解的是，喷墨施加器24可包括横跨构建区域平台12的宽度的多个喷墨施加器。另外，喷墨施加器24可安置在多个打印杆中。喷墨施加器24也可沿x轴扫描，例如在喷墨施加器24不横跨构建区域平台12的宽度的配置中，以使喷墨施加器24能够在构建材料粒子16的层34的大面积上相继沉积润湿量的粘合剂流体36和剩余量的粘合剂流体36。喷墨施加器24因此可附着到活动XY台或平移托架(都未显示)上，其紧邻构建区域平台12移动喷墨施加器24以根据本文中公开的方法100在构建区域平台12上已形成的构建材料粒子16的层34的预定区域中(相继)沉积润湿量和剩余量。喷墨施加器24可包括多个喷嘴(未显示)，经其相继喷射润湿量和剩余量。

喷墨施加器24可以以大约300点每英寸(DPI)至大约1200DPI的分辨率输送粘合剂流体36的液滴。在另一些实例中，喷墨施加器24可以以更高或更低的分辨率输送粘合剂流体36的液滴。液滴速度可为大约5m/s至大约24m/s且喷射频率可为大约1kHz至大约100kHz。在一个实例中，各液滴的体积可为大约3微微升(pl)至大约18pl，尽管预计可以使用更高或更低的液滴体积。在一些实例中，喷墨施加器24能够输送可变液滴体积的粘合剂流体36。合适的打印头的一个实例具有600DPI分辨率并可输送大约6pl至大约14pl的液滴体积。

简要参照图3C和3D和图4C和4D，将构建材料16的所述至少一部分38图案化。如图3C和4C中所示，可从喷墨施加器24分配润湿量，然后如图3D和4D中所示，可从喷墨施加器24分配剩余量。要理解的是，在剩余量之前分配润湿量。还要理解的是，在相同的一个或多个部分(例如部分38)中施加润湿量和剩余量。

如上文提到，喷墨施加器24可以是热喷墨打印头、压电打印头等。润湿量的粘合剂流体36的选择性施加和剩余量的粘合剂流体36的选择性施加各自可通过热喷墨打印、压电喷墨打印等实现。

在方法100的一些实例中，使用在空间上彼此分开的分立喷墨打印头在单个打印遍次中进行润湿量的选择性施加和剩余量的选择性施加。在这一实例中，喷墨打印头的分开距离可为大约5mm至大约250mm。喷墨打印头之一可以是喷墨施加器24，且另一喷墨打印头可以是与喷墨施加器24类似的第二喷墨施加器。

在方法100的另一些实例中，润湿量的选择性施加和剩余量的选择性施加在分开的打印遍次中进行；且剩余量的粘合剂流体36的选择性施加在多个打印遍次中实现。在这些实例中，润湿量在第一打印遍次中施加，剩余量分割在多个打印遍次间并在其过程中施加。

当剩余量在多个打印遍次中施加时，用于施加剩余量的打印遍次数可为2个打印遍次至8个打印遍次。在一个实例中，剩余量可在2个打印遍次中施加。相信用于施加剩余量的这些打印遍次数平衡打印速度和保持构建材料16的表面均匀性。另外，当在多个打印遍次中施加剩余量时，施加剩余量的打印遍次可各自施加相同量或可各自施加不同量。在一些实例中，该剩余量均分在多个打印遍次间以在多个打印遍次的每个中施加相同的子量。在这一实例中，子量相加等于该剩余量，且子量乘以多个打印遍次的数量等于该剩余量。例如，剩余量(例如33.18gsm)可在7个打印遍次中施加，各自施加大约4.74gsm粘合剂流体36。对于另一实例，剩余量(例如66.7gsm)可在8个打印遍次中施加，各自施加大约8.3gsm粘合剂流体36。在另一些实例中，剩余量可分割在多个打印遍次间以在各后续打印遍次中逐步增加粘合剂的量直至分配全部剩余量。例如，剩余量(例如26.1gsm)可在2个打印遍次中施加，第一个施加7.1gsm的剩余量且第二个施加19gsm的剩余量。

在方法100的再一些实例中，润湿量的选择性施加和剩余量的选择性施加在分开的打印遍次中进行；且剩余量的粘合剂流体36的选择性施加在单个打印遍次中实现。在这些实例中，润湿量在第一打印遍次中施加，剩余量在第二打印遍次中施加。在一个实例中，可在第一打印遍次中施加大约4.74gsm的润湿量，并可在第二打印遍次中施加大约35gsm的剩余量。

当润湿量的选择性施加和剩余量的选择性施加在分开的打印遍次中进行时，剩余量可使用在空间上彼此分开并在同一打印遍次内施加分开的量的分立喷墨打印头施加。这些喷墨打印头可用于在单个打印遍次中或在多个打印遍次中施加剩余量。如上文提到，喷墨打印头的分开距离可为大约5mm至大约250mm或更大，且喷墨打印头可以是或类似于喷墨施加器24。应该指出，打印头组装件(也称为打印头)在某些情况下可横跨几米的宽度。

方法100可用于形成物体(composition)。在一个实例中，该物体包括图案化构建材料层(例如图3D和4D中的38)，其包含构建材料粒子16、在至少一些构建材料粒子16之间的间隙空间和至少部分填充间隙空间并已经以润湿量和后续剩余量施加的粘合剂流体(图3C和4C中的36)，其中图案化构建材料层38的表面粗糙度与具有以单一量施加在其上的粘合剂流体的第二图案化构建材料层的表面粗糙度相比降低至少40％。

在该物体的一个实例中，粘合剂流体填充间隙空间的大约50体积％至大约60体积％。在该物体的另一实例中，粘合剂流体填充间隙空间的大约52体积％至大约58体积％。

在示例性物体中，图案化构建材料层38具有根据本文中公开的方法100施加(即润湿量，接着是剩余量)的粘合剂流体36，相反，第二图案化构建材料层具有全部同时施加的相同量的粘合剂流体36。本文中公开的图案化构建材料层38的表面粗糙度与第二图案化构建材料层相比降低。如上文提到，图案化构建材料层38的表面粗糙度与第二图案化构建材料层相比降低40％或更多。在一个实例中，图案化构建材料层38的表面粗糙度与第二图案化构建材料层的表面粗糙度相比降低大约40％至大约87.5％的百分比。相信表面粗糙度可降低更多，取决于所用的润湿量和剩余量。在另一实例中，图案化构建材料层38的表面粗糙度与第二图案化构建材料层的表面粗糙度相比降低大约50％至大约85％的百分比。

可以使用3D形貌成像和/或基于图像的轮廓术分析表面粗糙度。

再参照图2，在一些实例中，将打印机10编程以执行方法100。在一个实例中，打印机10包括：微处理器28以：接收与用于创建3D部件50的构建材料16相关的信息；和基于接收的信息，确定用于在构建材料16的层34的至少一部分38上施加粘合剂流体36的模式(pattern)，该模式包括：粘合剂流体36的润湿量；和在润湿量后施加的粘合剂流体36的剩余量，润湿量足以润湿层的所述至少一部分38并且不足以在层34的所述至少一部分38的表面上形成池，且剩余量足以渗透层34的所述至少一部分38而不使层34的所述至少一部分38位移；和至少一个喷墨施加器24以选择性施加润湿量和剩余量。

在一个实例中，微处理器28可编程为基于所用构建材料16的润湿行为选择特定的润湿量和剩余量组合。这使得打印机10能够选择粉末定制打印模式(powder-customizedprint mode)。

在一个实例中，微处理器28可编程为基于构建材料16的层34的厚度、构建材料粒子16的平均粒度或其组合选择特定的润湿量和剩余量组合。例如，打印机10可接收构建材料层34为100μm并包括大约22μm的平均粒径的信息，并作为响应，可确定润湿量为X以在第一打印遍次中分配且剩余量为7X以经7个打印遍次分配的模式或润湿量为X以在第一打印遍次中分配且剩余量为8X以经3个打印遍次分配且子量随各附加的打印遍次递增的模式。

在再一实例中，输入信息可包括构建材料16的层34是在3D打印法中的第一层或具有大于或等于100μm的厚度。打印机10可编程为识别对于第一层和/或对于更厚的层(例如大于100μm)更有可能发生粒子位移，并作为响应调节润湿量和/或剩余量和/或打印遍次数。

在3D打印机10的一个实例中，微处理器28进一步：确定经其施加剩余量的打印遍次数；和确定在各打印遍次的过程中施加的剩余量的子量。

在另一实例中，3D打印机10包括在空间上彼此分开的两个打印头，各自含有粘合剂流体36，且微处理器28进一步：命令这两个打印头之一施加润湿量；并命令这两个打印头的另一个随后施加剩余量。

微处理器28还可处理基于要生成的3D物体/部件的3D物体模型的打印数据。响应数据处理，微处理器28可控制构建区域平台12、构建材料供应器14、构建材料分布器18和喷墨施加器24的操作。作为一个实例，微处理器28可控制促动器(未显示)以控制3D打印系统10组件的各种操作。尽管使用术语微处理器28，但要理解的是，微处理器28可以是任何控制器，如计算装置、基于半导体的微处理器、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)和/或另一硬件设备。尽管未显示，微处理器28可经由通信线路连接到3D打印系统10组件。

微处理器28操纵和转换可作为物理(电子)量呈现在打印机的寄存器和存储器内的数据，以控制物理元件创建3D部件。因此，微处理器28被描绘为与数据存储器30通信。数据存储器30可包括关于要通过3D打印系统10打印的3D部件的数据。用于选择性输送构建材料粒子16、粘合剂流体36(以润湿量，然后以剩余量)等的数据可源自要形成的3D部件的模型。例如，该数据可包括喷墨施加器24在构建材料粒子16的各层上沉积粘合剂流体36(以润湿量，然后以剩余量)的位置、粘合剂流体36的润湿量和粘合剂流体36的剩余量。在一个实例中，微处理器28可使用数据控制喷墨施加器24选择性施加粘合剂流体36的润湿量，然后微处理器28可使用数据控制喷墨施加器24选择性施加粘合剂流体36的剩余量。数据存储器30还可包括机器可读指令(存储在非暂时性计算机可读介质上)，其使微处理器28控制由构建材料供应器14供应的构建材料粒子16的量、构建区域平台12的移动、构建材料分布器18的移动、喷墨施加器24的移动等。

各上述物理元件(例如构建区域平台12、构建材料供应器14、构建材料分布器18、喷墨施加器24等)可切实连接到打印系统10的微处理器28。

因此，在一个实例中，三维(3D)打印系统10通常包括构建材料16的供应器14；构建材料分布器18；粘合剂流体36的供应器；选择性分配润湿量和剩余量的粘合剂流体36的喷墨施加器24；至少一个热源32、32’、32”；微处理器或其它控制器28；和非暂时性计算机可读介质，其上存储着计算机可执行指令以使微处理器28：利用构建材料分布器18分配构建材料16；和利用喷墨施加器24选择性施加润湿量和剩余量。

在一些实例中，热源32、32’可以是加热器32、32’。在另一些实例中，热源32’、32”可以是辐射52的源32’、32”。当粘合剂流体36包含粘合剂时，热源32、32’可以是加热器32、32’。在一些实例中，加热器32、32’可以是作为打印系统10的一部分的传导加热器或辐射加热器(例如红外灯)。在这些实例中，打印系统10的加热器32、32’可用于在图案化完成后加热整个构建材料饼44(见图3F)。这些类型的加热器32可安置在构建区域平台12下方(例如从平台12下方传导加热)，或可安置在构建区域平台12上方(例如构建材料层表面的辐射加热)。在这些实例中，可在与打印系统10分开的加热器中进行附加加热过程，例如脱粘合和烧结。

单独加热器的实例包括常规的炉或烘箱、微波、或能够混合加热(即常规加热和微波加热)的装置。这种类型的单独加热器可用于加热从打印系统10中取出后的固化中间部件42’，和/或从构建材料饼44中取出固化中间部件42’后的至少基本无粘合剂的部件48(见图3G)。在另一些实例中，可在打印系统10中进行图案化，然后其上带有图案化中间部件42的构建材料平台12可从系统10中脱离并置于单独的加热器中以进行各种加热阶段(例如固化/活化、脱粘合和烧结)。

当粘合剂流体36包含活性材料时，热源32’、32”可以是辐射52的源32’、32”。在一些实例中，辐射52的源32”可以在相对于构建材料平台12的固定位置。在另一些实例中，辐射52的源32’可定位为在将剩余量的粘合剂流体36施加到构建材料粒子16的层34上后立即对构建材料粒子16的层34施加辐射52(参见例如图4D)。

辐射52的源32’、32”可发射具有大约800nm至大约1mm的波长的辐射52。作为一个实例，辐射52可为大约800nm至大约2μm。作为另一实例，辐射52可以是在大约1100nm波长具有最大强度的黑体辐射。辐射52的源32’、32”可以是红外(IR)或近红外光源，如红外或近红外固化灯、红外或近红外发光二极管(LED)或具有合意的红外或近红外电磁波长的激光器。

在图2中所示的实例中，热源32’附着在喷墨施加器24的侧面，这允许在单个遍次中实现打印和加热/暴露于辐射52。例如，当使用在空间上彼此分开的分立喷墨打印头在单个打印遍次中施加润湿量和剩余量时，可在单个遍次中实现打印和加热/暴露于辐射52。在这一实例中，热源32’可附着在施加剩余量的喷墨打印头上，并可在施加润湿量和剩余量后激活。作为另一实例，润湿量和剩余量在分开的打印遍次中施加，其中首先施加润湿量，然后在单个后续遍次中完成剩余量和加热/暴露于辐射52。

热源32、32’、32”可切实连接到灯/激光驱动器、输入/输出温度控制器和温度传感器，它们共同显示为热/辐射系统组件33。热/辐射系统组件33可一起运行以控制热源32、32’、32”。可将温度方案(例如热/辐射暴露速率)传送到输入/输出温度控制器。在加热过程中，温度传感器可感测构建材料粒子16的温度，并可将温度测量结果传送到输入/输出温度控制器。例如，与加热区域相连的温度计可提供温度反馈。输入/输出温度控制器可基于方案与实时测量结果之间的任何差异调节热源32、32’、32”功率设定点。将这些功率设定点发送到灯/激光驱动器，其向热源32、32’、32”传输适当的灯/激光器电压。这是热/辐射系统组件33的一个实例，并且要理解的是，可以使用其它热/辐射源控制系统。例如，控制器28可配置为控制热源32、32’、32”。

现在参照图3A-3G，描绘3D打印方法200的另一实例。在方法200中，粘合剂流体36包含粘合剂并用于由构建材料粒子16创建图案化中间部件42和然后固化中间部件42’。也在方法200中，固化中间部件42’，一旦从没有用粘合剂流体36图案化的构建材料16中脱出，经过脱粘合以产生至少基本无粘合剂的部件48，然后将至少基本无粘合剂的部件48烧结以形成最终3D打印部件50。

本文所用的术语“图案化中间部件”(也称为图案化绿坯部件(green part))是指具有代表最终3D打印部件50的形状并包含用粘合剂流体36图案化的构建材料16的部件前体。在图案化中间部件42中，构建材料粒子16可以或可以不通过粘合剂流体36的一种或多种组分和/或通过构建材料粒子16与粘合剂流体36之间的一种或多种吸引力弱结合在一起。在一些情况下，图案化中间部件42的机械强度使得其无法处理或从构建材料平台12上取出。此外，要理解的是，没有用粘合剂流体36图案化的任何构建材料16不被视为图案化中间部件42的一部分，即使其毗邻或包围图案化中间部件42。

本文所用的术语“固化中间部件”(也称为固化绿坯部件)是指已从中至少基本蒸发粘合剂流体36的液体载体的图案化中间部件42和/或已达到引发粘合剂活化的活化温度(以使粘合剂流体36的粘合剂形成涂覆构建材料粒子16并建立或增强构建材料粒子16之间的粘结的胶)的图案化中间部件42。换言之，“固化中间部件”是具有代表最终3D打印部件50的形状并包含用粘合剂流体36(用其将构建材料16图案化)的至少基本固化的粘合剂粒子粘结在一起的构建材料16的部件前体。与图案化中间部件42相比，固化中间部件42’的机械强度更高，并且在一些情况下，固化中间部件42’可被处理或从构建材料平台12上取出。

要理解的是，术语“绿坯”在提及图案化绿坯部件42或固化绿坯部件42’时并非意味着颜色，而是表示该部件尚未完全加工好。

本文所用的术语“至少基本无粘合剂的部件”(也称为“至少基本无粘合剂的灰坯部件(gray part)”)是指已暴露于加热过程的固化中间部件42’，所述加热过程引发粘合剂粒子的热分解，从而至少部分除去粘合剂粒子。在一些情况下，热分解的粘合剂粒子的挥发性有机组分或由热分解的粘合剂粒子产生的挥发性有机组分被完全除去，并且可残留极少量的来自热分解的粘合剂粒子的非挥发残留物(例如可残留初始粘合剂的＜1重量％)。在另一些情况下，完全除去热分解的粘合剂粒子(包括任何产物和残留物)。换言之，“至少基本无粘合剂的部件”是指具有代表最终3D打印部件50的形状并包含由于i)弱烧结(即粒子16之间的低水平颈缩，其能够保持部件形状)，或ii)残留的少量固化粘合剂粒子，或iii)由除去粘合剂粒子导致的毛细力和/或范德华力，和/或iv)i、ii和/或iii的任何组合而粘结在一起的构建材料16的部件前体。

要理解的是，术语“灰坯”在提及至少基本无粘合剂的灰坯部件48时并非意味着颜色，而是表示该部件尚未完全加工好。

至少基本无粘合剂的部件48可具有类似于或大于固化中间部件42’的孔隙率(由于除去粘合剂粒子)，但该孔隙率在转变成3D打印部件50的过程中至少基本消除。

在执行方法200之前或作为方法200的一部分，控制器28可访问存储在数据存储器30中的关于要打印的3D部件50的数据。控制器28可确定要形成的构建材料粒子16的层数、喷墨施加器24在各层上沉积粘合剂流体36(以润湿量，然后以剩余量)的位置、粘合剂流体36的润湿量和粘合剂流体36的剩余量。

简言之，3D打印方法200包括：施加构建材料16；和如下将构建材料16的至少一部分38图案化：在构建材料16的所述至少一部分38上选择性施加润湿量的粘合剂流体36；和随后在构建材料16的所述至少一部分38上选择性施加剩余量的粘合剂流体36；其中润湿量的以gsm计的面积密度为剩余量的以gsm计的面积密度的大约1/2至大约1/30；重复构建材料16的施加和图案化以创建中间部件42、42’；和加热中间部件42、42’以形成3D部件50。

如图3A和3B中所示，方法200包括施加构建材料16。构建材料16可如上所述施加。另外，微处理器28(未显示在图3A和3B中)可处理控制构建材料供应数据，并作为响应，控制构建材料供应器14适当放置构建材料粒子16，并可处理控制铺展器数据，并作为响应，控制构建材料分布器18在构建区域平台12上铺展供应的构建材料粒子16以在其上形成构建材料粒子16的层34。

现在参照图3C和3D，方法200通过如下将构建材料16的至少一部分38图案化继续：在构建材料16的所述至少一部分38上选择性施加润湿量的粘合剂流体36(图3C)；和随后在构建材料16的所述至少一部分38上选择性施加剩余量的粘合剂流体36(图3D)；其中润湿量的以gsm计的面积密度为剩余量的以gsm计的面积密度的大约1/2至大约1/30。

在方法200中，粘合剂流体36包含粘合剂和液体载体。在一些情况下，粘合剂流体36由粘合剂和液体载体构成，没有任何其它组分。

在一些实例中，粘合剂粒子溶解或分散遍布在液体载体中。当分阶段施加到构建材料16的层34上时，液体载体能够润湿构建材料16且粘合剂粒子能够渗透到层34的微观孔隙/空隙(即构建材料粒子16之间的空间)中而不积聚或使构建材料16位移。在一个实例中，可通过使粘合剂流体36中的粘合剂粒子或允许它们达到等于或高于粘合剂流体36的最低成膜温度(MFFT)的活化温度来活化或固化粘合剂流体36中的粘合剂粒子。在另一实例中，可通过蒸发粘合剂流体36的液体载体来活化或固化粘合剂流体36中的粘合剂粒子。当活化或固化时，粘合剂流体36可形成将构建材料粒子16胶粘成固化中间部件42’的至少基本连续的网络。固化中间部件42’具有足够的机械强度以使其能够承受从构建材料平台12中取出而不受到有害的影响(例如形状未损失)。

一旦取出，可通过将固化中间部件42’加热到粘合剂粒子的热分解温度以使粘合剂粒子热分解而将固化中间部件42’脱粘合。当至少一些粘合剂粒子热分解时，形成至少基本无粘合剂的部件48。然后，可将至少基本无粘合剂的部件48加热到烧结温度以烧结构建材料粒子16和形成3D部件50。

粘合剂粒子是牺牲型中间粘合剂，因为它们存在于形成的中间部件42、42’的各种阶段，然后最终从至少基本无粘合剂的部件48中除去(通过热分解)，因此不存在于最终烧结3D部件50中。

粘合剂可以是任何粘合剂，其：i)能够在粘合剂流体36中经由喷墨打印(例如从热喷墨打印头、压电打印头或连续喷墨打印头)喷射，ii)能够润湿和/或渗透构建材料16的层34，iii)可活化/可固化(即能够粘结构建材料粒子16以形成固化中间部件42’)，和iv)能够在低于构建材料16的熔融温度的热分解温度下热分解。

在方法200的一些实例中，可通过使粘合剂粒子或允许粘合剂粒子达到等于或超过粘合剂流体36的最低成膜温度(MFFT)的活化温度来活化粘合剂。在一个实例中，可以使构建材料16的整个层34，包括具有选择性施加在其上的粘合剂流体36的部分38，达到活化温度。在等于或高于MFFT的温度下，粘合剂粒子聚结并形成涂覆构建材料粒子16并建立固化中间部件42’的聚合物胶。换言之，在MFFT或高于MFFT，粘合剂粒子聚结以形成将构建材料粒子16的图案化体积粘结成固化中间部件42’的连续网络。在这些实例中，使图案化中间部件42或允许图案化中间部件42达到活化温度(例如粘合剂流体36的MFFT)活化粘合剂。方法200可包括主动加热图案化中间部件42，或可被动允许图案化中间部件42在周围环境中达到活化温度而不施加额外的热。

在方法200的另一些实例中，可通过至少基本蒸发粘合剂流体36的液体载体来活化粘合剂。在这些实例中，粘合剂可溶于粘合剂流体36的液体载体并且一旦至少基本蒸发液体载体，可形成涂覆构建材料粒子16并建立固化中间部件42’的胶。方法200可包括加热图案化中间部件42以至少基本蒸发液体载体和活化粘合剂，或在不加热的情况下可允许液体载体至少基本蒸发。

可通过达到或超过MFFT活化温度来活化的粘合剂的实例包括胶乳聚合物粒子。因此，在方法200的一些实例中，该粘合剂是胶乳。本文所用的术语“胶乳”是指能够分散在水性介质中的聚合物。胶乳可以是聚合物粒子在粘合剂流体36的液体载体中的胶体分散体。

胶乳的聚合物粒子可具有几种不同的形态。例如，该聚合物粒子可以是含有可根据IPN(互穿网络)相互分散的一种或多种高T_g亲水(硬质)组分和/或一种或多种低T_g疏水(软质)组分的聚合物组合物的单个球形粒子，尽管预计高T_g亲水和低T_g疏水组分可以以其它方式相互分散。对于另一实例，该聚合物粒子可由被连续或不连续的高T_g亲水壳包围的低T_g疏水核制成。对于另一实例，该聚合物粒子形态可以像覆盆子，其中低T_g疏水核被附着到核上的几个更小的高T_g亲水粒子包围。对于再一实例，该聚合物粒子可包括至少部分彼此连接的2、3或4个粒子。

一种或多种高T_g亲水组分/壳/粒子和一种或多种低T_g亲水组分/核/粒子可相对于彼此定义(即一种或多种高T_g亲水组分/壳/粒子具有高于一种或多种低T_g亲水组分/核/粒子的T_g，且一种或多种低T_g亲水组分/核/粒子具有低于一种或多种高T_g亲水组分/壳/粒子的T_g)。在一些实例中，一种或多种高T_g亲水组分/壳/粒子具有高于25℃的T_g。在另一些实例中，一种或多种高T_g亲水组分/壳/粒子具有高于45℃的T_g。在一些实例中，一种或多种低T_g亲水组分/核/粒子具有低于25℃的T_g。在另一些实例中，一种或多种低T_g亲水组分/核/粒子具有低于5℃的T_g。

在本文中公开的一些实例中，胶乳的聚合物粒子是杂聚物或共聚物。该杂聚物可包含更疏水的组分和更亲水的组分。在这些实例中，亲水组分使粒子可分散在粘合剂流体36中，而疏水组分能够在达到MFFT时聚结以暂时将构建材料粒子16粘结在一起以形成固化中间部件42’。

可用于形成疏水组分的低T_g单体的实例包括丙烯酸C4至C8烷基酯或甲基丙烯酸C4至C8烷基酯、苯乙烯、取代的甲基苯乙烯、多元醇丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、乙烯基单体、乙烯基酯等。一些具体实例包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸硬脂醇酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙烯酸四氢糠酯、烷氧基化丙烯酸四氢糠酯、甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯、丙烯酸苄酯、乙氧基化壬基酚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸三甲基环己酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸异癸酯、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、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、苯乙烯、甲基苯乙烯(例如α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯)、氯乙烯、偏二氯乙烯、乙烯基苄基氯、丙烯腈、甲基丙烯腈、N-乙烯基咪唑、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基-己内酰胺、它们的组合、它们的衍生物或它们的混合物。

杂聚物可由至少两种上列单体形成，或由至少一种上列单体和高T_g亲水单体，如酸性单体形成。可在形成胶乳聚合物粒子时聚合的酸性单体的实例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸(ethacrylic acid)、二甲基丙烯酸、马来酸酐、马来酸、乙烯基磺酸盐、氰基丙烯酸、乙烯基乙酸、烯丙基乙酸、次乙基(ethylidine)乙酸、次丙基(propylidine)乙酸、巴豆酸、富马酸、衣康酸、山梨酸、当归酸、肉桂酸、苯乙烯基丙烯酸、柠康酸、戊烯二酸、乌头酸、苯基丙烯酸、丙烯酰氧基丙酸、乌头酸、苯基丙烯酸、丙烯酰氧基丙酸、乙烯基苯甲酸、N-乙烯基琥珀酰胺酸、中康酸、甲基丙烯酰基丙氨酸、丙烯酰基羟基甘氨酸、磺乙基甲基丙烯酸、磺丙基丙烯酸、苯乙烯磺酸、磺乙基丙烯酸、2-甲基丙烯酰氧基甲-1-磺酸、3-甲基丙烯酰氧基丙-1-磺酸、3-(乙烯氧基)丙-1-磺酸、亚乙基磺酸、乙烯基硫酸、4-乙烯基苯基硫酸、亚乙基膦酸、乙烯基磷酸、乙烯基苯甲酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸、它们的组合、它们的衍生物或它们的混合物。高T_g亲水单体的其它实例包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、单羟基化单体、单乙氧基化单体、多羟基化单体或多乙氧基化单体。

在本文中公开的杂聚物中，一种或多种低T_g疏水组分构成该聚合物的大约65％至大约100％，且一种或多种高T_g亲水组分构成该聚合物的大约0.1％至大约35％。

在一个实例中，使所选一种或多种单体聚合以形成合意的杂聚物。可以使用任何合适的聚合法。例如，疏水-亲水聚合物粒子可通过许多技术的任一种形成，如：i)使高T_g亲水聚合物附着到低T_g疏水聚合物的表面上，ii)使用导致更高T_g亲水外部组分或壳的比率使低Tg疏水和高T_g亲水单体共聚，iii)在共聚过程接近结束时添加高T_g亲水单体(或过量高T_g亲水单体)，因此更高浓度的高T_g亲水单体共聚在表面处或表面附近，或iv)本领域中已知的相对于内部组分或核生成更高T_g亲水外部组分或壳的任何其它方法。这些疏水-亲水聚合物粒子可以是核-壳粒子。但是，要理解的是，如本文中所述，这些技术也可形成具有其它形态的胶乳聚合物粒子。

胶乳聚合物粒子的一些具体实例用下列单体组合形成：i)丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸；或ii)丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸环己酯和甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯。

胶乳的聚合物粒子可具有可经由热喷墨打印或压电打印或连续喷墨打印喷射的粒度。在一个实例中，该聚合物粒子的粒度为大约10nm至大约300nm。

在一些实例中，胶乳的聚合物粒子可具有大于(例如＞)环境温度的玻璃化转变温度(T_g)。在另一些实例中，该聚合物粒子可具有远高于(例如＞＞)环境温度的玻璃化转变温度(T_g)(即比环境温度高至少15℃)。本文所用的“环境温度”可以是指室温(例如大约18℃至大约22℃)，或是指进行3D打印方法200的环境的温度。3D打印环境温度的实例可为大约40℃至大约50℃。该聚合物粒子的本体材料(例如更疏水的部分)的玻璃化转变温度T_g可为25℃至大约125℃。在一个实例中，该聚合物粒子的本体材料(例如更疏水的部分)的玻璃化转变温度T_g为大约40℃或更高。本体材料的玻璃化转变温度T_g可以是使聚合物粒子能够被喷墨打印而不会在打印机操作温度下变得太软的任何温度。

当使得或允许作为粘合剂流体36中的粘合剂的聚合物粒子达到MFFT(或高于MFFT的温度)时，粘合剂流体36的第一溶剂可蒸发并允许粘合剂流体36的第二溶剂与聚合物粒子接触并软化聚合物粒子。然后随着第二溶剂蒸发，软化的聚合物粒子可融合或聚结以形成将构建材料粒子16的图案化体积粘结成固化中间部件42’的连续网络或膜。在一个实例中，粘合剂流体36可具有大约11℃至大约90℃的MFFT。在另一实例中，粘合剂流体36可具有大约43℃的MFFT。

该聚合物粒子的重均分子量可为大约5,000Mw至大约500,000Mw。在一些实例中，该聚合物粒子的重均分子量为大约100,000Mw至大约500,000Mw。在另一些实例中，该聚合物粒子的重均分子量为大约150,000Mw至300,000Mw。

可通过至少基本蒸发粘合剂流体36的液体载体来活化的粘合剂的实例包括小分子物质和短链聚合物，其i)具有足够的粘结强度以将固化中间部件42’以足够的机械稳定性结合在一起16以经得住从构建材料饼44中移除，和ii)至少部分可溶于粘合剂流体36的液体载体。在一个实例中，在与打印环境对应的温度下测量时，该粘合剂可具有高于0.5重量％的在液体载体中的溶解度。在另一实例中，粘合剂溶解度可高于2重量％。在再一实例中，粘合剂可具有足够高的溶解度以使粘合剂可完全溶解在液体载体中。粘合剂在液体载体中的溶解度可允许经由喷墨打印喷射粘合剂流体36，并且一旦液体载体至少基本蒸发，该粘合剂能够将固化中间部件42’结合在一起。

这些粘合剂的实例包括聚丙烯酸酯、糖、糖醇、聚合糖或低聚糖、聚羧酸、聚磺酸、含有羧酸或磺酸部分的水溶性聚合物、聚乙烯醇、聚醚、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醚烷氧基硅烷及其组合。一些具体实例包括葡萄糖(C₆H₁₂O₆)、蔗糖(C₁₂H₂₂O₁₁)、果糖(C₆H₁₂O₆)、具有2个单元至20个单元的链长的麦芽糖糊精、山梨糖醇(C₆H₁₄O₆)、赤藓糖醇(C₄H₁₀O₄)、甘露糖醇(C₆H₁₄O₆)、聚乙二醇和/或其共聚物、聚丙二醇和/或共聚物或K7028(短链聚丙烯酸，M～2,300Da，可获自Lubrizol)。另一些实例包括低或中等分子量聚羧酸(例如具有小于5,000Da的分子量)和更高分子量的聚羧酸(例如具有大于5,000Da至10,000Da的分子量)。

尽管已经描述了几种示例性粘合剂，但在粘合剂流体36的一个实例中，粘合剂可选自丙烯酸系胶乳粘合剂、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮及其组合。

粘合剂可以大约2重量％至大约30重量％、或大约3重量％至大约20重量％、或大约5重量％至大约15重量％(基于粘合剂流体36的总重量计)的量存在于粘合剂流体36中。在另一实例中，粘合剂可以大约20体积％至大约40体积％(基于粘合剂流体36的总体积％计)的量存在于粘合剂流体36中。相信这些粘合剂载量提供具有喷射可靠性的粘合剂流体36和粘合效率之间的平衡。

如上文提到，粘合剂流体36包含粘合剂和液体载体。本文所用的“液体载体”可以是指将粘合剂粒子分散或溶解在其中以形成粘合剂流体36的液体流体。多种多样的液体载体(包括水性和非水性载体)可用于粘合剂流体36。在一些情况下，液体载体由主要溶剂构成，没有其它组分。在另一些实例中，粘合剂流体36可包含其它成分，部分取决于用于分配粘合剂流体36的喷墨施加器24。其它合适的粘合剂流体组分的实例包括一种或多种助溶剂、一种或多种表面活性剂、一种或多种抗微生物剂、一种或多种抗结垢剂和/或一种或多种螯合剂。

主要溶剂可以是水或非水性溶剂(例如乙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、脂族烃等)。在一些实例中，粘合剂流体36由粘合剂粒子和主要溶剂构成(没有其它组分)。在这些实例中，主要溶剂构成粘合剂流体36的余量。

可用于水基粘合剂流体36的有机助溶剂的类别包括脂族醇、芳族醇、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、二醇和长链醇。这些助溶剂的实例包括脂族伯醇、脂族仲醇、1，2-醇、1，3-醇、1，5-醇、1，6-己二醇或其它二醇(例如1，5-戊二醇、2-甲基-1，3-丙二醇等)、乙二醇烷基醚、丙二醇烷基醚、聚乙二醇烷基醚的高级同系物(C₆-C₁₂)、三乙二醇、四乙二醇、三丙二醇甲基醚、N-烷基己内酰胺、未取代的己内酰胺、取代和未取代的甲酰胺、取代和未取代的乙酰胺等。有机助溶剂的其它实例包括二甲亚砜(DMSO)、异丙醇、乙醇、戊醇、丙酮等。

合适的助溶剂的另一些实例包括水溶性高沸点溶剂(即保湿剂)，其具有至少120℃或更高的沸点。高沸点溶剂的一些实例包括2-吡咯烷酮(沸点为大约245℃)、1-甲基-2-吡咯烷酮(沸点为大约203℃)、N-(2-羟乙基)-2-吡咯烷酮(沸点为大约140℃)、2-甲基-1，3-丙二醇(沸点为大约212℃)及其组合。

一种或多种助溶剂可以基于粘合剂流体36的总重量的大约1重量％至大约50重量％的总量存在于粘合剂流体36中，取决于喷墨施加器24的喷射结构。在一个实例中，粘合剂流体36中存在的一种或多种助溶剂的总量为基于粘合剂流体36的总重量的25重量％。

粘合剂流体36的一种或多种助溶剂可部分取决于用于分配粘合剂流体36的喷射技术。例如，如果使用热喷墨，水和/或乙醇和/或其它更长链醇(例如戊醇)可以是主要溶剂或助溶剂(即构成粘合剂流体36的35重量％或更多)。对于另一实例，如果使用压电喷墨，水可构成粘合剂流体36的大约25重量％至大约30重量％，且主要溶剂(即35重量％或更多)可以是乙醇、异丙醇、丙酮等。

在一些实例中，粘合剂流体36的液体载体包含聚结溶剂。在这些实例中，聚结溶剂可塑化粘合剂粒子并在达到MFFT时增强粘合剂粒子的聚结以将构建材料粒子16暂时粘结在一起以形成固化中间部件42’。在一些实例中，粘合剂流体36可由粘合剂粒子和聚结溶剂构成(没有其它组分)。在这些实例中，液体载体由聚结溶剂构成(没有其它组分)，并且聚结溶剂构成粘合剂流体36的余量。

在一些实例中，聚结溶剂可以是内酯，如2-吡咯烷酮、1-(2-羟乙基)-2-吡咯烷酮等。在另一些实例中，聚结溶剂可以是二醇醚或二醇醚酯，如三丙二醇单甲基醚、二丙二醇单甲基醚、二丙二醇单丙基醚、三丙二醇单正丁基醚、丙二醇苯基醚、二丙二醇甲基醚乙酸酯、二乙二醇单丁基醚、二乙二醇单己基醚、乙二醇苯基醚、二乙二醇单正丁基醚乙酸酯、乙二醇单正丁基醚乙酸酯等。在再一些实例中，聚结溶剂可以是水溶性多元醇，如2-甲基-1，3-丙二醇等。在再一些实例中，聚结溶剂可选自任何上列溶剂或可以是上述任何实例的组合。

聚结溶剂可以大约0.1重量％至大约50重量％的量(基于粘合剂流体36的总重量计)存在于粘合剂流体36中。在一些实例中，可以使用更大或更小量的聚结溶剂，部分取决于喷墨施加器24的喷射结构。

如上文提到，在一些实例中，液体载体包含一种或多种表面活性剂以实现粘合剂流体36的低表面张力(例如小于或等于大约40dyn/cm的表面张力)。一种或多种表面活性剂也可用于改进粘合剂流体36的可喷射性。合适的表面活性剂的实例包括基于炔二醇化学品的可自乳化非离子润湿剂(例如来自Air Products and Chemicals，Inc.的SEF)、非离子含氟表面活性剂(例如来自DuPont的含氟表面活性剂，如FS-35，之前称为ZONYL FSO)及其组合。在另一些实例中，表面活性剂是乙氧基化低泡润湿剂(例如来自Air Products and Chemical Inc.的440或CT-111)或乙氧基化润湿剂和分子消泡剂(例如来自Air Products and Chemical Inc.的420)。再另一些合适的表面活性剂包括非离子润湿剂和分子消泡剂(例如来自Air Products and Chemical Inc.的104E)或水溶性非离子表面活性剂(例如来自The Dow Chemical Company的TERGITOL^TMTMN-6、TERGITOL^TM15-S-7或TERGITOL^TM15-S-9(仲醇乙氧基化物))。在一些实例中，合意的是使用具有小于10的亲水-亲油平衡(HLB)的表面活性剂。

无论使用单一表面活性剂还是使用表面活性剂的组合，粘合剂流体36中的一种或多种表面活性剂的总量可以是基于粘合剂流体36的总重量的大约0.01重量％至大约10重量％。在一个实例中，粘合剂流体36中的一种或多种表面活性剂的总量可以是基于粘合剂流体36的总重量的大约2.98重量％。

该液体载体还可包含一种或多种抗微生物剂。合适的抗微生物剂包括杀生物剂和杀真菌剂。示例性的抗微生物剂可包括NUOSEPT^TM(Troy Corp.)、UCARCIDE^TM(Dow ChemicalCo.)、B20(Thor)、M20(Thor)及其组合。合适的杀生物剂的实例包括1，2-苯并异噻唑啉-3-酮的水溶液(例如来自Arch Chemicals，Inc.的GXL)、季铵化合物(例如2250和2280、50-65B和250-T，都来自Lonza Ltd.Corp.)和甲基异噻唑酮的水溶液(例如来自Dow Chemical Co.的MLX)。

在一个实例中，粘合剂流体36可包含大约0.05重量％至大约1重量％的抗微生物剂总量。在一个实例中，一种或多种抗微生物剂是一种或多种杀生物剂并以大约0.25重量％的量(基于粘合剂流体36的总重量计)存在于粘合剂流体36中。

在粘合剂流体36中可包含抗结垢剂。结垢是指在热喷墨打印头的加热元件上的干燥墨水(例如粘合剂流体36)的沉积。包含一种或多种抗结垢剂以助于防止结垢积聚。合适的抗结垢剂的实例包括油基聚氧乙烯(3)醚-磷酸酯(例如可作为CRODAFOS^TMO3A或CRODAFOS^TMN-3酸购自Croda)，或油基聚氧乙烯(3)醚-磷酸酯和低分子量(例如＜5,000)聚丙烯酸聚合物的组合(例如可作为CARBOSPERSE^TMK-7028 Polyacrylate购自Lubrizol)。

无论使用单一抗结垢剂还是使用抗结垢剂的组合，粘合剂流体36中的一种或多种抗结垢剂的总量可以是基于粘合剂流体36的总重量的大于0.20重量％至大约0.62重量％。在一个实例中，以大约0.20重量％至大约0.60重量％的量包含油基聚氧乙烯(3)醚-磷酸酯，并以大约0.005重量％至大约0.03重量％的量包含低分子量聚丙烯酸聚合物。

在液体载体中可包含多价螯合剂(或螯合剂)以消除重金属杂质的有害影响。合适的螯合剂的实例包括乙二胺四乙酸二钠(EDTA-Na)、乙二胺四乙酸(EDTA)和甲基甘氨酸二乙酸(例如来自BASF Corp.的M)。

无论使用单一螯合剂还是使用螯合剂的组合，粘合剂流体36中的一种或多种螯合剂的总量可以是基于粘合剂流体36的总重量的大于0重量％至大约2重量％。在一个实例中，一种或多种螯合剂以大约0.04重量％的量(基于粘合剂流体36的总重量计)存在于粘合剂流体36中。

液体载体的组成可取决于所用粘合剂。例如，粘合剂可以是丙烯酸系胶乳，且液体载体可包含2-甲基-1，3-丙二醇、2-吡咯烷酮、非离子表面活性剂、含氟表面活性剂和余量水。作为另一实例，粘合剂可以是聚乙烯醇，且液体载体可包含2-吡咯烷酮和余量水。

可以如上所述用润湿量，然后剩余量的粘合剂流体36将部分38图案化。另外，微处理器28可处理数据，并作为响应，控制喷墨施加器24(例如以箭头26所示的方向)将粘合剂流体36(以润湿量，然后以剩余量)沉积到要成为图案化中间部件42的一部分并且要最终烧结形成3D部件50的构建材料16的一个或多个预定部分38上。喷墨施加器24可编程为接收来自微处理器28的命令并根据要形成的3D部件的层的横截面图案沉积粘合剂流体36(以润湿量，然后以剩余量)。如本文所用，要形成的3D部件的层的横截面是指平行于构建区域平台12的表面的横截面。在图3C和3D中所示的实例中，喷墨施加器24在要成为3D部件50的第一层的层34的一个或多个部分38上选择性施加粘合剂流体36(以润湿量，然后以剩余量)。作为一个实例，如果要形成的3D部件的形状类似立方体或圆柱体，则粘合剂流体36(以润湿量，然后以剩余量)分别以正方形图案或圆形图案(顶视图)沉积在构建材料粒子16的层34的至少一部分上。在图3C和3D中所示的实例中，粘合剂流体36(以润湿量，然后以剩余量)以正方形图案沉积在层34的部分38上而未沉积在部分40上。

要理解的是，可以选择性施加单一粘合剂流体36(以润湿量，然后以剩余量)以将层34图案化，或可以选择性施加多种粘合剂流体36(以润湿量，然后以剩余量)以将层34图案化。

当在一个或多个所需部分38中以润湿量选择性施加粘合剂流体36时，粘合剂流体36(其中包含粘合剂)润湿构建材料粒子16，以在粒子16之间有效形成液桥，其将层34表面的粒子锁定就位。当在一个或多个所需部分38中以剩余量选择性施加粘合剂流体36时，粘合剂流体36(其中包含粘合剂)渗入构建材料粒子16之间的粒子间空间(即空隙)。在图案化部分38中每单位构建材料16施加的粘合剂流体36的总体积(即润湿量加上剩余量)可足以填充层34的部分38的厚度内存在的主要部分，或大部分的孔隙。

要理解的是，没有将粘合剂流体36施加到其上的构建材料16的部分40也不具有引入其中的粘合剂粒子。因此，这些部分40不会成为最终形成的图案化中间部件42的一部分。

在一些实例中，方法200进一步包括：重复构建材料16的施加和图案化以创建中间部件42、42’；和加热中间部件42、42’以形成3D部件50。可以重复图3A-3D中所示的过程以迭代建立几个图案化层和形成图案化中间部件42。图3E图示说明在用粘合剂流体36图案化的层34上最初形成构建材料16的第二层。在图3E中，在将粘合剂流体36沉积到构建材料16的层34的一个或多个预定部分38上之后，微处理器28可执行指令以使构建区域平台12在箭头20所示的方向上移动相对较小的距离。换言之，构建区域平台12可以下降以便能够形成构建材料16的下一层。例如，构建材料平台12可以下降等于层34的高度的距离。此外，在构建区域平台12下降后，微处理器28可以控制构建材料供应器14供应附加的构建材料16(例如通过升降器、螺旋钻等的运行)，并控制构建材料分布器18以用附加的构建材料16在先前形成的层34的顶部形成构建材料粒子16的另一层。新形成的层可用粘合剂流体36图案化。

在方法200的一些实例中，在加热中间部件42、42’以形成3D部件50之前，该方法进一步包括允许中间部件42、42’达到活化温度以活化粘合剂流体36的粘合剂。在方法200的另一些实例中，在加热中间部件42、42’以形成3D部件50之前，方法200进一步包括至少基本蒸发粘合剂流体36的液体载体以活化粘合剂流体36的粘合剂。

回到图3D，在方法200的另一实例中，在将粘合剂流体36(以润湿量，然后以剩余量)施加到层34上之后和在形成另一层之前，可以使用加热器32’使层34暴露于加热。在一个实例中，加热器32’可用于在逐层打印过程中活化粘合剂流体36并产生稳定化和固化的中间部件层。在这些实例中，加热以形成固化中间部件层可在能够活化(或固化)粘合剂流体36的粘合剂但不能热分解粘合剂或烧结构建材料16的温度下进行。在一个实例中，活化温度等于或高于粘合剂流体36的MFFT。下面提供合适的活化温度的另一些实例。在另一实例中，加热器32’可用于在逐层打印过程中至少基本蒸发粘合剂流体36的液体载体并产生稳定化和固化的中间部件层。在这些实例中，加热以形成固化中间部件层可在能够蒸发液体载体(或固化粘合剂)但不能热分解粘合剂或烧结构建材料16的温度下进行。下面提供合适的蒸发温度的实例。

在可使用加热器32’使层34暴露于加热的实例中，图3A-3D中所示的过程(包括层34的加热)可以重复以迭代建立几个固化层并制造固化中间部件42’。固化中间部件42’可随后暴露于参照图3G描述的过程。

如图3F中所示，重复形成并图案化新的层(不活化和固化各层)导致形成构建材料饼44，其包括驻留在构建材料16的各层34的未图案化部分40内的图案化中间部件42。图案化中间部件42是填充有构建材料16和在粒子间空间内的粘合剂流体36的构建材料饼44的体积。构建材料饼44的剩余部分由未图案化的构建材料16构成。

也如图3F中所示，构建材料饼44可如箭头46所示暴露于热或生成热的辐射。在一个实例中，施加的热可足以活化图案化中间部件42中的粘合剂流体36并产生稳定化和固化的中间部件42’。在另一实例中，施加的热可足以至少基本蒸发图案化中间部件42中的粘合剂流体36的液体载体并产生稳定化和固化的中间部件42’。在一个实例中，热源32可用于向构建材料饼44施加热。在图3F中所示的实例中，构建材料饼44在被热源32加热的同时可留在构建区域平台12上。在另一实例中，构建区域平台12，带着其上的构建材料饼44，可与喷墨施加器24脱离并置于热源32中。可以使用任何前述热源32和/或32’。

在包括允许图案化中间部件42达到活化温度以活化粘合剂的方法200的实例中，活化/固化温度可部分取决于下列一项或多项：粘合剂粒子的T_g、粘合剂粒子的熔体粘度和/或是否使用以及使用何种聚结溶剂。

在一些实例中，可将图案化中间部件42加热到活化温度以活化粘合剂。在这些实例中，加热以形成固化中间部件42’可在能够活化(或固化)粘合剂流体36的粘合剂但不能烧结构建材料16或热降解粘合剂粒子的温度下进行。在一个实例中，活化温度等于或高于粘合剂流体36的最低成膜温度(MFFT)并低于粘合剂粒子的热分解温度(即低于发生热分解的温度阈值)。对大多数合适的基于胶乳的聚合物粒子而言，活化/固化温度的上限为大约250℃至大约270℃。高于这一温度阈值，聚合物粒子将化学降解成挥发性物质并离开图案化中间部件42，因此将停止履行其功能。在另一些实例中，活化温度可高于粘合剂流体36的MFFT。作为一个实例，活化温度可为大约10℃至大约200℃。作为另一实例，活化温度可为大约11℃至大约150℃。作为再一实例，活化温度可为大约25℃至大约90℃。作为又一实例，活化温度可为大约50℃。

施加热46的时间长度可取决于例如下列一项或多项：热或辐射源32、32’的特征、粘合剂粒子的特征、构建材料16的特征(例如类型、粒度等)和/或3D部件50的特征(例如壁厚度)。图案化中间部件42可在活化温度下加热大约1分钟至大约360分钟的活化/固化时间。

将图案化中间部件42加热至活化温度的速率可部分取决于下列一项或多项：所用的粘合剂流体36、构建材料16的层34的尺寸(即厚度和/或面积(横跨x-y平面))和/或3D部件50的特征(例如尺寸、壁厚度等)。图案化中间部件42可以以大约1℃/分钟至大约10℃/分钟的速率加热到活化温度，尽管预计可使用更慢或更快的加热速率。

在方法200的一些实例中，可在不加热的情况下允许图案化中间部件42达到活化温度。例如，当MFFT等于或低于环境温度时，可以不用外部热源而允许图案化中间部件42达到活化温度。如上文提到，“环境温度”可以是指室温(例如大约18℃至大约22℃)，或是指进行3D打印方法200的环境的温度(例如在新层的形成和图案化过程中构建区域平台12的温度)。在一个实例中，图案化中间部件42可在不加热的情况下在大约5分钟至大约90分钟的时期内达到活化温度。

使图案化中间部件42达到活化温度或允许图案化中间部件42达到活化温度可使粘合剂粒子在图案化中间部件42的构建材料粒子16之间聚结成连续聚合物相。如上文提到，聚结溶剂(当包含在粘合剂流体36中时)塑化粘合剂粒子并增强粘合剂粒子的聚结。该连续聚合物相可充当构建材料粒子16之间的热活化的胶粘剂以形成稳定化的固化中间部件42’。

使图案化中间部件42达到活化温度或允许图案化中间部件42达到活化温度以形成固化中间部件42’还可以导致从图案化中间部件42中蒸发显著部分的液体载体。蒸发可通过毛细作用导致固化中间部件42’的一定致密化。

在包括至少基本蒸发粘合剂流体36的液体载体的方法200的实例中，要理解的是，至少基本蒸发可以是部分蒸发或完全蒸发。当残留液体载体的存在不会有害地影响固化中间部件42’的所需结构完整性时，液体载体的至少基本蒸发可以是部分蒸发。在这些实例中，通过粘合剂流体36的液体载体的至少基本蒸发形成的固化中间部件42’可含有残留量的液体载体，但在脱粘合过程中完全除去液体载体。在一个实例中，在液体载体至少基本蒸发后，固化中间部件42’可含有少于大约2重量％的液体载体(基于固化中间部件42’的总重量计)。在另一实例中，在液体载体至少基本蒸发后，固化中间部件42’可含有少于大约0.5重量％的液体载体。在再一实例中，在液体载体至少基本蒸发后，固化中间部件42’可含有大约0.1重量％或更少的液体载体。液体载体的(部分或完全)蒸发导致粘合剂形成涂覆构建材料粒子16并建立固化中间部件42’的胶或胶粘剂。液体载体的(部分或完全)蒸发也可导致所述至少一部分38中的构建材料粒子16的致密化。构建材料粒子16的致密化可归因于毛细压实。如上文提到，液体载体的蒸发可在已形成图案化中间部件42后或在形成图案化中间部件42的各层时发生。

进行3D打印方法200的环境的温度(例如在新层的形成和图案化过程中构建区域平台12的温度)可比液体载体(或液体载体的主要溶剂)的沸点低大约5℃至大约50℃。在一个实例中，在新层的形成和图案化过程中构建区域平台12的温度为大约50℃至大约95℃。3D打印环境温度的另一些实例可为大约40℃至大约50℃。

在一些实例中，可以加热图案化中间部件42以至少基本蒸发液体载体。在这些实例中，可在能够至少部分蒸发粘合剂流体36的液体载体的温度和持续时间下进行加热，这可导致粘合剂在构建材料粒子16之间形成胶并形成固化中间部件42’(或固化中间部件层)。在一个实例中，蒸发温度可高于环境温度。如上文提到，“环境温度”可以是指室温(例如大约18℃至大约22℃)，或是指进行3D打印方法200的环境的温度(例如在新层的形成和图案化过程中构建区域平台12的温度)。在另一实例中，蒸发温度低于会破坏粘合剂(即无法粘合固化中间部件42’)的温度。对可溶于液体载体的大多数粘合剂而言，蒸发温度的上限为大约180℃至大约220℃。高于这一温度阈值，粘合剂可化学降解成挥发性物质并离开图案化中间部件42，因此将停止履行其功能。对于大多数液体载体，蒸发温度为大约50℃至大约220℃。作为另一实例，蒸发温度可为大约10℃至大约100℃。作为再一实例，蒸发温度可为大约70℃至大约90℃。

蒸发时间可部分取决于蒸发温度和/或所用液体载体。例如，较高蒸发温度和/或较挥发性的液体载体可导致较短蒸发时间，较低蒸发温度和/或较不挥发性的液体载体可导致较长蒸发时间。蒸发和因此固化中间部件42’的形成可随温度、湿度和/或空气循环而变。对于大多数液体载体，蒸发时间为每层大约1秒至大约1分钟。在一个实例中，蒸发时间为大约15秒。

加热速率可部分取决于下列一项或多项：所用的粘合剂流体36、层34的尺寸(即厚度和/或面积(横跨x-y平面))和/或3D部件50的特征(例如尺寸、壁厚度等)。图案化中间部件42可以以大约1℃/分钟至大约10℃/分钟的速率加热到蒸发温度，尽管预计可使用更慢或更快的加热速率。

在方法200的一些实例中，可在不加热的情况下允许粘合剂流体36的液体载体蒸发。例如，较挥发性的溶剂(例如丙酮)可在室温下在数秒内蒸发。在这些实例中，构建材料饼44或独立的图案化层不暴露于热或生成热的辐射，且液体载体随时间经过蒸发。在一个实例中，液体载体可在不加热的情况下在大约1秒至大约1分钟的时期内蒸发。

至少基本蒸发(在加热或不加热的情况下)液体载体使得构建材料粒子16粘合并形成固化中间部件42’。液体载体的至少基本蒸发也可通过毛细作用导致构建材料粒子16的致密化。

稳定化的固化中间部件42’表现出可处理的机械耐久性。

然后可将固化中间部件42’从构建材料饼44中取出。可通过任何合适的手段取出固化中间部件42’。在一个实例中，可通过从未图案化的构建材料粒子16中提起固化中间部件42’来取出固化中间部件42’。可以使用取出工具，包括活塞和弹簧。

当从构建材料饼44中取出固化中间部件42’时，固化中间部件42’可从构建区域平台12上移除并置于加热机构中。该加热机构可以是加热器32。

在一些实例中，可以清洁该固化中间部件42’以从其表面上除去未图案化的构建材料粒子16。在一个实例中，可以用刷子和/或空气射流清洁固化中间部件42’。

在取出和/或清洁固化中间部件42’后，可以加热固化中间部件42’以形成3D部件50。在方法200的一个实例中，加热中间部件42’以形成3D部件50包括：将中间部件42’加热到粘合剂流体36中包含的粘合剂的热分解温度以创建至少基本无粘合剂的部件48；和将至少基本无粘合剂的部件48加热到烧结温度以形成3D部件50。

加热脱粘合和加热烧结在两种不同的温度下发生，其中用于脱粘合的温度低于用于烧结的温度。脱粘合和烧结加热阶段都大致描绘在图3G中，其中如箭头46所示由热源32施加热或生成热的辐射。

加热脱粘合在热分解温度，即足以热分解粘合剂的温度下实现。因此，用于脱粘合的温度取决于粘合剂流体36的粘合剂粒子的材料。在一个实例中，热分解温度为大约250℃至大约600℃。在另一实例中，热分解温度为大约280℃至大约600℃、或至大约500℃。该粘合剂可具有清洁热分解机制(例如留下初始粘合剂的＜5重量％固体残留，在一些情况下为初始粘合剂的＜1重量％固体残留)。越小的残留百分比(例如接近0％)越合意。在脱粘合阶段的过程中，粘合剂可首先分解成较短的分子片段，其进而变成粘度较低的液相，或粘合剂可分解成粘度较低的液相。在这种液体的蒸发过程中产生的毛细压力将构建材料粒子16拉在一起，以致进一步致密化并形成至少基本无粘合剂的部件48。

尽管不受制于任何理论，但相信，至少基本无粘合剂的部件48可保持其形状，这归因于例如下列一项或多项：i)由于未对至少基本无粘合剂的部件48进行物理处理，其经受的应力量低，ii)在粘合剂粒子的热分解温度下在构建材料粒子16之间发生低水平的颈缩，和/或iii)通过除去粘合剂产生的将构建材料粒子16推到一起的毛细力。尽管至少基本除去粘合剂且构建材料粒子16尚未烧结，但至少基本无粘合剂的部件48可保持其形状。加热以形成基本无粘合剂的部件48可以开始初始烧结阶段，这可导致形成弱粘结，其在最终烧结过程中增强。

加热烧结在烧结温度，即足以烧结剩余的构建材料粒子16的温度下实现。烧结温度极大取决于构建材料粒子16的组成。当使用金属构建材料16时，在烧结过程中可将至少基本无粘合剂的部件48加热到金属构建材料16的熔点或固相线温度、低共熔温度或转熔温度的大约80％至大约99.9％的温度。在另一实例中，可将至少基本无粘合剂的部件48加热到金属构建材料16的熔点或固相线温度、低共熔温度或转熔温度的大约90％至大约95％的温度。在再一实例中，可将至少基本无粘合剂的部件48加热到金属构建材料16的熔点或固相线温度、低共熔温度或转熔温度的大约60％至大约85％的温度。当使用陶瓷构建材料16时或当使用复合构建材料16时，在烧结过程中可将至少基本无粘合剂的部件48加热到构建材料粒子16的熔融温度的大约40％至大约90％的温度。在另一实例中，可将至少基本无粘合剂的部件48加热到构建材料粒子16的熔融温度的大约50％至大约80％的温度。

烧结加热温度还可取决于粒度和烧结时间(即高温暴露时间)。作为一个实例，烧结温度可为大约580℃至大约1400℃。在另一实例中，烧结温度为至少900℃。作为另一些实例，烧结温度可为大约900℃至大约2000℃、或大约1400℃至大约1700℃。铝的烧结温度的一个实例是大约605℃，青铜的烧结温度的一个实例是大约850℃，且不锈钢的烧结温度的一个实例是大约1300℃。尽管提供这些温度作为烧结温度实例，要理解的是，烧结加热温度取决于所用的构建材料16，并可高于或低于提供的实例。

在合适的温度下加热将构建材料粒子16烧结并熔结以形成完成的3D部件50，其相对于至少基本无粘合剂的部件48可更进一步致密化。例如，由于烧结，密度可从50％密度变成超过理论密度的90％，在一些情况下非常接近于理论密度的100％。

施加热46(各自用于脱粘合和烧结)的时间长度和加热部件42’、48的速率可取决于例如下列一项或多项：热或辐射源32的特征、粘合剂粒子的特征、构建材料16的特征(例如类型、粒度等等)和/或3D部件50的特征(例如壁厚度)。

固化中间部件42’可在热分解温度下加热大约10分钟至大约72小时的热分解时间。固化中间部件42’可以以大约0.5℃/分钟至大约20℃/分钟的速率加热到热分解温度。加热速率可部分取决于下列一项或多项：固化中间部件42’中的粘合剂的量、固化中间部件42’的孔隙率和/或固化中间部件42’/3D部件50的特征(例如尺寸、壁厚度等等)。

至少基本无粘合剂的部件48可在烧结温度下加热大约20分钟至大约15小时的烧结时间。至少基本无粘合剂的部件48可以以大约1℃/分钟至大约20℃/分钟的速率加热到烧结温度。至烧结温度的高升温速率可能合意，以产生更有利的晶粒结构或微观结构。但是，在一些情况下，较慢的升温速率可能合意。

在方法200的一些实例中(如当构建材料16包括金属构建材料16时)，热46(各自用于脱粘合和烧结)在含有惰性气体、低反应性气体、还原性气体或其组合的环境中施加。换言之，将固化中间部件42’加热至热分解温度和将至少基本无粘合剂的部件48加热至烧结温度在含有惰性气体、低反应性气体、还原性气体或其组合的环境中实施。脱粘合可在含有惰性气体、低反应性气体和/或还原性气体的环境中实现，以使粘合剂热分解而非发生无法产生至少基本无粘合剂的部件48的替代反应和/或防止构建材料粒子16氧化。烧结可在含有惰性气体、低反应性气体和/或还原性气体的环境中实现，以使构建材料粒子16烧结而非发生无法产生3D部件50的替代反应(例如氧化反应)。惰性气体的实例包括氩气、氦气等。低反应性气体的实例包括氮气，还原性气体的实例包括氢气、一氧化碳气体等等。

在方法200的另一些实例中(如当构建材料16包括金属构建材料16时)，各自用于脱粘合(即，将固化中间部件42’加热至热分解温度)和烧结(即，将至少基本无粘合剂的部件48加热至烧结温度)的热46可在除惰性气体、低反应性气体、还原性气体或其组合外还含有碳的环境中施加。脱粘合和烧结可在含有碳的环境中实现以降低环境中的氧气分压并进一步防止构建材料粒子16在脱粘合和烧结过程中的氧化。可置于加热环境中的碳的一个实例包括石墨棒。在另一些实例中，可以使用石墨炉。

在方法200的再一些实例中(如当构建材料16包括金属构建材料16时)，热46(各自用于脱粘合和烧结)在低气体压力或真空环境中施加。脱粘合和烧结可在低气体压力或真空环境中实现，以使粘合剂热分解和/或防止构建材料粒子16的氧化。此外，在低气体压力下或在真空下烧结可允许更完全或更快速的孔隙坍塌，由此获得更高密度的部件。但是，当构建材料粒子16(例如Cr)在这样的条件下能够蒸发时，在烧结过程中不能使用真空。在一个实例中，低压环境是在大约1E-5托(1×10^-5托)至大约10托的压力下。

在一个实例中，三维(3D)打印的方法200包括：施加金属构建材料16；基于3D物体模型将金属构建材料16的至少一部分38图案化，所述图案化涉及：在金属构建材料16的所述至少一部分38上选择性施加润湿量的粘合剂流体36；和随后在金属构建材料16的所述至少一部分38上选择性施加剩余量的粘合剂流体36；其中润湿量的以gsm计的面积密度为剩余量的以gsm计的面积密度的大约1/2至大约1/30；重复金属构建材料16的施加和图案化以创建图案化中间部件42；和活化粘合剂流体36的粘合剂以形成固化中间部件42’。方法200的这些实例可进一步包括将固化中间部件42’加热到粘合剂的热分解温度以创建至少基本无粘合剂的部件48；和将所述至少基本无粘合剂的部件48加热到烧结温度以形成3D部件50。

现在参照图4A-4F，描绘3D打印方法300的另一实例。在方法300中，粘合剂流体36包含活性材料以吸收辐射52并熔结构建材料16的图案化部分38以形成熔结层54。

在执行方法300之前或作为方法300的一部分，微处理器28可访问存储在数据存储器30中的关于要打印的3D部件50的数据。微处理器28可确定要形成的构建材料16的层数、喷墨施加器24在各层上沉积粘合剂流体36(以润湿量，然后以剩余量)的位置、粘合剂流体36的润湿量和粘合剂流体36的剩余量。

简言之，3D打印方法300包括：施加构建材料16；和如下将构建材料16的至少一部分38图案化：在构建材料16的所述至少一部分38上选择性施加润湿量的粘合剂流体36；和随后在构建材料16的所述至少一部分38上选择性施加剩余量的粘合剂流体36；其中润湿量的以gsm计的面积密度为剩余量的以gsm计的面积密度的大约1/2至大约1/30；和使构建材料16，包括图案化部分38，暴露于辐射52，由此熔结图案化部分38以形成3D部件50的层54。在方法300中，重复施加构建材料16的层，用粘合剂流体36图案化，并暴露于辐射52以迭代建立最终3D打印部件50。

如图4A和4B中所示，方法300包括施加构建材料16。可如上所述施加构建材料16，及其定位和铺展。

在进一步加工之前，可使构建材料粒子16的层34暴露于加热。可以进行加热以预热构建材料粒子16，因此加热温度可低于构建材料粒子16的熔点或软化点。因此，所选温度取决于所用的构建材料粒子16。作为实例，预热温度可比构建材料粒子16的熔点或软化点低大约5℃至大约50℃。在一个实例中，预热温度为大约50℃至大约250℃。在另一实例中，预热温度为大约150℃至大约170℃。

构建材料粒子16的层34的预热可以使用将构建材料表面12上的所有构建材料粒子16暴露于热的任何合适的热源实现。热源的实例包括热热源(例如集成到平台12中的加热器(未显示))或辐射源32’、32”。

现在参照图4C和4D，方法300通过如下将构建材料16的至少一部分38图案化继续：在构建材料16的所述至少一部分38上选择性施加润湿量的粘合剂流体36(图4C)；和随后在构建材料16的所述至少一部分38上选择性施加剩余量的粘合剂流体36(图4D)；其中润湿量的以gsm计的面积密度为剩余量的以gsm计的面积密度的大约1/2至大约1/30。

在方法300中，粘合剂流体36包含活性材料和液体载体。在一些情况下，粘合剂流体36由活性材料和液体载体构成，没有任何其它组分。

活性材料可以是任何红外线吸收着色剂。在一个实例中，活性材料是近红外线吸收剂。在粘合剂流体36中可以使用任何近红外着色剂，例如Fabricolor、Eastman Kodak或Yamamoto生产的那些。作为一个实例，粘合剂流体36可以是包含炭黑作为活性材料的打印液体配制物。这种打印液体配制物的实例在商业上称为CM997A、516458、C18928、C93848、C93808等，都可获自HP Inc.。其它合适的活性材料包括近红外吸收染料或等离子体共振吸收剂。

作为另一实例，粘合剂流体36可以是包含近红外吸收染料作为活性材料的打印液体配制物。这种打印液体配制物的实例描述在美国专利9,133,344中，其全文经此引用并入本文。近红外吸收染料的一些实例是水溶性近红外吸收染料，其选自：

及其混合物。在上述配制物中，M可以是二价金属原子(例如铜等)或如果该金属大于二价(例如铟等)，可具有填补任何未填满的化合价的OSO₃Na轴向基团，R可以是任何C1-C8烷基(包括取代的烷基和未取代的烷基)，且Z可以是抗衡离子，以使近红外吸收染料的整体电荷为中性。例如，抗衡离子可以是钠、锂、钾、NH₄ ⁺等。

近红外吸收染料的另一些实例是疏水近红外吸收染料，其选自：

及其混合物。对于疏水近红外吸收染料，M可以是二价金属原子(例如铜等)或如果该金属大于二价可包含具有填补任何未填满的化合价的Cl、Br或OR’(R’＝H、CH₃、COCH₃、COCH₂COOCH₃、COCH₂COCH₃)轴向基团的金属，且R可以是任何C1-C8烷基(包括取代的烷基和未取代的烷基)。

在另一些实例中，活性材料可以是等离子体共振吸收剂。等离子体共振吸收剂允许粘合剂流体36吸收800nm至4000nm波长的辐射52(例如吸收具有800nm至4000nm波长的辐射的至少80％)，这使得粘合剂流体36能将足够的辐射52转化成热能以使构建材料粒子16熔结。等离子体共振吸收剂也能使粘合剂流体36在400nm至780nm的波长下透明(例如吸收具有400nm至780nm波长的辐射的20％或更少)，这能使3D部件50为白色或浅色。

等离子体共振吸收剂的吸收是由于等离子体共振效应。与等离子体共振吸收剂的原子结合的电子可集体被辐射52激发，这导致电子的集体振荡。集体激发和振荡这些电子所需的波长取决于等离子体共振吸收剂粒子中存在的电子数，这又取决于等离子体共振吸收剂粒子的尺寸。集体振荡粒子的电子所需的能量的量足够低以致极小的粒子(例如1-100nm)可吸收具有几倍(例如8至800倍或更多倍)于粒子尺寸的波长的辐射52。这些粒子的使用使得粘合剂流体36是可喷墨喷射的以及电磁选择性的(例如具有在800nm至4000nm波长的吸收和在400nm至780nm波长的透明度)。

在一个实例中，等离子体共振吸收剂具有大于0nm至小于220nm的平均粒径(例如体积加权平均直径)。在另一实例中，等离子体共振吸收剂具有大于0nm至120nm的平均粒径。在再一实例中，等离子体共振吸收剂具有大约10nm至大约200nm的平均粒径。

在一个实例中，等离子体共振吸收剂是无机颜料。合适的无机颜料的实例包括六硼化镧(LaB₆)、钨青铜(A_xWO₃)、氧化铟锡(In₂O₃：SnO₂、ITO)、氧化铝锌(AZO)、氧化钌(RuO₂)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、铁辉石(A_xFe_ySi₂O₆，其中A是Ca或Mg，x＝1.5-1.9且y＝0.1-0.5)、改性磷酸铁(A_xFe_yPO₄)和改性焦磷酸铜(A_xCu_yP₂O₇)。钨青铜可以是碱掺杂的氧化钨。合适的碱掺杂剂(即A_xWO₃中的A)的实例可以是铯、钠、钾或铷。在一个实例中，碱掺杂的氧化钨可以以基于碱掺杂氧化钨的总摩尔％的大于0摩尔％至大约0.33摩尔％的量被掺杂。合适的改性磷酸铁(A_xFe_yPO₄)可包括磷酸铜铁(A＝Cu，x＝0.1-0.5且y＝0.5-0.9)、磷酸镁铁(A＝Mg，x＝0.1-0.5且y＝0.5-0.9)和磷酸锌铁(A＝Zn，x＝0.1-0.5且y＝0.5-0.9)。对于改性磷酸铁，要理解的是，磷酸根的数量可基于与阳离子的电荷平衡而改变。合适的改性焦磷酸铜(A_xCu_yP₂O₇)包括焦磷酸铁铜(A＝Fe，x＝0-2且y＝0-2)、焦磷酸镁铜(A＝Mg，x＝0-2且y＝0-2)和焦磷酸锌铜(A＝Zn，x＝0-2且y＝0-2)。也可以使用无机颜料的组合。

粘合剂流体36中存在的活性材料的量为基于粘合剂流体36的总重量的大于0重量％至大约40重量％。在另一些实例中，粘合剂流体36中的活性材料的量为大约0.3重量％至30重量％、大约1重量％至大约20重量％、大约1.0重量％至大约10.0重量％、或大于4.0重量％至大约15.0重量％。相信这些活性材料载量提供具有喷射可靠性的粘合剂流体36与热和/或辐射吸收效率之间的平衡。

如上文提到，粘合剂流体36还包含液体载体。当粘合剂流体36包含活性材料时，液体载体可如上文参照方法200所描述。液体载体可包含任何前述量的任何前述一种或多种溶剂、一种或多种助溶剂、一种或多种表面活性剂、一种或多种抗微生物剂、一种或多种抗结垢剂和/或一种或多种螯合剂。

另外，当活性材料是等离子体共振吸收剂时，等离子体共振吸收剂在一些情况下可用分散剂分散。因此，分散剂有助于将等离子体共振吸收剂均匀分布在粘合剂流体36中。合适的分散剂的实例包括聚合物或小分子分散剂、附着到等离子体共振吸收剂表面的带电基团或其它合适的分散剂。合适的分散剂的一些具体实例包括水溶性丙烯酸聚合物(例如可获自Lubrizol的K7028)、水溶性苯乙烯-丙烯酸共聚物/树脂(例如可获自BASF Corp.的296、671、678、680、683、690等)、具有颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物(例如可获自BYK Additives and Instruments的)或水溶性苯乙烯-马来酸酐共聚物/树脂。

无论使用单一分散剂还是使用分散剂的组合，粘合剂流体36中的一种或多种分散剂的总量可以是基于粘合剂流体36中的等离子体共振吸收剂的重量的大约10重量％至大约200重量％。

当活性材料是等离子体共振吸收剂时，也可将硅烷偶联剂添加到粘合剂流体36中以助于键合有机和无机材料。合适的硅烷偶联剂的实例包括Momentive制造的A系列。

无论使用单一硅烷偶联剂还是使用硅烷偶联剂的组合，粘合剂流体36中的一种或多种硅烷偶联剂的总量可以是基于粘合剂流体36中的等离子体共振吸收剂的重量的大约0.1重量％至大约50重量％。在一个实例中，粘合剂流体36中的一种或多种硅烷偶联剂的总量为基于等离子体共振吸收剂的重量的大约1重量％至大约30重量％。在另一实例中，粘合剂流体36中的一种或多种硅烷偶联剂的总量为基于等离子体共振吸收剂的重量的大约2.5重量％至大约25重量％。

可以如上所述用润湿量，然后剩余量的粘合剂流体36将部分38图案化。另外，微处理器28可处理数据，并作为响应，控制喷墨施加器24(例如以箭头26所示的方向)将粘合剂流体36(以润湿量，然后以剩余量)沉积到要成为3D部件50的一部分的构建材料16的一个或多个预定部分38上。喷墨施加器24可编程为接收来自微处理器28的命令并根据要形成的3D部件的层的横截面图案沉积粘合剂流体36(以润湿量，然后以剩余量)。

在图4C和4D中所示的实例中，喷墨施加器24在要成为3D部件50的第一层的层34的一个或多个部分38上选择性施加粘合剂流体36(以润湿量，然后以剩余量)。作为一个实例，如果要形成的3D部件的形状类似立方体或圆柱体，则粘合剂流体36(以润湿量，然后以剩余量)分别以正方形图案或圆形图案(顶视图)沉积在构建材料粒子16的层34的至少一部分上。在图4C和4D中所示的实例中，粘合剂流体36(以润湿量，然后以剩余量)以正方形图案沉积在层34的部分38上而未沉积在部分40上。

在图案化部分38中每单位构建材料16施加的粘合剂流体36的总体积(即润湿量加上剩余量)可足以吸收和转化足够的辐射52以使图案化部分38中的构建材料16熔结。每单位构建材料16施加的粘合剂流体36的体积可至少部分取决于所用活性材料、粘合剂流体36中的活性材料载量和所用构建材料16。

要理解的是，可以使用单一粘合剂流体36将部分38图案化，或可以使用多种粘合剂流体36将部分38图案化。当使用多种粘合剂流体36时，各自能够吸收足够的辐射52以使图案化部分38中的构建材料16熔结。

如图4D和4E中所示，方法300进一步包括使构建材料16，包括图案化部分38，暴露于辐射52，以熔结图案化部分38以形成层54。可以如图4D中所示用辐射52的源32’或如图4E中所示用辐射52的源32”施加辐射52。

粘合剂流体36中的活性材料增强辐射52的吸收，将吸收的辐射52转化成热能，并促进热传递到与其接触的构建材料粒子16。在一个实例中，粘合剂流体36充分提高层34中的构建材料粒子16的温度到高于粒子16的熔点或软化点，以允许发生构建材料粒子16的熔结(例如烧结、粘合、固化等)。如图4E中所示，辐射52的施加形成熔结层54。

要理解的是，其上没有施加粘合剂流体36的构建材料16的部分40没有吸收足以熔结的辐射52。因此，这些部分40不成为最终形成的3D部件50的一部分。部分40中的构建材料16可回收以再用作另一3D部件打印中的构建材料。

可以重复图4A-4E中所示的过程以迭代建立几个熔结层和形成3D打印部件50。图4F图示说明在先前形成的层54上最初形成构建材料粒子16的第二层。在图4F中，在构建材料16的层34的一个或多个预定部分38熔结后，微处理器28可处理数据，并作为响应，使构建区域平台12在箭头20所示的方向上移动相对较小的距离。换言之，构建区域平台12可以下降以便能够形成构建材料粒子16的下一层。例如，构建材料平台12可以下降等于层34的高度的距离。此外，在构建区域平台12下降后，控制器28可以控制构建材料供应器14以供应附加的构建材料粒子16(例如通过升降器、螺旋钻等的运行)，并控制构建材料分布器18用附加的构建材料16在先前形成的层54的顶部形成构建材料粒子16的另一层。新形成的层在一些情况下可以预热，用粘合剂流体36(以润湿量，然后以剩余量)图案化，然后暴露于来自辐射52的源32’、32”的辐射52以形成另一熔结层。

在本文中公开的方法的实例中，3D部件50可暴露于从部件50上除去未粘结或非粘结的构建材料16的过程。这些过程的实例包括刷除、暴露于空气射流、喷水等。

现在参照图5，描绘另一方法500。方法500的一个实例包括：识别构建材料16的层34是在3D打印法100、200、300中的第一层或具有大于或等于100μm的厚度；和响应该识别，启动用于在层34的至少一部分38上施加粘合剂流体36的模式，其中该模式包括：粘合剂流体36的润湿量；和在润湿量后施加的粘合剂流体36的剩余量，其中润湿量的以gsm计的面积密度为剩余量的以gsm计的面积密度的大约1/2至大约1/30。

打印机10可编程为执行方法500，并可通过接收与特定3D打印作业相关的输入或数据来进行识别，然后可根据本文中公开的实例选择用于施加粘合剂流体34的适当模式。要理解的是，层34、构建材料16、粘合剂流体36、润湿量、剩余量等都可如参照图1、图2、图3A-3G和图4A-4F所描述。

在一些实例中，方法500还可包括识别和/或接收与构建材料16和/或粘合剂流体36相关的信息。如上文论述，与构建材料16和/或粘合剂流体36相关的信息可包括构建材料16的组成、粘合剂流体36的组成、粘合剂流体36的表面张力或其组合。

在一些实例中，方法500还可包括确定经其施加剩余量的打印遍次数；和确定在各打印遍次的过程中施加的剩余量的子量。

在另一些实例中，方法500还可包括确定应该使用在空间上彼此分开的分立喷墨打印头在单个打印遍次中施加润湿量和剩余量。

为进一步举例说明本公开，在本文中给出实施例。要理解的是，这些实施例用于举例说明并且不应被解释为限制本公开的范围。

实施例

实施例1

制备粘合剂流体的一个实例。实施例粘合剂流体包含丙烯酸系粘合剂胶乳分散体作为粘合剂。实施例粘合剂流体的一般配方与所用的各组分的重量％一起显示在表1中。丙烯酸系粘合剂胶乳分散体的重量百分比代表％活性物，即最终配制物中存在的总丙烯酸系粘合剂胶乳固体，并且不考虑可能在胶乳分散体中的任何流体。

表1

使用HP 792喷墨打印头和喷墨打印台将不锈钢(316L)合金粉末的层图案化。不锈钢粉末(可作为316L cl F-22μm获自Additive Metal Alloys)具有大约15μm的D50粒度分布(即粒度分布的中值，其中粒子数的一半高于15μm，一半低于15μm)。各不锈钢粉末层为大约500μm厚。

打印一个对比例图案，并打印三个实施例图案(被称为“实施例图案1”、“实施例图案2”和“实施例图案3”)。在各图案中使用相同的总粘合剂流体通量密度(大约37.9gsm)。对比例图案由在～37.9gsm喷射流体通量下的单个打印遍次构成。实施例图案1由8个打印遍次构成，各自在～4.74gsm喷射流体通量下(即，润湿量≈4.74gsm，剩余量≈33.16，经7个打印遍次以相等通量沉积)。实施例图案2由在～4.74gsm喷射流体通量下的第一打印遍次(润湿量)和在～33.16gsm喷射流体通量下的第二打印遍次(剩余量)构成。实施例图案3由在～4.74gsm喷射流体通量下的第一打印遍次(润湿量)和经其施加剩余量(～33.16)的另外三个打印遍次构成。在实施例图案3中，剩余量在第一打印遍次中在～7.1gsm喷射流体通量下、在第二打印遍次中在～7.1gsm喷射流体通量下和在第三且最后一个打印遍次中在～19gsm喷射流体通量下施加。

图6显示在根据对比例图案在其上喷射实施例粘合剂流体后的不锈钢粉末层在100x放大率下的光学显微照片。图6在Keyence VHX-5000数字显微镜上获得。如图6中所示，对比例图案造成粉末表面的显著扰乱。图6中所示的照片的3D表面形貌图(未显示)显示由粒子位移造成的粗糙表面。

图7显示在根据实施例图案1在其上喷射实施例粘合剂流体后的不锈钢粉末层在100x放大率下的光学显微照片，图8显示在根据实施例图案2在其上喷射实施例粘合剂流体后的不锈钢粉末层在100x放大率下的光学显微照片，且图9显示在根据实施例图案3在其上喷射实施例粘合剂流体后的不锈钢粉末层在100x放大率下的光学显微照片。图7-9在Keyence VHX-5000数字显微镜上获得。如图7-9中所示，首先用润湿量、然后用剩余量(任选分成多个打印遍次)图案化与在单个遍次中用所有粘合剂流体图案化相比减轻粉末表面的扰乱。

尽管未显示，但图7-9中所示的照片的各3D表面形貌图显示比对比例光滑的表面。

实施例图案1与对比例相比表现出极少的表面形貌扰乱。尽管实施例图案2造成一些表面形貌扰乱(例如与实施例图案1和3相比)，但其远没有对比例(即没有首先施加润湿量)显著。实施例图案3与对比例相比表现出极少至没有表现出表面形貌扰乱，表明与剩余量的逐步施加组合的润湿量对其中基本光滑的表面形貌是合意的至少一些应用特别合意。

实施例2

在这一实施例中使用实施例1中描述的相同粘合剂流体。

使用HP 792喷墨打印头和喷墨打印台将不锈钢(316L)合金粉末的层图案化。不锈钢粉末(可作为316L cl F-22μm获自Additive Metal Alloys)具有大约15μm的D50粒度分布(即粒度分布的中值，其中粒子数的一半高于15μm，一半低于15μm)。对比不锈钢粉末层和实施例不锈钢粉末层各自为大约600μm厚。

打印对比例图案，并打印一个实施例图案。对比例图案由在100％喷射流体通量下的单个打印遍次构成。实施例图案由9个打印遍次构成，各自在～12％喷射流体通量下(即，润湿量≈12％，剩余量≈96％，经8个打印遍次以相等通量沉积)。

通过基于图像的轮廓术测量对比例图案化层和实施例图案化层的平均表面粗糙度。对比例图案化层的平均表面粗糙度为大约160μm，且实施例图案化层的平均表面粗糙度为大约20μm。这些结果表明利用润湿量和剩余量施加粘合剂流体可实现大约87.5％的平均表面粗糙度降低。

要理解的是，本文中提供的范围包括指定范围和在指定范围内的任何值或子范围。例如，大约1/2至大约1/30的范围应被解释为不仅包括大约1/2至大约1/30的明确列举的界限，还包括独立值，如1/2.5、1/4.8、1/6.0、1/18.05等等，和子范围，如大约1/2至大约1/10、大约1/3.5至大约1/9.5、大约1/2.5至大约1/8.0等等。此外，当使用“大约”、“～”或“≈”描述值时，这意在包括与指定值的轻微变化(最多+/-10％)。

说明书通篇提到“一个实例”、“另一实例”、“实例”等是指联系该实例描述的特定要素(例如特点、结构和/或特征)包括在本文中描述的至少一个实例中，并且可能存在或可能不存在于其它实例中。此外，要理解的是，除非上下文清楚地另行规定，对任何实例描述的要素可在各种实例中以任何合适的方式组合。

在描述和要求保护本文中公开的实例时，除非上下文清楚地另行规定，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数对象。

尽管已详细描述了若干实例，要理解的是，所公开的实例可以修改。因此，上文的描述应被视为非限制性的。

Claims (15)

1.一种三维(3D)打印方法，其包括：

施加构建材料；和

如下将构建材料的至少一部分图案化：

在构建材料的所述至少一部分上选择性施加润湿量的粘合剂流体；和

随后在构建材料的所述至少一部分上选择性施加剩余量的粘合剂流体；

其中润湿量的以克/平方米(gsm)计的面积密度为剩余量的以gsm计的面积密度的大约1/2至大约1/30。

2.如权利要求1中所述的方法，其中：

所述润湿量足以润湿构建材料的所述至少一部分并且不足以在所述至少一部分内的构建材料表面上形成池；且

所述剩余量足以至少部分填充构建材料的所述至少一部分中的间隙空间而不使所述至少一部分内的构建材料位移。

3.如权利要求1中所述的方法，其中：

润湿量的选择性施加和剩余量的选择性施加在分开的打印遍次中进行；且

剩余量的粘合剂流体的选择性施加在多个打印遍次中实现。

4.如权利要求1中所述的方法，其中使用在空间上彼此分开的分立喷墨打印头在单个打印遍次中进行润湿量的选择性施加和剩余量的选择性施加。

5.如权利要求1中所述的方法，其进一步包括；

重复构建材料的施加和图案化以创建中间部件；和

加热中间部件以形成3D部件。

6.如权利要求5中所述的方法，其中加热中间部件以形成3D部件包括：

将中间部件加热到粘合剂流体中包含的粘合剂的热分解温度以创建至少基本无粘合剂的部件；和

将所述至少基本无粘合剂的部件加热到烧结温度以形成3D部件。

7.如权利要求5中所述的方法，其中在加热中间部件以形成3D部件之前，所述方法进一步包括：

至少基本蒸发粘合剂流体的液体载体以活化粘合剂流体的粘合剂；或允许中间部件达到活化温度以活化粘合剂流体的粘合剂。

8.如权利要求1中所述的方法，其进一步包括使构建材料，包括图案化部分，暴露于辐射，以熔结所述图案化部分以形成3D部件的层。

9.如权利要求1中所述的方法：

其中所述粘合剂流体包含：

粘合剂或活性材料；和

液体载体，其中所述液体载体包含表面活性剂；且

其中所述粘合剂流体具有小于或等于大约40dyn/cm的表面张力。

10.如权利要求1中所述的方法，其中施加构建材料以形成具有大于或等于大约100μm的厚度的层。

11.如权利要求1中所述的方法，其中基于3D物体模型进行图案化。

12.一种三维(3D)打印方法，其包括：

施加金属构建材料；

基于3D物体模型将金属构建材料的至少一部分图案化，所述图案化涉及：

在金属构建材料的所述至少一部分上选择性施加润湿量的粘合剂流体；和

随后在金属构建材料的所述至少一部分上选择性施加剩余量的粘合剂流体；

其中润湿量的以克/平方米(gsm)计的面积密度为剩余量的以gsm计的面积密度的大约1/2至大约1/30；

重复金属构建材料的施加和图案化以创建图案化中间部件；和

活化粘合剂流体的粘合剂以形成固化中间部件。

13.如权利要求12中所述的方法，其进一步包括：

将固化中间部件加热到粘合剂的热分解温度以创建至少基本无粘合剂的部件；和

将所述至少基本无粘合剂的部件加热到烧结温度以形成3D部件。

14.一种3D打印物体，其包括：

图案化构建材料层，其包含：

构建材料粒子；

在至少一些构建材料粒子之间的间隙空间；和

至少部分填充间隙空间并已经以润湿量和后续剩余量施加的粘合剂流体；

其中所述图案化构建材料层的表面粗糙度与具有以单一量施加在其上的粘合剂流体的第二图案化构建材料层的表面粗糙度相比降低至少40％。

15.如权利要求14中所述的3D打印物体，其中所述图案化构建材料层的表面粗糙度与第二图案化构建材料层的表面粗糙度相比降低大约40％至大约87.5％的百分比。