CN111348818A - 强化的3d打印表面特征及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了强化的3D打印表面特征及其制造方法。本申请具体公开了一种玻璃制品，其包含：包含表面的基板；设置在所述表面上的3D打印表面特征，所述3D打印表面特征在所述3D打印表面特征与所述表面之间的接触界面处附接到所述表面，且所述3D打印表面特征包含：玻璃或玻璃陶瓷，所述3D打印表面特征的外周表面处的压缩应力区；以及所述压缩应力区内部的中心张力区。还公开了一种制备玻璃制品的方法，所述方法包括：在基板表面上进行玻璃或玻璃陶瓷特征的3D打印；以及在3D打印玻璃或玻璃陶瓷特征的外周表面处形成压缩应力区。还公开了包含3D打印表面特征的交通工具内饰。

Description

强化的3D打印表面特征及其制造方法

相关申请的交叉参考

本申请根据35 U.S.C.§119要求2018年12月21日提交的美国临时申请系列第62/783,761号的优先权，其内容作为本申请的基础并且通过参考完整地结合于此。

技术领域

本公开涉及包括经过离子交换的3D打印玻璃或玻璃陶瓷表面特征的玻璃制品。具体地，本公开涉及利用离子交换方法优化3D打印玻璃或玻璃陶瓷表面特征与基板表面之间的粘结强度。

背景技术

近年来，包括汽车内部配件在内的消费产品已嵌入更多的触屏和空接面(deadfront)型控制显示器以及减少了按钮/旋钮的定向控制装置。这些消费产品利用防护基板(如防护玻璃)保护这些产品的电子组件。

增材制造法(普遍称作“3D打印”)允许通过部件的计算机辅助设计(CAD)模型直接构建3D部件。3D部件是逐层构建的，这允许将特征构建到每个层中，如果需要的话，可包含在部件内部作为内部特征。增材制造法可用固体、液体和粉末材料来实施。

发明内容

本公开涉及玻璃制品，用于在玻璃制品表面提供触感。触感可促进用户与含有本文公开的玻璃制品的显示器互动。触感通过设置在玻璃制品表面上的至少一个3D打印表面特征提供。3D打印表面特征与基板表面之间的粘结强度可通过在3D打印表面特征中和/或基板表面上形成压缩应力区来提高。这种压缩应力区的形成改善了3D打印表面特征的机械性能和3D打印表面特征与基板之间的界面，从而有利于本文公开的玻璃制品用于各种应用。

第一方面，本文描述了玻璃制品，该玻璃制品包括具有表面的基板、设置在该表面上的3D打印表面特征、3D打印表面特征的外周表面处的压缩应力区和压缩应力区内部的中心张力区，其中所述3D打印表面特征在3D打印表面特征与该表面之间的接触界面处附接到该表面，3D打印表面特征包括玻璃或玻璃陶瓷。

第二方面，根据前述段落所述方面的玻璃制品的3D打印表面特征可包括玻璃，该玻璃包含可离子交换的玻璃材料。

第三方面，根据前述段落所述方面的玻璃制品的3D打印表面特征可包括玻璃陶瓷，该玻璃陶瓷包含可离子交换的玻璃陶瓷材料。

第四方面，根据前述段落中任一段落所述方面的玻璃制品的3D打印表面特征可包括相连(contiguous)预制材料。

第五方面，根据前述段落中任一段落所述方面的玻璃制品的接触界面具有最小接触尺寸，压缩应力区具有最大深度，该最大深度在与外周表面正交的方向上从外周表面向内测量，且最小接触尺寸比压缩应力区的最大深度大至少三倍。第六方面，最小接触尺寸比压缩应力区的最大深度大至少四倍。

第七方面，根据前述段落中任一段落所述方面的玻璃制品的压缩应力区具有400MPa以上的压缩应力。

第七方面，根据前述段落中任一段落所述方面的玻璃制品的压缩应力区具有500MPa以上的压缩应力。

第七方面，根据前述段落中任一段落所述方面的玻璃制品的压缩应力区具有700MPa以上的压缩应力。

第十方面，根据前述段落中任一段落所述方面的玻璃制品的压缩应力区具有10微米以上的最小深度。

第十一方面，根据前述段落中任一段落所述方面的玻璃制品的压缩应力区具有20微米以上的最小深度。

第十二方面，根据前述段落中任一段落所述方面的玻璃制品的基板的表面包括可离子交换玻璃材料或可离子交换玻璃陶瓷材料。

第十三方面，根据前述段落中任一段落所述方面的玻璃制品的基板在表面处包括压缩应力区。第十四方面，基板表面处的压缩应力区和3D打印特征的外周表面处的压缩应力区是连续压缩应力区的组成部分。

第十五方面，根据前述段落中任一段落所述方面的玻璃制品包括设置在3D打印表面特征上的涂料层。

第十六方面，根据前述段落中任一段落所述方面的玻璃制品包括颜色层。

第十七方面，颜色层设置在基板的底表面上，该底表面与其上设置有3D打印表面特征的表面相背。

第十八方面，根据前述段落中任一段落所述方面的玻璃制品的3D打印表面特征包括有色玻璃或有色玻璃陶瓷。

第十九方面，根据前述段落中任一段落所述方面的玻璃制品的基板包括弯曲基板。

第二十方面，根据前述段落中任一段落所述方面的玻璃制品可在3D打印表面特征与基板之间在接触界面处包括接触角，该接触角小于135度。

第二十一方面，本文描述了一种制备玻璃制品的方法，所述方法包括在基板上3D打印玻璃或玻璃陶瓷特征，在3D打印的玻璃或玻璃陶瓷特征的外周表面处形成压缩应力区。

第二十二方面，根据前述段落中任一段落所述方面的方法的玻璃或玻璃陶瓷特征包括可离子交换的玻璃材料或可离子交换的玻璃陶瓷材料。

第二十三方面，根据前面两个段落中任一段落所述方面的方法可包括通过对基板表面上的3D打印的玻璃或玻璃陶瓷特征进行离子交换来形成压缩应力区。

第二十四方面，根据前述段落中任一段落所述方面的玻璃或玻璃陶瓷表面特征包括相连预制材料。

第二十五方面，根据前面四个段落中任一段落所述方面的方法包括：在基板表面上进行3D打印玻璃或玻璃陶瓷表面特征的步骤在玻璃或玻璃陶瓷表面特征与表面之间的接触界面处将玻璃或玻璃陶瓷表面特征附接到表面上，其中接触界面具有最小接触尺寸，压缩应力区具有最大深度，该最大深度在与外周表面正交的方向上从外周表面向内测量，且最小接触尺寸比压缩应力区的最大深度大至少三倍。

第二十六方面，最小接触尺寸比压缩应力区的最大深度大至少四倍。

第二十七方面，根据前面五个段落中任一段落所述方面的方法包括通过以下步骤完成3D打印：在位于进料出口与基板之间的构建区产生热斑，按预定顺序将一种或多种预制材料经进料出口进料到构建区，利用热斑选择性地将所述一种或多种预制材料加热到粘性状态。

第二十八方面，产生热斑的步骤包括将至少一个能量源导入构建区。

第二十九方面，本文描述了一种制备玻璃制品的方法，所述方法包括在位于进料出口与基板之间的构建区产生热斑，其中产生热斑包括将至少一个能量源导入构建区；将相连预制玻璃或玻璃陶瓷材料经进料出口进料到构建区，利用热斑选择性地将预制材料加热到粘性状态，所述粘性状态具有10⁴泊至10^7.6泊的粘度；通过以下步骤在基板表面上形成表面特征：从构建区沉积一部分预制材料到表面上，在沉积过程中在表面与进料出口之间造成相对运动，使得第一部分预制材料形成表面特征。

第三十方面，根据前面的段落所述方面的方法包括在进料过程中改变预制材料的粘度。

第三十一方面，所述至少一个能量源包括至少一条激光束，所述预制材料的粘度通过改变所述至少一条激光束的总输入能量来改变，其中总输入能量至少通过以下各项限定：所述至少一条激光束的激光功率，所述至少一条激光束的激光束直径，所述基板的移动速度，所述相连预制玻璃或玻璃陶瓷材料的进料速率。

第三十二方面，根据前面两个段落中任一段落所述方面的方法可包括通过改变预制材料的进料速率来改变预制材料的粘度。

第三十三方面，根据前面三个段落中任一段落所述方面的方法中，在基板表面上形成表面特征的步骤在基板与表面特征之间产生接触界面，所述接触界面包括小于135度的接触角。

第三十四方面，本文描述了一种交通工具内饰，所述交通工具内饰包括交通工具基底和安装在交通工具基底上的显示器，显示器包括设置在基板底表面上的显示模组，所述基板包括设置在与基板底表面相背的基板顶表面上的3D打印表面特征，所述3D打印表面特征在3D打印表面特征与第二表面之间的接触界面处附接到所述顶表面，并且所述3D打印表面特征包括玻璃或玻璃陶瓷、3D打印特征的外周表面处的压缩应力区和压缩应力区内部的中心张力区。

第三十五方面，根据前面的段落所述方面的交通工具内饰的显示器模组构造成显示可透过基板顶表面观看的图形，3D打印表面特征以与图形互补的方式设置在基板顶表面上。

第三十六方面，所述图形包括图标。

第三十七方面，根据前面两个段落中任一段落所述方面的交通工具内饰的交通工具基底包括中央控制台、仪表盘、方向盘、扶手、支柱、椅背、地板、头靠或门板。

附图说明

图1显示了根据一些实施方式的玻璃制品。

图2显示了根据一些实施方式的玻璃制品沿图1中线2-2’的截面图。

图3显示了根据一些实施方式在基板与3D打印表面特征之间的示例性接触界面。

图4显示了根据一些实施方式的示例性3D打印表面特征。

图5是具有3D打印表面特征的测试样品的照片。

图6是多个测试样品的3D打印表面特征的破裂载荷与激光功率的关系图。

图7显示了根据一些实施方式的交通工具内饰的透视图。

图8显示了根据一些实施方式包括基板和显示器模组的显示器。

图9显示了根据一些实施方式的显示器。

图10显示了根据一些实施方式的空接面(deadfront)显示器。

图11显示了根据一些实施方式用于3D打印出表面特征的系统。

图12A显示了根据一些实施方式的激光输送系统。

图12B显示了根据一些实施方式的激光输送系统。

图12C显示了根据一些实施方式的多路激光输送。

图13显示了根据一些实施方式正在构建板上沉积预制材料。

图14A–14D是根据一些实施方式的3D打印表面特征的边缘几何形状的图片。

具体实施方式

用于消费产品的防护基板，例如防护玻璃，可用来减少不希望的反射，防止在玻璃中形成机械缺陷(例如擦痕或裂纹)，以及/或者提供易清洁透明表面，等等。本文所述的玻璃制品可结合到另一制品中，如具有显示器(或显示制品)的制品[例如消费电子产品，包括移动电话、平板电脑、计算机、导航系统、可佩戴设备(例如手表)等]、建筑制品、运输制品(例如汽车、列车、飞机、海轮等)、家电制品，或者可受益于一些透明度、耐刮擦性、耐磨性或其组合的任何制品。

防护基板(如防护玻璃)还可用于防止消费产品的敏感组件受到机械损伤(例如穿刺和冲击力)。对于包括柔性、可折叠和/或大幅弯曲部分的消费产品(例如柔性、可折叠和/或大幅弯曲的显示屏)，保护显示屏的防护基板也能够保持屏的柔性、可折叠性和/或曲率，同时还能保护屏。此外，防护基板应抵抗机械损伤，如刮擦和破裂，使消费者能够享受对显示屏的无障碍观看。

本公开的各种实施方式涉及玻璃制品，其用作在表面上具有触感区域的防护基板。随着触屏和空接面型显示器的应用越来越多，美学特征以及形式与功能的整合也越来越重要。方便与用户的视觉和触觉相互作用的玻璃制品使用户与屏或显示器的相互作用越来越方便。

本文公开的处理方法改善了3D打印表面特征与玻璃制品基板之间的粘附性。为了确定改善粘附性的处理方法，表征了3D打印表面特征与基板之间的粘结强度(ABS)。3D打印表面特征与基板之间的高粘结强度是所希望的，因为它延长了包括附接到基板的3D打印表面特征的制品的寿命。另外，对于不能接受玻璃碎屑的形成和存在的应用来说，高粘结强度对玻璃成功满足安全要求是必需的。此类应用的一个例子是汽车内饰，其中在碰撞试验中形成玻璃碎屑被认为是不安全的。本文所公开的3D打印表面特征与基板之间的粘结强度的测试结果显示，在表面特征的外表面处形成压缩应力区(例如通过离子交换过程形成)改善了3D打印表面特征与基板之间的粘结强度。高粘结强度还可有利于玻璃制品用于柔性设备，如柔性或可折叠显示屏。

在一些实施方式中，通过控制3D打印表面特征与基板之间的接触界面和控制3D打印表面特征中压缩应力区的深度，可以改善粘结强度。通过控制接触界面的相对尺寸和压缩应力区的深度，可以优化3D打印表面特征的粘结强度。用本文所公开的盐浴组合物对本文所公开的玻璃制品进行的化学后处理(离子交换处理)藉由用来形成3D打印表面特征和基板的一种或多种玻璃材料中目标离子的交换，改善了粘结强度。在一些实施方式中，通过控制在本文所公开的3D打印方法中沉积的预制材料的粘度，可以改善粘结强度。

本文所公开的玻璃制品可为用户提供改善的触觉(触知)体验。用本文所述的方法制造和表征的产品可用于各种应用，如汽车内饰和移动设备，以提供高级触觉反馈。3D打印表面特征在基板上的存在改善了用户的触觉体验，成为用户与设备交流的独特形式，如驾驶员与交通工具的交流。

在一些实施方式中，出于美观和/或功能目的，本文所公开的玻璃制品可以着色。颜色可提供所需的美学效果，如美学颜色和/或图案。在一些实施方式中，颜色可为用户提供功能视觉效果。例如，颜色可用来将玻璃制品的一个部分与另一个部分从视觉上区分开来。在一些实施方式中，有色玻璃制品可包括有色玻璃。例如，有色玻璃制品可用源自有色玻璃原料的预制材料制成，或者有色玻璃制品可包括有色玻璃基板。在一些实施方式中，有色玻璃制品可包括设置在玻璃制品的一个或多个表面上的有色层。

图1显示了根据一些实施方式的玻璃制品100。玻璃制品100包括基板110，所述玻璃基板110具有顶表面112、底表面114和在顶表面112与底表面114之间测量的厚度116。顶表面112上设置有一个或多个3D打印表面特征120。在一些实施方式中，3D打印表面特征120可用相连预制材料(例如图11中所示的预制材料1106)制成。在一些实施方式中，顶表面112可以是基板110的朝向用户的顶表面。其上打印有3D打印表面特征120的基板110在本文中可称作构建板(例如构建板1102)，这种基板110的顶表面可称作构建表面(例如构建表面1130)。

如本文所用，术语“相连预制材料”涉及玻璃、玻璃陶瓷和陶瓷材料以及这些材料的组合，它们(a)已预先形成或成形；(b)当前处于相连形式，基本上不存在通常与这些材料的其他形式(如烧结粉末和微粒)相关联的内部缺陷、夹杂物、气泡等。相连预制材料可以是杆、纤维、薄片或带的形式。相连预制材料可以是空心或非空心结构。示例性相连预制材料包括但不限于形成为管、杆、纤维或棒的形式的材料，其具有圆形横截面、椭圆形横截面、矩形横截面、方形横截面或U形横截面。相连预制材料可以是连续(continuous)预制材料。

例如，如图2所示，一个或多个3D打印表面特征120在3D打印表面特征120与顶表面112之间的接触界面130处附接到顶表面112。同样如图2所示，3D打印表面特征120可在表面特征120的外周表面124处包括压缩应力区122。压缩应力区122被中心张力区128平衡，该中心张力区128位于压缩应力区122内侧并显示拉伸应力。压缩应力区122从外周表面124延伸到深度126[称作“压缩深度”(DOC)]。在压缩应力区122与中心张力区128之间的界面处(即压缩深度)，3D打印表面特征120内的应力从压缩应力变成拉伸应力。

压缩应力区122可通过包括但不限于热回火法和/或离子交换法这样的方法形成。在利用离子交换法的实施方式中，3D打印表面特征120整体或部分包含可离子交换玻璃材料或可离子交换玻璃陶瓷材料。示例性热回火法包括将基板110和/或3D打印表面特征120的玻璃或玻璃陶瓷材料加热到获得10⁹泊与10^10.5泊之间的粘度的温度，在该温度下保持根据部件厚度确定的预定时间，快速冷却基板110和/或3D打印表面特征120(例如采用空气喷射)。

在包括通过离子交换法形成的压缩应力区122的实施方式中，3D打印表面特征120的外周表面124处或附近的离子被具有相同价态或氧化态的更大离子置换(或交换)。

离子交换法可通过将玻璃或玻璃陶瓷材料浸泡在熔盐浴(或者两个或更多个熔盐浴)中进行，所述熔盐浴装有较大的离子，用来交换玻璃或玻璃陶瓷材料中较小的离子。在一些实施方式中，可采用水性盐浴。盐浴的组成可包括超过一种类型的较大离子(例如Na⁺和K⁺)或者单一较大离子。本领域技术人员将会理解，玻璃或玻璃陶瓷材料的组成(包括材料结构和存在的任何晶相)和该材料通过强化得到的所需DOC和CS通常决定了离子交换法的参数，这些参数包括但不限于盐浴组成和温度、浸泡时间、玻璃或玻璃陶瓷材料在一个盐浴(或多个盐浴)中浸泡的次数、多个盐浴的使用、附加步骤(如退火、洗涤)等。

示例性熔融盐浴组合物可包括较大碱金属离子的硝酸盐、硫酸盐、盐酸盐。典型的硝酸盐包括KNO₃、NaNO₃和LiNO₃及其组合。熔融盐浴的温度可在约380℃至约450℃的范围内，而浸泡时间在约15分钟至约100小时的范围内，具体取决于玻璃材料的厚度、盐浴温度和玻璃材料(或一价离子)扩散率。不过，也可以采用不同于上面所述的温度和浸泡时间。

在一些实施方式中，基板110上的3D打印表面特征120可浸泡在100％NaNO₃、100％KNO₃或NaNO₃与KNO₃的组合的熔盐浴中，所述熔盐浴具有约370℃至约480℃的温度。在一些实施方式中，基板110上的3D打印表面特征120可浸泡在包括约5％至约90％KNO₃和约10％至约95％NaNO₃的混合熔盐浴中。在一些实施方式中，基板110上的3D打印表面特征120可浸泡在包括约5重量％NaNO₃和约95重量％KNO₃的混合熔盐浴中。在一些实施方式中，基板110上的3D打印表面特征120可浸泡在包括约100重量％KNO₃的熔盐浴中。在一些实施方式中，可在熔盐浴中添加硅酸(例如0.5重量％)，以免在浸泡过程中蚀刻3D打印表面特征。

在一些实施方式中，基板110上的3D打印表面特征120可在第一熔盐浴中浸泡之后在第二熔盐浴中浸泡。第一和第二熔盐浴可具有彼此不同的组成和/或温度。第一和第二熔盐浴中的浸泡时间可以变化。例如，第一熔盐浴中的浸泡时间可比第二熔盐浴中的浸泡时间更长。

在一些实施方式中，3D打印表面特征120可浸泡在包括NaNO₃和KNO₃(例如，49％/51％、50％/50％、51％/49％)的混合熔盐浴中，该熔盐浴具有低于420℃的温度(例如约400℃或约380℃)，持续时间短于约5小时，或者甚至约为4小时或更短。

可调节离子交换条件，以便在3D打印表面特征120的外周表面124处或附近提供“尖峰”或增大应力分布的斜率。尖峰可得到更大的表面CS值。由于3D打印表面特征120的玻璃或玻璃陶瓷材料的独特性能，该尖峰可通过单个熔盐浴或多个熔盐浴实现，其中熔盐浴具有单一组成或混合组成。

在一些实施方式中，超过一种一价离子被交换到3D打印表面特征120中，这时不同的一价离子可交换到3D打印表面特征120中不同深度(在3D打印表面特征120的不同深度处产生不同大小的应力)。可测定所得到的产生应力的离子的相对深度，所述相对深度造成应力分布的不同特性。

CS可利用本领域已知的手段测量，如通过表面应力计(FSM)，可采用市售仪器，如折原工业有限公司(日本)制造的FSM-6000。表面应力测量依赖于应力光学系数(SOC)的精确测量，后者涉及玻璃材料的双折射。SOC反过来通过本领域已知的方法测量，如光纤法和四点弯曲法(二者均见述于ASTM标准C770-98(2013)，名称为“测量玻璃应力-光学系数的标准测试方法”，其内容通过参考完整地结合于此)以及本体圆柱(bulk cylinder)法。如本文所用，CS表示“最大压缩应力”，它是在压缩应力区内测得的最大压缩应力值。在一些实施方式中，最大压缩应力可位于3D打印表面特征的外周表面处。在一些实施方式中，最大压缩应力可出现在外周表面下方某个深度处，使压缩分布图呈现具有“下埋峰”的外观。

3D打印表面特征120的接触界面130具有最小接触尺寸132。另外，3D打印表面特征120的压缩应力区122具有深度126，该深度在与外周表面124正交的方向上从外周表面124向内测量。在一些实施方式中，可调整3D打印表面特征120的最小接触尺寸132与最大深度126之间的关系，从而为3D打印表面特征120提供所需的机械性能(例如粘结强度)。在一些实施方式中，最小接触尺寸132可比压缩应力区122的最大深度126大至少3倍。在一些实施方式中，最小接触尺寸132可比压缩应力区122的最大深度126大至少3.5倍。在一些实施方式中，最小接触尺寸132可比压缩应力区122的最大深度126大至少4倍。在一些实施方式中，最小接触尺寸132可比压缩应力区122的最大深度126大至少4.5倍。在一些实施方式中，最小接触尺寸132可比压缩应力区122的最大深度126大至少5倍。

如本文所用，术语“最大深度”是指为3D打印表面特征限定压缩应力区的体积的最大深度。压缩应力区的深度值可通过偏光仪测量，该偏光仪利用光弹性原理测量光通过试样的延迟量(相移)。在此测量技术中，对试样的横截面进行机械加工和检查。分析延迟测量结果，确定压缩应力区122与中心张力区128之间界面处的无应力区域。

深度是相对于表面(例如外周表面124)上的一个点，在与该点处的表面正交的方向上测量的。例如，对于弯曲表面(例如包括圆形或半球形横截面形状的表面)，一个点处的深度是在与该点处的弯曲表面的切线正交的方向上测量的。作为另一个例子，对于平坦表面(例如包括多边形横截面形状的表面)，一个点处的深度是在与该点处的平坦表面正交的方向上测量的。

出于计算“最大深度”的目的，可沿3D打印表面特征的长度(例如图3中第一尺寸134)，在不同横截面进行代表性数量的深度测量，选取最大值作为“最大深度”。代表性数量至少为2，并且根据表面特征的长度可以大于2。对于长度至少为宽度的十倍的表面特征，“最大深度”计算如下：(i)进行至少10次深度测量，每次测量间隔表面特征的长度的至少2％但不超过表面特征的长度的10％；(ii)选择最大值作为“最大深度”。一般而言，较长的表面特征需要较多的代表性测量。除非因表面特征的尺寸和/或形状而有必要外，在离表面特征的端点(例如图1中的端点127)特定距离处不进行深度测量，以消除端点处的几何变化造成的任何影响，该特定距离为表面特征的长度的5％。

如本文所用，“最小接触尺寸”是指区域131的最小尺寸，所述区域131限定了3D打印表面特征120与其上设置有3D打印表面的基板表面(例如基板110的顶表面112)之间的接触界面130。图3示出了根据一些实施方式具有多种最小接触尺寸132的多种接触界面130。

对于图3中具有矩形界面区域131的接触界面130a，矩形界面区域131的最小接触尺寸132是矩形的长度(即第一尺寸134)和宽度(即第二尺寸136)中较小者。对于具有圆形界面区域131的接触界面130b，圆形界面区域131的最小接触尺寸132是圆形区域的直径(即第一尺寸134和第二尺寸136)。对于具有c形界面区域131的接触界面130a，c形界面区域131的最小接触尺寸132是c形的长度(即第一尺寸134)和宽度(即第二尺寸136)中较小者。对于具有弯曲形状的区域(例如图3所示的接触界面130c的c形区域)的接触界面，界面区域131的长度沿着界面区域的边缘测量，并且顺着界面的曲度。

出于计算“最小接触尺寸”的目的，可对沿着接触界面长度的不同横截面处的代表性数量的尺寸测量结果进行计算，并选取最小值作为“最小接触尺寸”。代表性数量至少为2，并且根据接触界面的长度可以大于2。对于长度至少为宽度的十倍的接触界面，“最小接触尺寸”计算如下：(i)进行至少10次尺寸测量，每次间隔接触界面的长度的至少2％但不超过接触界面的长度的10％；(ii)选取最小值作为“最小接触尺寸”。一般而言，较长的接触界面需要较多的代表性测量。除非因表面特征的尺寸和/或形状而有必要外，在离接触界面的端点138特定距离处不进行尺寸测量，以消除端点处的几何变化造成的任何影响，该特定距离为接触界面的长度的5％。接触尺寸可通过显微镜和图像分析测量。

在一些实施方式中，3D打印表面特征120的压缩应力区122可具有200MPa(兆帕)至1000MPa范围内的压缩应力(CS)，包括子范围。例如，3D打印表面特征120的压缩应力区122可具有200MPa、250MPa、300MPa、350MPa、400MPa、450MPa、500MPa、550MPa、600MPa、650MPa、700MPa、750MPa、800MPa、850MPa、900MPa、950MPa或1000MPa的压缩应力(CS)，或者以这些值中任意两个值作为端点的范围内的压缩应力。在一些实施方式中，3D打印表面特征120的压缩应力区122可具有200MPa以上、300MPa以上、400MPa以上、500MPa以上、600MPa以上、700MPa以上、800MPa以上或900MPa以上的压缩应力(CS)。

在一些实施方式中，3D打印表面特征120的中心张力区128可具有20MPa至350MPa范围内的中心张力(CT)，包括子范围。例如，3D打印表面特征120的中心张力区128可具有20MPa、50MPa、100MPa、150MPa、200MPa、250MPa、300MPa、350MPa的中心张力(CT)，或者以这些值中任意两个值作为端点的范围内的中心张力。在一些实施方式中，3D打印表面特征120的中心张力区128可具有20MPa以上、50MPa以上、100MPa以上、150MPa以上、200MPa以上、250MPa以上或300MPa以上的中心张力(CT)。CT可通过散射光偏光仪(SCALP)[如可购自爱沙尼亚塔林(Tallinn Estonia)的格拉斯特雷斯有限公司(Glasstress)的SCALP-04散射光偏光仪]测量。本文所公开的CT值是中心张力区128中的最大拉伸应力。

在一些实施方式中，压缩应力区122的深度126(和最大深度126)可在5微米(μm)至50微米的范围内，包括子范围。例如，深度126可为5微米、10微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、45微米或50微米，或者以这些值中任意两个值作为端点的范围内的深度。在一些实施方式中，压缩应力区122可具有10微米以上的最小深度126。在一些实施方式中，压缩应力区122可具有15微米以上的最小深度126。在一些实施方式中，压缩应力区122可具有20微米以上的最小深度126。

在一些实施方式中，3D打印表面特征120可沿着其深度或厚度表现出应力分布，该应力分布表现出抛物线形状，例如，如标题为“含金属氧化物浓度梯度的玻璃和玻璃陶瓷”的美国专利第9,593,042号中所述，其全部内容通过引用结合于此。“应力分布”是指从3D打印表面特征120的外周表面124上的第一点到外周表面124上与第一点相对的第二点的应力变化。应力分布可用离外周表面给定微米数的厚度或深度处的MPa描述。在一些实施方式中，应力分布可基本上没有平坦的(压缩或拉伸)应力部分或者表现出基本上恒定的(压缩或拉伸)应力的部分。在一些实施方式中，3D打印表面特征120的表现出拉伸应力的区域具有基本上没有平坦应力或基本上没有恒定应力的应力分布。

在一些实施方式中，压缩应力区122的应力分布可基本上没有在深度方向上延伸的任何线性区段。换句话说，该应力分布可沿着压缩应力区122的深度126连续增大或减小。如本文所用，术语“线性”是指沿着线性区段，其大小为小于约2MPa/μm或小于约5MPa/μm的斜率。在一些实施方式中，在压缩应力区122内约5微米以上(例如10微米以上或15微米以上)的深度，应力分布中存在一个或多个在深度方向上基本上没有任何线性区段的部分。例如，沿着离外周表面124约0微米至小于约5微米的深度，应力分布可包括线性区段，但离外周表面124约5微米以上的区域，应力分布可基本上没有线性区段。

在一些实施方式中，由于沿3D打印表面特征120的横截面的一部分变化的非零金属氧化物浓度，可产生抛物线形应力分布。浓度变化在本文中可称作梯度。在一些实施方式中，金属氧化物的浓度不为零，且沿着从约0·t至约0.3·t的深度范围(t)变化。在一些实施方式中，金属氧化物的浓度不为零，且沿着从约0·t至约0.35·t、从约0·t至约0.4·t、从约0·t至约0.45·t或者从约0·t至约0.48·t的深度范围变化。金属氧化物可被描述为在3D打印表面特征120中产生应力。

浓度可沿着上述深度范围连续变化。在一些实施方式中，浓度可沿着约10微米至约30微米范围内的深度区段连续变化。在一些实施方式中，从外周表面124上的第一点到位于第一点与外周表面124上跟第一点相对的第二点之间的中心点，金属氧化物的浓度减小，而从中心点到第二点，金属氧化物的浓度增大。

金属氧化物的浓度可包括超过一种金属氧化物(例如Na₂O和K₂O的组合)。在一些实施方式中，当采用两种金属氧化物且离子半径彼此不同时，在较浅的深度处，半径较大的离子的浓度大于半径较小的离子的浓度，而在较深的深度处，半径较小的离子的浓度大于半径较大的离子的浓度。例如，当在离子交换过程中采用含有Na和K的单一熔盐浴时，在较浅的深度处，3D打印表面特征中K⁺离子浓度大于Na⁺离子浓度，而在较深的深度处，Na⁺离子浓度大于K⁺离子浓度。这部分归因于离子大小。在这种3D打印表面特征中，由于外周表面124处或附近存在更大量的较大离子，外周表面124处或附近区域具有更大的CS。此更大的CS可表现为应力分布在外周表面124处或附近具有更陡的斜率(即应力分布中的尖峰在表面处)。

一种或多种金属离子的浓度梯度或变化通过化学强化玻璃制品来产生，例如，通过离子交换法，其中玻璃基板中的多个第一金属离子与多个第二金属离子交换。第一离子可以是锂、钠、钾和铷的离子。第二金属离子可以是钠、钾、铷和铯之一的离子，前提是第二碱金属离子的离子半径大于第一碱金属离子的离子半径。第二金属离子以其氧化物形式存在于玻璃制品中(例如，Na₂O、K₂O、Rb₂O、Cs₂O或其组合)。

在一些实施方式中，3D打印表面特征120可具有用3D打印表面特征120的高度129表征的尺寸，所述高度129在与接触界面130正交的方向上测量。在一些实施方式中，高度129可在50微米至10毫米的范围内。例如，高度129可为50微米、100微米、200微米、300微米、400微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米、1毫米、1.1毫米、1.2毫米、1.3毫米、1.4毫米、1.5毫米、1.6毫米、1.7毫米、1.8毫米、1.9毫米、2毫米、3毫米、4毫米、5毫米、6毫米、7毫米、8毫米、9毫米、或10毫米，或者在以这些值中任意两个值作为端点的范围内。

在一些实施方式中，基板110可以是玻璃基板。在一些实施方式中，基板110可包含可离子交换玻璃材料。在一些实施方式中，基板110的顶表面112和/或底表面114可包含可离子交换玻璃材料。在一些实施方式中，基板110可以是玻璃陶瓷基板。在一些实施方式中，基板110可包含可离子交换玻璃陶瓷材料。在一些实施方式中，基板110的顶表面112和/或底表面114可包含可离子交换玻璃陶瓷材料。

如本文所，术语“玻璃基板”或“玻璃陶瓷基板”以其最广的含义使用，包括整体或部分由玻璃或玻璃陶瓷制成的任何基板。玻璃基板包括玻璃/玻璃陶瓷与非玻璃/玻璃陶瓷材料的层合物，玻璃和晶体材料的层合物，以及非晶相和晶相玻璃陶瓷。玻璃或玻璃陶瓷基板可以是透明或不透明的。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷基板可包括着色剂以提供特定的颜色。

在一些实施方式中，基板110可以是强化基板，其在顶表面112和/或底表面114包括压缩应力区118。一个或多个压缩应力区118可通过包括但不限于热回火法和/或离子交换法这样的方法形成。在利用离子交换法的实施方式中，基板110整体或部分包含可离子交换玻璃材料或可离子交换玻璃陶瓷材料。在一些实施方式中，基板110的顶表面112处的压缩应力区118和一个或多个3D打印特征120的外周表面124处的压缩应力区122是连续压缩应力区的组成部分。在这样的实施方式中，压缩应力区118和压缩应力区122可在强化过程中同时形成。

基板110的一个或多个压缩应力区118可与本文所讨论的3D打印表面特征的压缩应力区122相同或相似。一个或多个压缩应力区118可用本文就压缩应力区122所讨论的相同方式形成。在一些实施方式中，一个或多个压缩应力区118的DOC可用基板110的厚度116的分数描述。例如，在一些实施方式中，该DOC可等于或大于厚度116的约50％，等于或大于厚度116的约10％，等于或大于厚度116的约11％，等于或大于厚度116的约12％，等于或大于厚度116的约13％，等于或大于厚度116的约14％，等于或大于厚度116的约15％，等于或大于厚度116的约16％，等于或大于厚度116的约17％，等于或大于厚度116的约18％，等于或大于厚度116的约19％，等于或大于厚度116的约20％，等于或大于厚度116的约21％。在一些实施方式中，该DOC可在厚度116的约8％至约25％的范围内，在厚度116的约9％至约25％的范围内，在厚度116的约18％至约25％的范围内，在厚度116的约11％至约25％的范围内，在厚度116的约12％至约25％的范围内，在厚度116的约13％至约25％的范围内，在厚度116的约14％至约25％的范围内，在厚度116的约15％至约25％的范围内，在厚度116的约8％至约24％的范围内，在厚度116的约8％至约23％的范围内，在厚度116的约8％至约22％的范围内，在厚度116的约8％至约21％的范围内，在厚度116的约8％至约20％的范围内，在厚度116的约8％至约19％的范围内，在厚度116的约8％至约18％的范围内，在厚度116的约8％至约17％的范围内，在厚度116的约8％至约16％的范围内，或者在厚度116的约8％至约15％的范围内。

在一些实施方式中，该DOC可在20微米至300微米的范围内，包括子范围。例如，该DOC可为20微米、40微米、60微米、80微米、100微米、120微米、140微米、160微米、180微米、200微米、220微米、240微米、260微米、280微米或300微米，或者在以这些值中任意两个值作为端点的范围内。

在一些实施方式中，基板110的厚度116可为约1.5mm(毫米)以下。例如，厚度116可在以下范围内：约0.01mm至约1.5mm、0.02mm至约1.5mm、0.03mm至约1.5mm、0.04mm至约1.5mm、0.05mm至约1.5mm、0.06mm至约1.5mm、0.07mm至约1.5mm、0.08mm至约1.5mm、0.09mm至约1.5mm、0.1mm至约1.5mm、约0.15mm至约1.5mm、约0.2mm至约1.5mm、约0.25mm至约1.5mm、约0.3mm至约1.5mm、约0.35mm至约1.5mm、约0.4mm至约1.5mm、约0.45mm至约1.5mm、约0.5mm至约1.5mm、约0.55mm至约1.5mm、约0.6mm至约1.5mm、约0.65mm至约1.5mm、约0.7mm至约1.5mm、约0.01mm至约1.4mm、约0.01mm至约1.3mm、约0.01mm至约1.2mm、约0.01mm至约1.1mm、约0.01mm至约1.05mm、约0.01mm至约1mm、约0.01mm至约0.95mm、约0.01mm至约0.9mm、约0.01mm至约0.85mm、约0.01mm至约0.8mm、约0.01mm至约0.75mm、约0.01mm至约0.7mm、约0.01mm至约0.65mm、约0.01mm至约0.6mm、约0.01mm至约0.55mm、约0.01mm至约0.5mm、约0.01mm至约0.4mm、约0.01mm至约0.3mm、约0.01mm至约0.2mm、约0.01mm至约0.1mm、约0.04mm至约0.07mm、约0.1mm至约1.4mm、约0.1mm至约1.3mm、约0.1mm至约1.2mm、约0.1mm至约1.1mm、约0.1mm至约1.05mm、约0.1mm至约1mm、约0.1mm至约0.95mm、约0.1mm至约0.9mm、约0.1mm至约0.85mm、约0.1mm至约0.8mm、约0.1mm至约0.75mm、约0.1mm至约0.7mm、约0.1mm至约0.65mm、约0.1mm至约0.6mm、约0.1mm至约0.55mm、约0.1mm至约0.5mm、约0.1mm至约0.4mm,或约0.3mm至约0.7mm。

在一些实施方式中，基板110可以是弯曲基板。“弯曲基板”是指具有弯曲的顶表面和底表面以及弯曲的轮廓的基板，扭曲超过3mm/1m。换句话说，“弯曲基板”具有至少一个弯曲3mm/1m以上的部分。曲率分布在与厚度的中点相交的平面上限定，厚度的中点沿着弯曲基板的长度和宽度在弯曲基板的弯曲顶表面和底表面之间测量。在一些实施方式中，“弯曲基板”可以是如本文所述在室温(23℃)且不受外力(例如弯折力)时保持3D形状的玻璃基板或其他基板。在一些实施方式中，“弯曲基板”可以是在室温下因自身重力而变形为弯曲基板的柔性膜。“平坦基板”可为非处于本文所定义的弯曲状态的任何基板。“平坦基板”可以是受到机械支承因而呈平坦状态的柔性膜，或者可以是在室温下保持平坦形状的玻璃基板或其他基板。具有弯曲基板的玻璃制品是弯曲玻璃制品。

在一些实施方式中，弯曲基板或玻璃制品可通过热成形技术形成或弯折。在一些实施方式中，弯曲基板或玻璃制品可通过冷弯技术形成或弯折。在一些实施方式中，弯曲基板或玻璃制品可在其上设置一个或多个3D打印表面特征之前弯曲或弯折。在一些实施方式中，弯曲基板或玻璃制品可在其上设置一个或多个3D打印表面特征之后弯曲或弯折。在这样的实施方式中，本文所公开的3D打印表面特征与基板之间增大的粘结强度可有利于对弯曲玻璃制品热成形。增大的粘结强度为具有3D打印表面特征的玻璃制品提供了改善的机械性能，使得制品能够成功地经受住热成形技术。

在一些实施方式中，基板110可以是冷弯基板。如本文所用，术语“冷弯”或“冷弯折”是指在冷弯温度下弯曲玻璃/玻璃陶瓷基板，所述冷弯温度小于玻璃/玻璃陶瓷的软化点。术语“可冷弯”是指基板被冷弯的能力。冷弯基板的特征是顶表面112与底表面114之间的不对称表面压缩应力。

在一些实施方式中，在冷弯过程或被冷弯之前，基板110的顶表面112和底表面114中的相应压缩应力基本上相等。在基板110未经强化的一些实施方式中，顶表面112和底表面114在冷弯之前未表现出明显的压缩应力。在基板110经强化的一些实施方式中，顶表面112和底表面114在冷弯之前表现出基本上彼此相等的压缩应力。在一些实施方式中，在冷弯之后，基板在弯折后呈凹形的表面(例如，图8中的顶表面812)上的压缩应力增大。换句话说，凹形表面(例如顶表面812)上的压缩应力在冷弯后比在冷弯前更大。不受限于理论，冷弯过程增大了被成形的基板的压缩应力，以补偿在弯折和/或成形操作过程中赋予的拉伸应力。在一些实施方式中，冷弯过程导致基板的凹形表面经受压缩应力，而冷弯后形成凸形形状的表面(例如图8中的底表面814)经受拉伸应力。凸形表面在冷弯后经受的拉伸应力导致表面压缩应力净减小，因而冷弯后凸形表面中的压缩应力小于基板处于平坦状态时同一表面上的压缩应力。

当采用强化基板110时，顶表面112和底表面114在冷弯之前可具有基本上彼此相等的压缩应力，因而顶表面112在冷弯过程中可经受住更大的拉伸应力而没有破裂的风险。这使强化基板110能顺应弯曲幅度更大的表面或形状。在一些实施方式中，可调整基板110的厚度116，使基板110更柔韧，从而实现所需的曲率半径。

在一些实施方式中，冷弯基板110可具有复合弯曲特性，包括主半径和交叉曲率(cross curvature)。复杂弯曲的冷弯基板110可在两个独立方向上具有不同的曲率半径。根据一些实施方式，复杂弯曲的冷弯玻璃基板110可表征为具有“交叉曲率”，其中冷弯基板110沿着平行于指定维度的轴线(即第一轴)弯曲，同时沿着垂直于同一维度的轴线(即第二轴)弯曲。当显著最小半径与显著交叉曲率和/或弯曲深度组合时，冷弯基板110的曲率可能非常复杂。

本文所讨论的基板110和3D打印表面特征120可由各种玻璃或玻璃陶瓷材料形成。合适的玻璃组合物包括钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、硼铝硅酸盐玻璃、含碱金属铝硅酸盐玻璃、含碱金属硼硅酸盐玻璃和含碱金属硼铝硅酸盐玻璃。

玻璃陶瓷材料是通过玻璃的受控晶化产生的材料。在一些实施方式中，按体积％测量，玻璃陶瓷具有约30％至约90％的结晶度。可用的玻璃陶瓷体系的非限制性例子包括Li₂O×Al₂O₃×nSiO₂(即LAS体系)，MgO×Al₂O₃×nSiO₂(即MAS体系)，以及ZnO×Al₂O₃×nSiO₂(及ZAS体系)。除非另有说明，否则，玻璃或玻璃陶瓷组合物如以氧化物为基础所分析，用摩尔百分数(mol％)描述。

在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括SiO₂(氧化硅)，其含量范围是约66mol％至约80mol％、约67mol％至约80mol％、约68mol％至约80mol％、约69mol％至约80mol％、约70mol％至约80mol％、约72mol％至约80mol％、约65mol％至约78mol％、约65mol％至约76mol％、约65mol％至约75mol％、约65mol％至约74mol％、约65mol％至约72mol％或约65mol％至约70mol％，包括它们之间的所有范围和子范围。

在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括Al₂O₃(氧化铝)，其含量大于约4mol％，或者大于约5mol％。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括Al₂O₃，其含量范围是约7mol％至约15mol％、大于约7mol％至约14mol％、约7mol％至约13mol％、约4mol％至约12mol％、约7mol％至约11mol％、约8mol％至约15mol％、约9mol％至约15mol％、约9mol％至约15mol％、约10mol％至约15mol％、约11mol％至约15mol％或约12mol％至约15mol％，包括它们之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，Al₂O₃的上限可约为14mol％、14.2mol％、14.4mol％、14.6mol％或14.8mol％。

在一些实施方式中，本文中的基板或3D打印表面特征作为铝硅酸盐基板或特征描述。在这样的实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物包括SiO₂和Al₂O₃，但不是钠钙硅酸盐玻璃。就此而言，玻璃或玻璃陶瓷组合物包括Al₂O₃，其含量为约2mol％以上、2.25mol％以上、2.5mol％以上、约2.75mol％以上、约3mol％以上。

在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括B₂O₃(氧化硼)。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括B₂O₃，其含量范围是约0.01mol％至约5mol％、约0.01mol％至约4mol％、约0.01mol％至约3mol％、约0.01mol％至约2mol％、约0.01mol％至约1mol％、约0.01mol％至约0.5mol％、约0.1mol％至约5mol％、约0.1mol％至约4mol％、约0.1mol％至约3mol％、约0.1mol％至约2mol％、约0.1mol％至约1mol％或约0.1mol％至约0.5mol％，包括它们之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可基本上不含B₂O₃。如本文所用，术语“基本上不含”就组合物的组分而言是指在初始配料中不主动或故意将该组分加入组合物，但可以小于约0.001mol％的量作为杂质存在。

在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括P₂O₅(氧化磷)。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包含至少0.01mol％P₂O₅，且最多包含2mol％、1.5mol％、1mol％或0.5mol％P₂O₅。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可基本上不含P₂O₅。

在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括的R₂O的总量[其为碱金属氧化物如Li₂O(氧化锂)、Na₂O(氧化钠)、K₂O(钾)、Rb₂O(氧化铷)和Cs₂O(氧化铯)的总量]大于或等于约8mol％，大于或等于约10mol％，或者大于或等于约12mol％。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括的R₂O的总量范围是约8mol％至约20mol％、约8mol％至约18mol％、约8mol％至约16mol％、约8mol％至约14mol％、约8mol％至约12mol％、约9mol％至约20mol％、约10mol％至约20mol％、约11mol％至约20mol％、约12mol％至约20mol％、约13mol％至约20mol％、约10mol％至约14mol％或约11mol％至约13mol％，包括它们之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可基本上不含Rb₂O、Cs₂O，或者既不含Rb₂O也不含Cs₂O。在一些实施方式中，R₂O的总量可仅包括Li₂O、Na₂O和K₂O的总量。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包含至少一种选自Li₂O、Na₂O和K₂O的碱金属氧化物，其中碱金属氧化物的含量大于约8mol％以上。

在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括含量大于或等于约8mol％、大于或等于约10mol％或者大于或等于约12mol％的Na₂O。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括的Na₂O的含量范围是约8mol％至约20mol％、约8mol％至约18mol％、约8mol％至约16mol％、约8mol％至约14mol％、约8mol％至约12mol％、约9mol％至约20mol％、约10mol％至约20mol％、约11mol％至约20mol％、约12mol％至约20mol％、约13mol％至约20mol％、约10mol％至约14mol％或约11mol％至约16mol％，包括它们之间的所有范围和子范围。

在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括少于约4mol％的K₂O、少于约3mol％的K₂O或者少于约1mol％的K₂O。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括的K₂O的含量范围是约0.01mol％至约4mol％、约0.01mol％至约3.5mol％、约0.01mol％至约3mol％、约0.01mol％至约2.5mol％、约0.01mol％至约2mol％、约0.01mol％至约1.5mol％、约0.01mol％至约1mol％、约0.01mol％至约0.5mol％、约0.01mol％至约0.2mol％、约0.01mol％至约0.1mol％、约0.5mol％至约4mol％、约0.5mol％至约3.5mol％、约0.5mol％至约3mol％、约0.5mol％至约2.5mol％、约0.5mol％至约2mol％、约0.5mol％至约1.5mol％或者约0.5mol％至约1mol％，包括它们之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可基本上不含K₂O。

在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可基本上不含Li₂O。在一些实施方式中，组合物中Na₂O的含量可大于Li₂O的含量。在一些实施方式中，组合物中Na₂O的含量可大于Li₂O和K₂O的总含量。在一些实施方式中，组合物中Li₂O的含量可大于Na₂O的含量或者大于Na₂O和K₂O的总含量。

在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括总含量在约0.01mol％至约2mol％范围内的RO[其为碱土金属氧化物如CaO(氧化钙)、MgO(氧化镁)、BaO(氧化钡)、ZnO(氧化锌)和SrO(氧化锶)的总含量]。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括的RO的含量为约0.01mol％至约1.8mol％、约0.01mol％至约1.6mol％、约0.01mol％至约1.5mol％、约0.01mol％至约1.4mol％、约0.01mol％至约1.2mol％、约0.01mol％至约1mol％、约0.01mol％至约0.8mol％、约0.01mol％至约0.5mol％，以及它们之间的所有范围和子范围。

在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括含量为至少0.01mol％且小于约1mol％、小于约0.8mol％或小于约0.5mol％的CaO。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可基本上不含CaO。

在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括MgO，其含量为约0.01mol％至约7mol％、约0.01mol％至约6mol％、约0.01mol％至约5mol％、约0.01mol％至约4mol％、约0.1mol％至约7mol％、约0.1mol％至约6mol％、约0.1mol％至约5mol％、约0.1mol％至约4mol％、约1mol％至约7mol％、约2mol％至约6mol％或约3mol％至约6mol％，包括它们之间的所有范围和子范围。

在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括ZrO₂，其含量为至少0.01mol％且等于或小于约0.2mol％、小于约0.18mol％、小于约0.16mol％、小于约0.15mol％、小于约0.14mol％或小于约0.12mol％。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括的ZrO₂的含量范围是约0.01mol％至约0.2mol％、约0.01mol％至约0.18mol％、约0.01mol％至约0.16mol％、约0.01mol％至约0.15mol％、约0.01mol％至约0.14mol％、约0.01mol％至约0.12mol％或约0.01mol％至约0.10mol％，以及它们之间的所有范围和子范围。

在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括SnO₂(氧化锡)，其含量为至少0.01mol％且等于或小于约0.2mol％、小于约0.18mol％、小于约0.16mol％、小于约0.15mol％、小于约0.14mol％或小于约0.12mol％。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括的SnO₂的含量范围是约0.01mol％至约0.2mol％、约0.01mol％至约0.18mol％、约0.01mol％至约0.16mol％、约0.01mol％至约0.15mol％、约0.01mol％至约0.14mol％、约0.01mol％至约0.12mol％或约0.01mol％至约0.10mol％，以及它们之间的所有范围和子范围。

在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括为基板或3D打印表面特征提供颜色或色彩的氧化物。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物包括这样的氧化物，当基板或3D打印表面特征暴露于紫外辐射时，它防止基板或3D打印表面特征褪色。这种氧化物的例子包括但不限于以下元素的氧化物：Ti(钛)、V(钒)、Cr(铬)、Mn(锰)、Fe(铁)、Co(钴)、Ni(镍)、Cu(铜)、Ce(铈)、W(钨)和Mo(钼)。包括赋予颜色的氧化物的玻璃或玻璃陶瓷组合物产生有色玻璃或玻璃陶瓷。

在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括Fe(铁)，可表示为Fe₂O₃(氧化铁)，其中Fe的含量最高达(且包括)约1mol％。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可基本上不含Fe。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括的Fe₂O₃的含量为至少0.01mol％且等于或小于约0.2mol％、小于约0.18mol％、小于约0.16mol％、小于约0.15mol％、小于约0.14mol％或小于约0.12mol％。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括的Fe₂O₃的含量范围为约0.01mol％至约0.2mol％、约0.01mol％至约0.18mol％、约0.01mol％至约0.16mol％、约0.01mol％至约0.15mol％、约0.01mol％至约0.14mol％、约0.01mol％至约0.12mol％或者约0.01mol％至约0.10mol％，以及它们之间的所有范围和子范围。

在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可包括TiO₂(氧化钛)，其含量至少为0.01mol％且为约5mol％以下、约2.5mol％以下、约2mol％以下或约1mol％以下。在一些实施方式中，玻璃或玻璃陶瓷组合物可基本上不含TiO₂。

示例性玻璃组合物包括含量范围为约65mol％至约75mol％的SiO₂，含量范围为约8mol％至约14mol％的Al₂O₃，含量范围为约12mol％至约17mol％的Na₂O，含量范围为约0mol％至约0.2mol％的K₂O，含量范围为约1.5mol％至约6mol％的MgO。可选地，SnO₂可以本文所公开的含量以外的含量加入。

在一些实施方式中，玻璃制品100可包括涂料层150。在一些实施方式中，涂料层150可设置在玻璃制品100的一个或多个3D打印表面特征120上面(on)(即涂料层150可设置在3D打印表面特征120的外周表面124上面)。在一些实施方式中，涂料层150可设置在玻璃制品100的一个或多个3D打印表面特征120上方(over)(即涂料层150可设置在3D打印表面特征120的外周表面124上方)。在一些实施方式中，涂料层150可设置在基板110的顶表面112上面。在一些实施方式中，涂料层150可设置在基板110的顶表面112上方。在一些实施方式中，涂料层150可设置在基板110的底表面114上面。在一些实施方式中，涂料层150可设置在基板110的底表面114上方。

如本文所用，“设置在……上面”是指第一层/组件与第二层/组件直接接触。“设置在”第二层/组件“上面”的第一层/组件可直接地沉积、形成、放置或以其他方式施加到第二层/组件上。换句话说，若第一层/组件设置在第二层/组件上面，则在第一层/组件与第二层/组件之间不设置层。若第一层/组件被描述为“设置在”第二层/组件“上方”，则在第一层/组件与第二层/组件之间可能存在或不存在其他层。

涂料层150可覆盖基板110的3D打印表面特征120、顶表面112和/或底表面114的全部或部分。在一些实施方式中，涂料层150可由基板110的表面(例如顶表面112或底表面114)的一部分限定，该部分已经过处理，从而表现出所需的品质。在一些这样的实施方式中，涂料层150是表面处理层。示例性涂料层包括在制品100的表面上面形成或在该表面上方沉积的易清洁涂料层、防眩光层或表面、减反射层或表面、触觉涂料层或表面、装饰层或者抗微生物/病毒层。

减反射表面可利用蚀刻法形成，并且可表现出20％以下(例如约15％以下，或者约10％以下)的透射雾度和约80以下的图像鲜映度(DOI)。如本文所用，术语“透射雾度”和“雾度”是指根据ASTM规程D1003，透射光被散射到约±2.5°角锥以外的百分比。对于光学光滑表面，透射雾度一般接近于零。如本文所用，术语“图像鲜映度”由ASTM规程D5767(ASTM5767)中的方法A限定，该规程的名称为“对涂层表面的图像鲜映度光泽进行仪器测量的标准测试方法”，其内容通过参考完整地结合于此。

减反射涂料层可通过多层涂层堆叠体形成，该多层涂层堆叠体由高折射率测量和低折射率材料的交替层形成。这种涂层堆叠体可包括六层或更多层。在一些实施方式中，在约400nm至约800nm范围的光学波长区间，减反射涂料层可表现出约2％以下(例如约1.5％以下、约1％以下、约0.75％以下、约0.5％以下或约0.25％以下)的单侧平均反光率。该平均反光率在大于约0度至小于约10度的入射照明角测量。

装饰性涂料层可包括由颜料(例如油墨、油漆等)形成的任何美学设计，例如，可包括单一颜色、木纹设计、拉丝金属设计、图形设计、肖像或图标。

在一些实施方式中，防眩光表面包括经过蚀刻的表面。防眩光涂料层可以是单层或多层涂层。合适的防眩光层包括但不限于根据美国专利公开第2010/0246016号、第2011/0062849号、第2011/0267697号、第2011/0267698号、第2015/0198752号和第2012/0281292号所述的方法制备的防眩光层，其内容均通过参考完整地结合于此。

在一些实施方式中，易清洁涂料层包括赋予防指纹性质的疏油性涂层。在一些实施方式中，易清洁涂料层可包括选自下组的材料：氟烷基硅烷，全氟聚醚烷氧基硅烷，全氟烷基烷氧基硅烷，氟烷基硅烷-(非氟烷基硅烷)共聚物，以及氟烷基硅烷的混合物。

在一些实施方式中，触觉涂料层可包括凸起或凹陷表面，其通过在基板110的表面或者3D打印表面特征120上沉积聚合物或玻璃材料形成，从而在触碰时为用户提供触觉反馈。在一些实施方式中，触觉表面可以是经过蚀刻的表面，其在触碰时为用户提供触觉反馈。

合适的抗微生物/病毒层包括但不限于抗微生物Ag⁺区域，该区域从玻璃表面延伸到玻璃中的一定深度，玻璃表面上具有合适的Ag⁺¹离子浓度，例如，如美国专利申请公开第2012/0034435号(公开于2012年2月9日)和美国专利申请公开第2015/0118276号(公开于2015年4月30日)所述。美国专利申请公开第2012/0034435号和美国专利申请公开第2015/0118276号的内容通过参考完整地结合于此。

在一些实施方式中，制品100可包括颜色层160。在一些实施方式中，颜色层160可设置在制品100的一个或多个3D打印表面特征120上面(即颜色层160可设置在3D打印表面特征120的外周表面124上面)。在一些实施方式中，颜色层160可设置在制品100的一个或多个3D打印表面特征120上方(即涂料层150可设置在3D打印表面特征120的外周表面124上方)。在一些实施方式中，颜色层160可设置在基板110的顶表面112上面。在一些实施方式中，颜色层160可设置在基板110的底表面112上方。在一些实施方式中，颜色层160可设置在基板110的底表面114上面。在一些实施方式中，颜色层160可设置在基板110的底表面114上方。在底表面114上面或上方设置颜色层160可防止颜色层遭受破坏(例如刮擦)。

颜色层160可覆盖玻璃制品100的3D打印表面特征120、顶表面112和/或底表面114的全部或部分。颜色层160可以是例如油墨层、油漆层或ITO(氧化铟锡)层。在一些实施方式中，颜色层160可表现出空接面效果，根据该效果，当显示器关闭时，装饰表面伪装或掩盖下面的显示模组，使观看者看不见它；而当显示器打开时，则允许显示器被看见。

在一些实施方式中，可调节相连预制材料的原料的横截面尺寸或形状，以产生具有所需尺寸和/或形状的3D打印表面特征，从而优化3D打印表面特征与基板之间的接触界面，并且/或者优化3D打印表面特征与基板之间的接触角(θ)。接触角(θ)可具有小于180度的任何数值。在一些实施方式中，接触角(θ)可小于135度。在一些实施方式中，接触角(θ)可小于90度。在一些实施方式中，接触角(θ)可在5度至179度的范围内，包括子范围。例如，接触角(θ)可为5度、10度、20度、30度、40度、45度、50度、60度、70度、75度、80度、90度、100度、110度、120度、130度、135度、140度、150度、160度、170度或179度，或者在以这些值中任意两个值作为端点的范围内。

图4示出了根据一些实施方式打印在基板410的表面412上的一些3D打印表面特征420a-e，它们具有示例性形状。3D打印表面特征420a具有矩形形状。3D打印表面特征420b具有半球形形状。3D打印表面特征420c具有大致圆形形状。3D打印表面特征420d具有多边形形状。

在一些实施方式中，3D打印表面特征可这样打印，也就是使表面特征包括织构化表面。在一些实施方式中，织构化表面可通过以下方式产生：(i)使平台速度(例如图11中XY平台1124的速度)发生脉动；(ii)使打印期间相连预制材料的向下进料发生脉动(例如采用图11所示进料系统1101以多种速度供给相连预制材料1106)；(iii)在打印期间改变相连预制材料在构建区(例如构建区1104)的粘度；(iv)在打印前将相连预制材料机械加工或成形为所需形状；或者(v)(i)–(iv)中一者或多者的组合。

图4显示了根据一些实施方式的3D打印表面特征420e，其具有织构化外周表面424。3D打印表面特征420e的横截面沿着3D打印表面特征420e的长度变化。具体而言，从接触界面430到3D打印表面特征420e的外周表面424的最高点测定的高度429沿着3D打印表面特征420e的长度变化。此高度变化通过限定多个峰470和凹陷472产生了织构化的外周表面424。高度429可在本文为高度129描述的任何范围内变化。

根据本文所讨论的实施方式，进行实验测试来评价3D打印表面特征与基板之间的粘结强度。图5示出了试样500，图6是显示测试结果的图600。

对于该测试，每个样品500包括玻璃基板510和使用本文所述的系统1100由相连预制材料打印的3D打印表面特征520。基板510和3D打印表面特征520均由玻璃构成，该玻璃具有以下组成：约67mol％SiO₂、约4mol％B₂O₃、约13mol％Al₂O₃、约14mol％NaO₂、约2mol％MgO、约0.10mol％SnO₂、约0.01mol％K₂O和约0.01mol％Fe₂O₃。用于3D打印表面特征520的相连预制材料是直径为1mm的玻璃棒。并且，该玻璃棒以0.7和1.1mm的厚度打印在基板510上。在对表面特征520进行3D打印的过程中，施加到热斑1126的激光功率为55W或75W(瓦)。3D打印之前，将每块基板510预热至1150°F(620℃)，在各基板510上对特征进行3D打印之后，在1150°F(620℃)的炉子中退火。退火之后在炉内冷却过夜。

在测试的每块基板510上打印两个2D打印表面特征520。在基板510上，每个3D打印表面特征520打印至50mm长度。1mm直径的玻璃棒进入热斑1126的进料速率为3.5mm/s(毫米每秒)。

退火之后，一半样品500在下述条件下离子交换：(a)420℃4小时，盐浴组成：(b)5wt％NaNO₃+95wt％KNO₃，(c)添加0.5wt％硅酸以避免玻璃蚀刻。样品离子交换后，用去离子水对它们进行漂洗。

然后，所有离子交换样品500和所有非离子交换样品500(称作“原始打印”样品)如下所述测试ABS。将圆形加载销(直径0.325英寸)推向每个3D打印表面特征520，直至破裂。每个3D打印表面特征520至少有两个分开的区域破裂。这两个区域彼此显著远离，使得事先的破裂不影响所测试的后续区域的结合强度。样品500朝向加载销的进料速率为2mm/min(毫米每分钟)。加载销对3D打印表面特征520施加力，施加方向平行于基板510的表面，在该表面上打印了表面特征520。加载销施加的法向载荷为0.1N(牛顿)。随时间记录所测得的施加在表面特征520上的载荷。

下表1汇总了样品条件，包括基板厚度、激光功率和所用条件。

表1

样品编号	板厚度(mm)	激光功率(W)	条件
				1	0.7	55	IOX
2	0.7	55	原始打印
				3	0.7	75	IOX
4	0.7	75	原始打印
				5	1.1	55	IOX
6	1.1	55	原始打印
				7	1.1	75	IOX
8	1.1	75	原始打印

图600示出了所测的每个样品500的分离(破裂)载荷的原始数据。图600中的象限A和B显示了厚度为0.7mm的基板510的测试数据。图600中的象限C和D显示了厚度为1.1mm的基板510的测试数据。从图600可明显看出，离子交换样品500的平均分离载荷增加80％，从原始打印条件下(28个数据点)41±8N的平均破裂载荷增加到离子交换(IOX)条件下(28个数据点)的74±8N。

为证实离子交换是对样品500的ABS影响最大的工艺条件，用JMP软件[拟合模型最小二乘法(Fit Model Least Squares)，α置信水平为0.05]进行统计分析。下表2显示了该分析的结果。表2中的P值证实了离子交换相比于其他因数的显著影响。给定项目的P值(概率值)越小，影响越大。P值高于0.05属于不显著。激光功率是第二显著因素。打印线的位置和板厚度是不显著因素。

表2

项目	P值
		条件[原始打印]	<0.0001
激光功率(W)	0.0002
		条件[原始打印]*打印线	0.0178
打印线	0.2213
		板厚度(mm)	0.3788

离子交换样品500的另一突出影响是在破裂表面，3D打印表面特征520在此处破裂并离开基板510。离子交换处理样品和原始打印样品的破裂表面的表面形貌不同。对于原始打印样品，破裂表面表现出在加载销施力方向上的定向开裂。对于离子交换样品，玻璃表面表现出多面开裂。破裂表面形貌上的这种不同据信是样品离子交换产生的压缩应力区造成的。

为进一步探究设置在基板表面上的3D打印表面特征进行离子交换带来的影响，改变离子交换工艺中的盐浴化学组成和处理时间，以改变3D打印表面特征中压缩应力区的DOC(例如压缩应力区122的深度126)。用于此第二离子交换工艺的离子交换条件如下：(a)420℃8小时，(b)盐浴组成：100wt％NaNO₃，(c)添加0.5wt％硅酸以避免玻璃蚀刻。样品离子交换后，用去离子水对它们进行漂洗。

利用系统1100，同样用1mm直径的玻璃棒，在0.7mm基板上打印通过此第二离子交换工艺离子交换的3D打印表面特征，作为样品500。在对这些特征进行3D打印的过程中，施加给热斑1126的激光功率是65W。类似于样品500，每块基板在3D打印之前预热，在对表面特征进行3D打印之后，在炉子中退火。退火之后在炉内冷却过夜。

采用上面就样品500所述的相同测试方法，对通过此第二离子交换法离子交换的3D打印表面特征进行ABS表征。ABS测试结果显示，破裂载荷增加到91±13N(相对于在用于样品500的离子交换工艺条件下得到的74±8N，增加23％)。这表明，相比于原始打印样品(41±8N)，ABS总共增加122％。

因此，如本文所述对3D打印表面特征进行离子交换以引入压缩应力区，改善了3D打印表面特征与基板之间的粘结强度。这种改善的粘结强度有助于防止3D打印表面特征发生不希望的破裂，延长包括本文所公开的3D打印表面特征的玻璃制品的寿命。这种改善有利于这些玻璃制品在各种应用中的用途。

图7显示了根据一些实施方式的交通工具内饰700。交通工具内饰700包括中央控制台基底710、仪表板基底720和方向盘基底730。中央控制台基底710包括安装在平坦或弯曲表面712上的显示器714。显示器714可以是平坦或弯曲的显示器。仪表盘基底720包括安装在平坦或弯曲表面722上的显示器724。显示器724可以是平坦或弯曲的显示器。在一些实施方式中，仪表盘基底720可包括仪器板726，其也可包括平坦或弯曲的显示器。方向盘基底730包括安装在平坦或弯曲表面732上的显示器734。显示器734可以是平坦或弯曲的显示器。在一些实施方式中，交通工具内饰700可包括附加基底，如扶手、支柱、椅背、地板、头靠或门板。这些基底中的每一个基底可包括平坦或弯曲表面，所述表面包括显示器，所述显示器可以是平坦或弯曲的。交通工具内饰700的显示器可以是本文所讨论的任何显示器。并且，本文所讨论的玻璃制品可作为基板用于这些显示器。

虽然图7将交通工具内饰700显示为汽车内饰，但交通工具内饰700可以是任何类型的交通工具的内饰，如列车、航海器(船、舰、潜水艇等)和航空器(例如无人机、飞机、喷气机、直升机等)，包括人工驾驶交通工具、半自动交通工具和全自动交通工具。另外，尽管本文的描述主要涉及将所公开的玻璃制品用于交通工具显示器的用途，但应当理解，本文所讨论的各种实施方式可用于任何类型的显示器应用。例如，本文所讨论的玻璃制品可结合到具有显示器的制品(或者显示制品)[例如消费电子产品，包括移动电话、平板电脑、计算机、导航系统、可佩戴设备(例如手表等)]、建筑制品(例如窗或窗组件)或家用电器制品(例如冰箱或炉灶)中。

图8显示了根据一些实施方式包括基板810和显示器模组830的显示器800。基板810可与基板110相同或相似。基板810可设置在显示模组830的面向用户的顶表面上面。在这样的实施方式中，基板810可以是防护玻璃基板。如本文所用，术语“顶表面”或“最顶层表面”和“底表面”或“最底层表面”指示层、组件或制品的顶部和底部表面，这是就其按目的正常使用期间顶表面是面向用户的表面的取向而言的。例如，当结合到具有电子显示器的产品中时，制品、层或组件的“顶表面”是指当透过该制品、组件或层观看该电子显示器时，在此取向下该制品、层或组件的顶表面。

显示模组830设置在基板810的底表面814上方。在一些实施方式中，显示模组830可设置在基板810的底表面814上面。在一些实施方式中，显示模组830可用粘合剂结合到基板810的底表面814。在一些实施方式中，显示模组830可包括触摸功能，该触摸功能可通过基板810触及。显示模组830上所示的显示图像或内容可透过基板810看见。

在一些实施方式中，显示器800包括基板810与显示模组830之间的粘合剂层840。粘合剂层840可以是光学透明的。在一些实施方式中，粘合剂层840可设置在基板810和/或显示模组830的一部分上面。粘合剂层840的厚度可以调节，以确保显示模组830与基板810之间的层合。例如，粘合剂层840可具有约1mm以下的厚度。在一些实施方式中，粘合剂层840的厚度在200微米(μm)至500微米的范围内，包括子范围。例如，粘合剂层840的厚度可为500微米、475微米、450微米、425微米、400微米、375微米、350微米、325微米、300微米、250微米、225微米或200微米，或者在以这些值中任意两个值作为端点的范围内。

在一些实施方式中，显示模组830可包括电子显示器，例如但不限于发光二极管(LED)显示器、有机发光二极管(OLED)显示器或液晶显示器。在一些实施方式中，显示模组830可以是非电子显示设备。例如，显示模组830可以是显示静态或打印标记的显示设备。在一些实施方式中，显示模组830可包括触摸屏，如电容触摸屏。

在一些实施方式中，显示模组830可包括空接面(deadfront)显示器。空接面显示器包括表现出空接面效果的表面，根据该效果，当显示器未被从背面照亮时，该表面伪装或掩盖下面的显示特征(例如图形和/或图标)，使观看者看不见它；而当制品被从背面照亮时，则允许显示特征被看见。空接面显示器的空接面效果可用来使显示器的颜色或图案与附近组件匹配，以消除从空接面显示器到周围组件的过渡部位的可见性。当空接面显示器的材料与周围组件不同时(例如，空接面显示器由玻璃材料形成，但被皮革包覆的中央控制台包围)，这一点特别有用。例如，空接面显示器可具有木纹图案或皮革图案，这种图案可用来使显示器的外观匹配周围的交通工具内饰系统的木质或皮革组件(例如木质或皮革仪表板)，该显示器安装在该交通工具内饰系统中。

显示模组830构造成显示图形(例如图形920或图形1020)，所述图形可透过基板810的顶表面812看见。在一些实施方式中，基板810可包括一个或多个3D打印表面特征，它以与显示模组830所显示的图形互补的方式设置在基板810的顶表面812上面。在一些实施方式中，显示模组显示的图形可以是图标或可包括图标。

如本文所用，“图标”是区域、线、形状、图案、设计、图像、符号、字母、数字、标识或其组合，代表设备的一个或多个功能。当被用户激活(例如通过触摸)时，图标将产生该图标所代表的功能结果。例如，开/关图标将开启或关闭设备的电源。作为另一个例子，“音量”图标将使设备产生更大或更小的声音。

图标也可称作按钮。

如本文所用，两个对象以“互补方式”设置或定位是指这两个对象具有基本上相同的整体形状、周界形状、设计和/或图案，并在基板的相反表面上占据基本上相同的相对表面区域。在包括形成于基板内的对象(例如设置在基板内的图形)的实施方式中，这种对象的整体形状、周界形状、设计和/或图案以及相对表面区域是该对象投射到基板表面上的整体形状、周界形状、设计和/或图案以及表面区域，该表面与以互补方式设置或定位对应的对象的表面相反。

图9显示了根据一些实施方式的显示器900。显示器900构造成透过基板910显示图形920。图形920包括多个图标922。图形920的图标922包括开/关图标、气温图标、音量图标、风扇速度图标和各种A/C图标等。

显示器900的基板910包括多个3D打印表面特征930。基板910可与本文所讨论的任何基板(例如基板110)相同或相似。在一些实施方式中，一个或多个3D打印表面特征930可以与透过基板910显示的图标922互补的方式设置在基板910的顶表面上面。例如，基板910包括“-”和“+”形状的3D打印表面特征930，它们以与“-”和“+”温度图标922互补的方式设置。在一些实施方式中，一个或多个3D打印表面特征930可设置在基板910的顶表面上面，以提供图标922的触觉指示。例如，基板910包括两个C形3D打印表面特征930，它们提供音量选择键图标922和风速选择键图标922的触觉指示。作为另一个例子，基板910包括多个圆形3D打印表面特征930，它们提供多个A/C图标922和汽车图标922的触觉指示。

图10呈现了根据一些实施方式的空接面显示器1000。图10呈现了被从背面照亮从而透过所示基板1010显示图形1020时的空接面显示器1000。基板1010可与本文所讨论的任何基板(例如基板110)相同或相似，并且包括顶表面1012和与顶表面1012相反的底表面1014。图形1020可设置在基板1010的底表面1014上面和/或基板1010内，使得可透过顶表面1012看见图形1020。图形1020可包括一个或多个图标1022，当空接面显示器1000被从背面照亮时，可透过顶表面1012看见这些图标。在一些实施方式中，图形1020可包括多个分开的图形。

空接面显示器1000包括设置在底表面1014上方的空接面组件1040。空接面组件1040包括多个层，用于产生空接面效果。例如，空接面组件1040可包括半透明层、对比层、颜色层和/或不透明层，如2018年9月12日提交的国际申请第PCT/US18/50772号所述，其内容通过参考完整地结合于此。

空接面显示器1000还包括至少一个设置在基板1010顶表面1012上的3D打印表面特征1030(如虚线所示)。在一些实施方式中，3D打印表面特征1030可以与全部或部分图形1020(例如图形1020的图标1022)互补的方式设置在顶表面1012上面。例如，空接面显示器1000包括3D打印表面特征1030，它们以与大致圆形的音量或滚动图标1022互补的方式设置。作为另一个例子，空接面显示器1000包括以与四个箭头图标1022互补的方式设置的3D打印表面特征。3D打印表面特征1030为用户在触摸顶表面1012时产生触感，同时保持空接面显示器1000未被从背面照亮时顶表面1012上的空接面材料的预想外观(例如碳纤维、不锈钢、木材等)。

图11显示了根据一些实施方式用于打印3D表面特征的系统1100。系统1100可用于在基板表面上对本文所讨论的任何表面特征进行3D打印，使得3D打印表面特征如本文所讨论在接触界面处附接于表面。系统1100包括进料系统1101，其布置在构建板1102上方。进料系统1101和构建板1102之间的区域可称作构建区1104。进料系统1101可操作用于将相连预制材料1106给送到构建区1104。在一些实施方式中，进料系统1101可操作用于将多个相连预制材料1106给送到构建区1104。相连预制材料1106可整体或部分包含任何合适的玻璃或玻璃陶瓷材料，包括本文所述的玻璃和玻璃陶瓷材料。

在一些实施方式中，管、杆、纤维或棒的直径可在100μm至7mm的范围内。在一些实施方式中，薄的片和带的厚度可在10μm至7mm的范围内。预制材料1106的长度可以变化。在一些实施方式中，预制材料1106包含玻璃或玻璃陶瓷。在一些实施方式中，预制材料1106可包含除玻璃和玻璃陶瓷以外的粘弹性材料，或者可包含复合材料，该复合材料包括粘弹性材料作为一个组分。

进料系统1101可包括一对进料轮1108A、1108B，用于使预制材料1106在朝向构建区1104的方向前进。在一些实施方式中，进料系统1101可包括引导管1110，用于将预制材料1106引导到构建区1104。在一些实施方式中，引导管1110具有内部纵向通道，其经对准用于接收来自进料轮1108A、1108B的预制材料1106。引导管1110可具有带进料出口1118的引导尖端1116，进料出口1118的尺寸和形状容纳预制材料1106的横截面，这可实现将预制材料1106精确地递送到构建区1104。进料出口1118，或者预制材料1106从进料系统1101出来并进入构建区1104的任何位置，可称作进料系统1101的进料出口。

在一些实施方式中，预制材料1106可为能够包绕卷轴的形式。在这样的实施方式中，进料轮1108A、1108B可根据需要从卷轴拉出所需长度的预制材料1106。在一些实施方式中，预制材料1106可以带的形式运送到进料系统1101。在一些实施方式中，进料轮1108A、1108B之间的间距1114(即预制材料1106在进料轮1108A、1108B之间通过的地方)可调节，使得进料轮1108A、1108B能够给送不同直径或厚度的预制材料至引导管1110。引导管1110和引导尖端1116可与其他引导管和引导尖端互换，以运送不同直径或厚度的预制材料至构建区1104。

在一些实施方式中，构建板1102可安装在定位系统1120上。在一些实施方式中，定位设备1120能够使构建板1102沿着三个正交方向(即沿着X、Y和Z轴)平移。作为一个例子，定位系统1120可包括使构建板1102沿着Z轴平移的Z平台1122，以及使构建板1102在XZ平面中平移的XY平台1124。定位系统1120将在三个正交方向上实现构建板1102与进料出口1118之间的相对运动。代替将构建板1102安装到定位系统1120上，或者除了将构建板1102安装到定位系统1120上之外，可将进料系统1101安装到分开的定位系统上，使得进料出口1118相对于构建板1102的位置可以调节。然而，相对于进料出口1118移动构建板1102会更方便。一般而言，可以采用能在三个正交方向中的任何方向实现构建板1102与进料出口1118之间的相对运动的任何方法。进料出口1118与构建板1102之间的相对运动将能实现以所需图案将预制材料1106沉积到构建板1102上。

在一些实施方式中，在构建区1104，在进料出口1118与构建板1102之间产生热斑1126。在一些实施方式中，热斑1126可与进料出口1118对齐，使得预制材料1106在从进料出口1118到达构建板1102之前穿过热斑1126。在一些实施方式中，可通过热斑1126将预制材料1106选择性加热到粘性状态。术语“选择性加热”是指被分配到构建区1104中的全部预制材料1106或者被分配到构建区1104中的预制材料1106的仅选定区段可被加热到粘性状态。这也意味着热斑1126必须可控。例如，应当能打开或关闭热斑1126或者控制热斑1126的温度和尺寸。在一些实施方式中，预制材料1106可被热斑1126选择性加热到该材料的退火点与高至工作点之间的温度。如本文所用，术语“工作点”是指玻璃或玻璃陶瓷具有约10⁴泊的粘度的温度。

热斑1126通过将至少一个能量源(包括但不限于至少一条激光束)导向构建区1104。在一些实施方式中，热斑1126用来自激光输送系统(一般性地用附图标记1134标示)的一条或多条激光束产生。例如，图11显示，在一些实施方式中，可用两条激光束1128A、1128B来产生热斑1126。激光束1128A、1128B从相反方向接近构建区1104。这种相反的激光束会有助于在热斑1126处沿着预制材料1106的直径或厚度均匀加热。在一些实施方式中，激光输送系统1134提供的激光束1128A、1128B可以是高斯光束，激光束1128A、1128B在热斑1126处的光束直径可以控制。在一些实施方式中，每条激光束1128A、1128B的光束直径可在1-2倍于被热斑1126加工的预制材料1106的厚度的范围内。在一些实施方式中，系统1100可包括不止两条激光束1128A、1128B。例如，系统1100可包括四条以上或六条以上的激光束1128。更多的激光束1128可有助于形成更均匀的热斑1126。在有四条激光束1128的实施方式中，系统1100可包括两对反向激光束1128。在有六条激光束1128的实施方式中，系统1100可包括三对反向激光束1128。在一些实施方式中，激光束128可在彼此沿径向均匀间隔开的方向上接近构建区1104。例如，有四条激光束1128的系统1100可包括两对反向激光束1128，每条激光束1128与相邻激光束1128沿径向间隔90度。

在一些实施方式中，热斑1126可将预制材料1106加热到粘性状态，其具有10⁴泊至10^7.6泊的范围(包括子范围)内的粘度。例如，粘度可以是10⁴泊、10⁵泊、10⁶泊、10⁷泊或10^7.6泊，或者以这些值中任意两个值作为端点的范围内的粘度。在这些范围中的任何范围内的粘度可以导致具有期望的尺寸(例如期望的最小接触尺寸132)的接触界面(例如，接触界面130)。通过控制接触界面的尺寸，可以针对接触界面的最小接触尺寸与3D打印表面特征的压缩应力区的DOC之间的期望关系优化接触界面。通常，较低的粘度将增加3D打印表面特征与基板之间的接触界面的面积。

在一些实施方式中，当预制材料1106被给送通过构建区1104时，其粘度可以变化。在这样的实施方式中，该粘度可以在以上讨论的任何其他范围内变化。可以通过改变激光束1128A/B的总输入能量量来改变预制材料1106的粘度。总输入能量至少由以下各项限定：激光束1128A/B的激光功率、激光束1128A/B的激光束直径、构建板1102(即基板)的移动速度以及相连预制材料1106的进料速率。因此，可以通过改变激光束1128A/B的激光功率、激光束1128A/B的激光束直径、构建板1102(即基板)的移动速度以及相连预制材料1106的进料速率来改变预制材料1106的粘度。

图12A和12B示出了根据一些实施例的激光输送系统1134和1134'。在图12A中，激光输送系统1134包括产生激光束1138的激光源1136。如果预制材料1106由玻璃或玻璃陶瓷制成，则激光源1136可以是能够产生红外激光束的红外激光器，例如CO₂激光器等。通常，激光源1136应该能够产生在预制材料1106将吸收的波长范围内的激光束，以允许将预制材料1106选择性地加热到粘性状态。例如，CO₂激光器发射在玻璃吸收范围内的波长，并可用于玻璃材料的加工。布置分束器1140以将激光束1138分成沿不同方向(例如沿正交方向)行进的两条分离的激光束1128A、1128B。在图12A所示的布置中，第一激光束1128A通过反射镜1144、1146被引导到聚焦透镜1142，并且聚焦透镜1142将第一激光束1128A聚焦到构建区1104中。类似地，第二激光束1128B通过反射镜1150、1152、1154被引导到聚焦透镜1148，聚焦透镜1148将第二激光束1128B聚焦到构建区1104中。聚焦的激光束1128A、1128B形成热斑1126，在热斑1126中可以将预制材料1106选择性地加热到粘性状态。

在激光输送系统1134’中，光束组合器1155A将第一激光束1128A与次级激光束1156A组合。使用反射镜1144、1146和聚焦透镜1142将组合的激光束1128A’引导并聚焦到构建区1104中。可以通过次级激光源1158A产生次级激光束1156A。在一些实施方式中，次级激光束1156A可以具有与第一激光束1128A不同的波长。例如，次级激光束1156A可以在预制材料1106将不吸收(或明显吸收)的波长范围内，而第一激光束1128A可以在预制材料1106吸收的波长范围内。在一些实施方式中，次级激光束156A具有可见光范围(约380nm至约700nm)内的波长，而第一激光束1128A具有红外光范围内的波长。在这样的实施方式中，次级激光源1158A可以是氦氖(HeNe)激光器或其他合适的可见光激光器。将可见激光束1156A与不可见激光束1128A组合将产生可见的组合激光束1128A'。这可以帮助将不可见光激光束1128A与将要产生热斑1126的目标位置对准。可见激光束1156A通常不会对热斑1126的温度产生任何显著影响。

类似地，光束组合器1155B将第二激光束1128B与次级激光束1156B组合，并且使用反射镜1152、1154和聚焦透镜1148将组合的激光束1128B'引导并聚焦到构建区1104中。可以通过次级激光源1158B产生第二激光束1156B。次级激光束1156B和次级激光源1158B可以具有与以上针对次级激光束1156A和次级激光源1158B所述的相同特性。

激光输送系统1134、1134’可具有各种变化形式。一种可能的变化形式是使用分离的激光源来产生分离的激光束1128A、1128B，即不是将单条激光束1138分成两条分离的激光束1128A、1128B。另一种可能的变化形式是使用光束整形器将聚焦到构建区1104中的激光束1128A、1128B(或组合光束1128A′、1128B′)整形为非圆形，例如矩形或椭圆形。当预制材料1106是扁平纤维或者预制材料1106相对于激光束的侧面是平坦的时候，这种非圆形形状可能是有用的。另一变化形式是使用多于两条的激光传输路径来将激光束输送到预制材料1106。如果预制材料1106是薄片或与激光束(或组合光束)的光斑尺寸相比具有相对较大的宽度，则这种变化形式可能是有用的。如图12C所示，激光束可以沿着多条光束路径1160A1、1160A2、1160A3输送到预制材料1106的一侧，并且沿着多条光束路径1160B1、1160B2、1160B3输送到预制材料1106的另一侧。出于说明的目的，在预制材料1106的每一侧示出了三条光束路径。通常，可以根据需要使用任意数量的光束路径以确保在预制材料1106的整个宽度上均匀地加热预制材料1106。采用与图11中相同的坐标系统，将预制材料1106的宽度取为沿Y轴的尺寸。

回看图11，在构建区1104中，在进料出口1118和构建板1102的构建表面1130(即顶表面)之间的选定位置形成热斑1126。较佳的是，不在构建板1102的构建表面1130上或构建板1102内形成热斑1126，因为这会导致构建板1102受到不希望的加热和/或烧蚀。在一些实施方式中，选择激光束的掠射角，即激光束1128A、1128B与构建板1102的构建表面1130之间的角度，使得激光束1128A、1128B不会入射到构建板1102的构建表面1130上。这是为了避免在构建板1102的构建表面1130上或在构建板1102内形成热斑。激光束1128A、1128B可以与构建表面1130平行或成小角度(近似平行)，以避免入射到形成板1102的构建表面1130。适当的小角度可以由几何形状确定。

在一些实施方式中，热斑1126与构建表面1130之间的距离可在被递送通过热斑1126的预制材料1106的厚度(或直径)的1/3至1倍之间变化。通常，热斑1126与构建表面1130之间的距离将取决于沉积在构建表面1130上的各层预制材料之间所需的粘合表面的类型。构建表面1130与3D结构的第一层之间的界面是“粘合表面”。3D结构的各层之间的每个边界也构成了“粘合表面”。

加热器1132可以定位在构建板1102附近，以在构建板1102周围形成受控的热环境。受控的热环境可以允许形成板1102保持在特定温度范围内，同时在形成板1102上沉积预制材料1106。通过防止材料快速冷却，特别是在材料是玻璃或玻璃陶瓷的情况下，受控的热环境可以使沉积在构建板1102上的材料中的应力最小化。在一些实施方式中，构建板1102可以由玻璃制成，并且加热器1132可以将构建板1102的温度基本上保持在玻璃的退火点(即，玻璃达到10^13.4泊的粘度时的温度)。“基本上”可表示例如玻璃退火点的+/-20℃以内。在一些实施方式中，构建板1102可以由玻璃陶瓷制成，并且加热器1132可以将构建板1102的温度刚好保持在玻璃陶瓷的烧结点以下。例如，玻璃陶瓷构建板可保持在比烧结点低0.1-10℃。另一种可能性是控制构建板1102的温度，以使构建板1102与沉积在构建板1102上的材料之间的温度差最小。

在一些实施方式中，如果预制材料1106是中空纤维，则压力源1162或真空源1164可以连接到预制材料1106。合适的控制阀1163可以确定压力源1162和真空源1164中的哪一个被连接到预制材料1106。在将预制材料1106给送到构建区1104中的同时，压力或真空可以被选择性地施加到预制材料1106的中空芯，以芯相应地膨胀或坍缩。通常，中空芯的膨胀或坍缩将在形成区1104中发生，其中预制材料1106将处于这样的温度，在该温度下，预制材料1106能因热斑1126的加热而成形。该过程将允许在构建板1102上沉积一段预制材料1106之前，对该段预制材料1106进一步成形。

根据一些实施方式用于打印3D表面特征的方法可以包括描述一组对象层，这些层可以一个堆叠在另一个之上以形成3D表面特征。该组对象层包含至少两个对象层。每个对象层可以是3D表面特征的横截面切片。每个对象层的描述都包括构造该对象层所需的几何数据。根据对每个对象层的描述，可以确定层的形状和层中的特征。特征可以是，例如，局部深度的孔、通孔、通道、空隙、刻痕等。该描述可以包括其他信息，例如对象层的厚度。

在一些实施方式中，通过使用合适的绘图或图示工具绘制3D表面特征的每个对象层，可以将3D表面特征描述为一组对象层。每个对象层都可以正好在构建该对象层之前或在构建该对象层时绘制，或者可以同时绘制所有对象层并存储以供以后使用。

在一些实施方式中，可通过使用CAD软件(或一般而言，实体建模软件)构建3D表面特征的模型，将3D表面特征描述为一组对象层。CAD软件可以输出一个.stl文件，其中包含3D表面特征的细分模型(tessellated model)。该细分模型是代表CAD模型表面的三角形阵列。.stl文件将包含这些三角形的顶点坐标和指示每个三角形法线的指数。可以使用合适的切片软件将细分模型切片为多个层，其中每个切片将代表3D表面特征的对象层。

在一些实施方式中，可通过扫描3D表面特征的原型并使用合适的软件系统从扫描的图像中导出对象层的定义，将3D表面特征描述为一组对象层。

用于打印3D表面特征的方法可以包括确定将在形成特征的一个或多个层中使用的预制材料的类型。用于打印3D表面特征的方法可以包括利用层的几何数据以及要在形成层时使用的预制材料的类型来确定层的材料沉积图案。

用于打印3D表面特征的方法可以包括针对一个或多个层确定构建板1102与进料出口1118之间的相对运动，以形成该层的材料沉积图案。用于打印3D表面特征的方法可以包括：针对一个或多个层中的每一层，基于预制材料类型确定形成热斑1126所需的激光功率，并基于预制材料的类型和材料沉积图案、预制材料沉积期间的“沉积距离”以及预制材料沉积期间的热斑距离确定预制材料1106进入构建区1104的进料速率。“沉积距离”是预制材料从进料出口1118到达构建表面1130或到达构建表面1130上最高对象层的垂直距离。可以在沉积每个对象层之前设置沉积距离，并且可以在沉积每个对象层的过程中改变沉积距离，以实现对象层的规定厚度轮廓或在对象层之间获得期望的结合表面。“热斑距离”是热斑1126与构建表面1130或构建表面1130上最高对象层之间的垂直距离。在一些实施方式中，可以选择热斑距离和激光功率，以在采用玻璃或玻璃陶瓷预制材料工作时实现完全透明。例如，如果将热斑1126的温度(由形成热斑1126采用的激光功率确定)设置为刚好低于预制玻璃的工作点，例如低于工作点5至10℃，则可以实现完全透明的玻璃，热斑距离为预制玻璃直径(或厚度)的1/3至1倍。

系统1100可以包括控制器1170，其利用“构建数据”(即对对象层的描述和其他相关数据，例如，如上所述的预制材料类型、预制材料的进料速率、激光功率、沉积距离等)来管理3D表面特征的构建。控制器1170可以从合适的存储器中读取构建数据，或者可以根据需要从应用程序或通过用户输入来接收构构建数据。控制器1170可以做出各种决定，确定系统1100何时向何处发送命令信号。控制器1170可以将信号发送到进料系统1101，以规定的进料速率将一种或多种预制材料给送到构建区1104中。控制器1170可以将信号发送到激光输送系统1134，以合适的功率水平输送激光束1128A、1128B，以获得热斑1126。在沉积预制材料1106期间，控制器1170可以将信号发送到定位系统1120，以适合于正在构建的对象层的特定图案相对于进料出口1118移动构建表面1130。控制器1170还可将信号发送到定位系统1120以调节沉积距离。控制器1170还可以向控制阀1163发送信号，以将压力源1162或真空源1164连接到预制材料1106。控制器1170还可以向加热器1132发送信号，以将构建表面1130保持在一定温度。系统1100可以包括在控制器1170和其他系统组件之间的适当的通信链路。经由控制器1170控制定位系统1120的替代方案是将定位系统1120连接至绘图工具。在这样的实施方式中，当绘制对象层时，绘制动作可以转换为构建表面1130和进料出口1118之间的相对运动。

为了使用系统1100构建目标层，在进料出口1118和构建表面1130之间形成热斑1126。输送到热斑1126的激光功率将取决于用于构建目标层的预制材料。热斑距离(即热斑1126与构建表面1130之间的距离)和沉积距离(即进料出口1118与构建表面1130之间的距离)被设置为预定值，其可以基于构建数据。例如，如果形成完全透明的玻璃表面特征，则热斑距离可以在预制材料的厚度(或直径)的1/3至1倍的范围内。

进料系统1101用于以适合于对象层的进料速率将选择的预制材料1106给送到构建区1104中。基于对象层的构建数据选择预制材料1106。出于说明的目的，预制材料1106可以由玻璃制成。在不被认为是限制性的一个示例中，玻璃可以选自康宁EXG、714AVC、大猩猩玻璃、二氧化硅和派热克斯(pyrex)玻璃。可以基于预制材料1106的类型和对象层的材料沉积图案来选择预制材料1106进入构建区1104的进料速率。进料速率还可以与热斑1126处的预制材料的期望粘度相关联。在一些实施方式中，进料速率(其可与进料轮1108A、1108B的旋转速度有关)可以在1mm/s(毫米每秒)至5mm/s的范围内。在某些情况下，可能需要一个以上的预制材料1106来能完成对象层。在这种情况下，可以按照在构建数据中规定的预定顺序将所需的预制材料送入构建区域1104。在使用多个预制材料的情况下，对预制材料的材料类型、横截面形状和尺寸的选择有一定自由度，从而使对象层的打印非常复杂。

进入构建区1104的每个预成型材料1106在热斑1126处被选择性地加热到粘性状态(或加热到预制材料的退火点至工作点之间的温度)。在一些实施方式中，对于上面列出的玻璃，可以使用10W到45W的激光功率范围来形成热斑1126。在一些实施方式中，激光功率可以在10W到80W的范围内，包括子范围。例如，激光功率可以是10W、15W、20W、25W、30W、35W、40W、45W、50W、55W、60W、65W、70W、75W或80W，或者在以这些值中任意两个值作为端点的范围内。然后，将被选择性加热的预制材料1106按照对应于对象层的材料沉积图案沉积在构建板1102的构建表面1130上。

出于说明的目的，图13示出了预制材料1106穿过沉积距离(即进料出口1118与构建表面1130之间的距离)，通过热斑1126，并且沉积在构建板1102的构建表面1130上。进料出口1118与构建板1102之间的相对运动控制预制材料1106如何被放置在构建表面1130上，以形成用于目标层的期望材料沉积图案。应当注意，进料出口1118的任何平移将需要与激光束1128A、1128B的焦点同步，以使得由激光束1128A、1128B产生的热斑1126与进料出口1118对准。如果通过限制进料出口1118与构建板1102之间的相对运动来相对于进料出口1118移动构建板1102，则可以不必调整热斑1126的位置或激光束1128A、1128B的聚焦位置。

在一些实施方式中，在完成用于目标层的材料沉积图案之后，可以在沉积在构建板1102上的材料中形成特征以完成目标层。形成的特征将取决于对象层的结构。特征可以是部分深度的孔、通孔、空隙、通道、刻痕等。

在一些实施方式中，在完成3D表面特征的打印之后，可以对3D表面特征进行退火，以防止在特征的本体内部存在任何残余应力。如果3D表面特征由玻璃或玻璃陶瓷制成，则这可能是有用的步骤。对于玻璃，退火过程可包括加热3D表面特征，直到温度达到粘度为10¹³泊的退火温度(也称为退火点)，此时玻璃仍然很难变形，但足够柔软以松弛应力。然后，对3D表面特征进行均热处理，直到其通体温度均匀。此步骤所需的时间根据玻璃类型和表面特征的最大厚度变化。然后，以预定速率缓慢冷却表面特征，直至其温度低于应变点(粘度为10^14.5泊)。在此之后，可安全地将温度降至室温，降温速率受玻璃的热容、厚度、热导率和热膨胀系数限制。退火过程完成后，可将表面特征切至合适尺寸、钻孔或抛光。

在一些实施方式中，如果不需要构建板1102作为最终玻璃制品的一部分，则可以采取额外的步骤将3D表面特征与构建板1102分开。为此，一种可能的方法是用与3D表面特征的材料(或用于构建3D表面特征的预制材料)不同的材料制作构建板1102，然后通过选择性蚀刻构建板1102来将构建板1102与3D表面特征分开。在一些实施方式中，构建板1102可以由可溶于选定的溶剂的玻璃制成，并且3D表面特征可以由不溶于该选定的溶剂的玻璃或玻璃陶瓷制成。在这样的实施例中，可以通过将构建板1102溶解在该选定的溶剂中来从3D表面特征移除构建板1102。另一种可能的方法是通过诸如研磨、抛光等机械加工技术将构建板1102与3D表面特征分离。

用于构建本文讨论的3D表面特征的预制材料可以是透明玻璃或玻璃陶瓷，这将能够构建透明的3D玻璃或玻璃陶瓷表面特征。可以在打印的3D表面特征中保留预制材料的透明度，因为在构建对象层时，该打印方法避免使用粘合剂和粉末，也就是说，3D表面特征的透明度在名义上与用于构建3D表面特征的预制材料的透明度相同。在一些实施方式中，如果利用分光光度计通过一块1.0mm厚的材料测量，3D表面特征在390nm至700nm的波长范围内具有80％以上的平均透射率，则可以认为是透明的。在一些实施方式中，如果通过3D表面特征的可见度没有光学畸变，则可以认为3D表面特征是透明的。在一些实施方式中，如果沿着3D表面特征的一个或多个轴没有可见的界面，则可以认为3D表面特征是透明的。

由于用来构建3D表面特征的一种或多种预制材料是光滑的和/或由于3D表面特征的火焰抛光，由上述方法和系统制成的3D表面特征也可以是光滑的。在一些实施方式中，可以使用激光束进行火焰抛光。如果预制材料已经固结，则通过本文所述的方法和系统制成的3D表面特征将不需要烧结，这将避免通常使用松散粉末作为原料的3D打印方法观察到的零件收缩。

在一些实施方式中，可以调节3D打印表面特征的端点(例如，端点127)处的边缘几何形状，以形成与端点之间的3D打印表面特征的横截面形状不同的边缘几何形状。这样的边缘几何形状可以具有期望的美学和/或触觉特性。可以通过以下方式调节3D打印表面特征的端点处的边缘几何形状：(i)改变平台速度(例如，图11中XY平台1124和/或Z平台1122的速度)；(ii)改变平台方向(例如，图11中XY平台1124和/或Z平台1122的方向)；(iii)在打印过程中相连预制材料的向下进料(例如，使用图11中所示的进料系统1101以各种速度给送相连预制材料1106)；(iv)在打印过程中改变构建区(例如构建区1104)中相连预制材料的粘度；或(v)(i)-(iv)中一项或多项的组合。

图14A-14D是根据一些实施方式的一些示例性边缘几何形状的图像。图像1400示出了具有钩状边缘几何形状1402的3D打印表面特征。图像1410示出了具有凸起边缘几何形状143的3D打印表面特征。图像1420示出了具有倾斜边缘几何形状1422的3D打印表面特征。图像1430示出了具有圆化边缘几何形状1432的3D打印表面特征。

方面(1)涉及一种玻璃制品，包含：包含表面的基板；设置在所述表面上的3D打印表面特征，所述3D打印表面特征在所述3D打印表面特征与所述表面之间的接触界面处附接到所述表面，且所述3D打印表面特征包含玻璃或玻璃陶瓷；所述3D打印表面特征的外周表面处的压缩应力区；以及所述压缩应力区内部的中心张力区。

方面(2)涉及方面(1)的玻璃制品，其中所述玻璃包含可离子交换的玻璃材料。

方面(3)涉及方面(1)的玻璃制品，其中所述玻璃陶瓷包含可离子交换的玻璃陶瓷材料。

方面(4)涉及方面(1)-(3)中任意一个方面的玻璃制品，其中3D打印表面特征包含相连预制材料。

方面(5)涉及方面(1)-(4)中任意一个方面的玻璃制品，其中所述接触界面具有最小接触尺寸，所述压缩应力区具有最大深度，所述最大深度在与外周表面正交的方向上从外周表面向内测量，且所述最小接触尺寸比压缩应力区的最大深度大至少三倍。

方面(6)涉及方面(1)-(5)中任意一个方面的玻璃制品，其中所述最小接触尺寸比压缩应力区的最大深度大至少四倍。

方面(7)涉及方面(1)-(6)中任意一个方面的玻璃制品，其中所述压缩应力区具有400MPa以上的压缩应力。

方面(8)涉及方面(1)-(6)中任意一个方面的玻璃制品，其中所述压缩应力区具有500MPa以上的压缩应力。

方面(9)涉及方面(1)-(6)中任意一个方面的玻璃制品，其中所述压缩应力区具有700MPa以上的压缩应力。

方面(10)涉及方面(1)-(9)中任意一个方面的玻璃制品，其中所述压缩应力区具有10微米以上的最小深度。

方面(11)涉及方面(1)-(9)中任意一个方面的玻璃制品，其中所述压缩应力区具有20微米以上的最小深度。

方面(12)涉及方面(1)-(11)中任意一个方面的玻璃制品，其中所述基板的表面包括可离子交换玻璃材料或可离子交换玻璃陶瓷材料。

方面(13)涉及方面(1)-(12)中任意一个方面的玻璃制品，其中所述基板在表面处包含压缩应力区。

方面(14)涉及方面(1)-(13)中任意一个方面的玻璃制品，其中所述基板表面处的压缩应力区和所述3D打印特征的外周表面处的压缩应力区是连续压缩应力区的组成部分。

方面(15)涉及方面(1)-(14)中任意一个方面的玻璃制品，其包含设置在3D打印表面特征上的涂料层。

方面(16)涉及方面(1)-(15)中任意一个方面的玻璃制品，其包含颜色层。

方面(17)涉及方面(16)的玻璃制品，其中所述颜色层设置在基板的底表面上，该底表面与其上设置有3D打印表面特征的表面相背。

方面(18)涉及方面(1)-(17)中任意一个方面的玻璃制品，其中所述3D打印表面特征包含有色玻璃或有色玻璃陶瓷。

方面(19)涉及方面(1)-(18)中任意一个方面的玻璃制品，其中所述基板是弯曲基板。

方面(20)涉及方面(1)-(19)中任意一个方面的玻璃制品，其中所述3D打印表面特征与所述基板之间在接触界面处的接触角小于135度。

方面(21)涉及一种制备玻璃制品的方法，所述方法包括：在基板表面上进行玻璃或玻璃陶瓷特征的3D打印；并且在3D打印玻璃或玻璃陶瓷特征的外周表面处形成压缩应力区。

方面(22)涉及方面(21)的方法，其中所述玻璃或玻璃陶瓷特征包含可离子交换的玻璃材料或可离子交换的玻璃陶瓷材料。

方面(23)涉及方面(21)或方面(22)的方法，其中所述形成压缩应力区包括对基板表面上的3D打印玻璃或玻璃陶瓷特征进行离子交换。

方面(24)涉及方面(21)-(23)中任意一个方面的方法，其中所述玻璃或玻璃陶瓷表面特征包含相连预制材料。

方面(25)涉及方面(21)-(24)中任意一个方面的方法，其中：在基板表面上进行玻璃或玻璃陶瓷特征的3D打印的步骤在3D打印玻璃或玻璃陶瓷表面特征与表面之间的接触界面处将3D打印玻璃或玻璃陶瓷表面特征附接到表面上，其中接触界面具有最小接触尺寸，压缩应力区具有最大深度，该最大深度在与外周表面正交的方向上从外周表面向内测量，且最小接触尺寸比压缩应力区的最大深度大至少三倍。

方面(26)涉及方面(25)的方法，其中所述最小接触尺寸比压缩应力区的最大深度大至少四倍。

方面(27)涉及方面(21)-(26)中任意一个方面的方法，其中3D打印包括：在位于进料出口与基板之间的构建区产生热斑；按预定顺序将一种或多种预制材料经进料出口进料到构建区，并利用热斑选择性地将所述一种或多种预制材料加热到粘性状态。

方面(28)涉及方面(27)的方法，其中产生热斑的步骤包括将至少一个能量源导入构建区。

方面(29)涉及一种制备玻璃制品的方法，所述方法包括：在位于进料出口与基板之间的构建区产生热斑，其中产生热斑包括将至少一个能量源导入构建区；

将相连预制玻璃或玻璃陶瓷材料经进料出口进料到构建区，利用热斑选择性地将预制材料加热到粘性状态，所述粘性状态具有10⁴泊至10^7.6泊的粘度；通过以下步骤在基板表面上形成表面特征：从构建区沉积一部分预制材料到表面上，在沉积过程中在表面与进料出口之间造成相对运动，使得第一部分预制材料形成表面特征。

方面(30)涉及方面(29)的方法，包括在进料过程中改变预制材料的粘度。

方面(31)涉及方面(29)的方法，其中所述至少一个能量源包括至少一条激光束，其中所述预制材料的粘度通过改变所述至少一条激光束的总输入能量来改变，其中总输入能量至少通过以下各项限定：所述至少一条激光束的激光功率，所述至少一条激光束的激光束直径，所述基板的移动速度，所述相连预制玻璃或玻璃陶瓷材料的进料速率。

方面(32)涉及方面(29)或方面(30)的方法，其中通过改变预制材料的进料速率来改变预制材料的粘度。

方面(33)涉及方面(29)-(31)中任意一个方面的方法，其中在基板表面上形成表面特征的步骤在基板与表面特征之间产生接触界面，所述接触界面包括小于135度的接触角。

方面(34)涉及一种交通工具内饰，包括：交通工具基底；以及安装在交通工具基底上的显示器，所述显示器包括设置在基板底表面上的显示模组，所述基板包括：设置在与基板底表面相背的基板顶表面上的3D打印表面特征，所述3D打印表面特征在3D打印表面特征与第二表面之间的接触界面处附接到所述顶表面，并且所述3D打印表面特征包含：玻璃或玻璃陶瓷、3D打印特征的外周表面处的压缩应力区和压缩应力区内部的中心张力区。

方面(35)涉及方面(34)的交通工具内饰，其中所述显示器模组构造成显示可透过基板顶表面观看的图形，其中3D打印表面特征以与所述图形互补的方式设置在基板顶表面上。

方面(36)涉及方面(35)的交通工具内饰，其中所述图形包含图标。

方面(37)涉及方面(34)-(36)中任意一个方面的交通工具内饰，其中所述交通工具基底包括中央控制台、仪表盘、方向盘、扶手、支柱、椅背、地板、头靠或门板。

除非另有表述，否则都不旨在将本文所述的任意方法理解为需要使其步骤以具体顺序进行。因此，当方法权利要求实际上没有陈述为其步骤遵循一定的顺序或者其没有在权利要求书或说明书中以任意其他方式具体表示步骤限于具体的顺序，都不旨在暗示该任意特定顺序。此外，如本文所用，冠词“一个/一种”意在包括一个或多个组分或要素，不能误解为仅有“一个/一种”。

对本领域技术人员显而易见的是，在不背离所公开的实施方式的精神或范围的情况下，可以做出各种改进和变化。因为本领域的技术人员可以想到所述实施方式的融合了所公开实施方式的精神和实质的各种改良组合、子项组合和变化，应认为所公开的实施方式包括所附权利要求书范围内的全部内容及其等同内容。

如本文所用，术语“或”是包括性的。更具体地说，短语“A或B”是指“A、B或A和B两者”。举例而言，排他性的“或”在本文中用诸如“A或B”和“A或B中的一个”之类的术语表示。

描述要素或组分的不定冠词“一个”和“一种”表示存在这些要素或组分中的一个/一种或至少一个/一种。尽管通常使用这些冠词来表示所修饰的名词是单数名词，但如本文所用，冠词“一个”和“一种”也包括复数，除非在特定情况下另有说明。类似地，除非在特定情况下另有说明，否则，本文中使用的定冠词“该”也表示所修饰的名词可以是单数或复数。

如权利要求书中所用，“包含”是开放性过渡语。过渡语“包含”之后的要素的列表是非排他性的列表，使得除了列表中具体列举的那些要素之外，还可以存在其他要素。如权利要求书中所使用，“基本上由……组成”或“基本上由...构成”将材料的组成限制为指定的材料，以及不实质上影响材料的基本新颖特性的材料。如权利要求书中所使用，“由……组成”或“全部由……构成”将材料的组成限制为指定的材料，并且排除了未指定的任何材料。

术语“其中”用作开放式过渡语，以引入对结构的一系列特征的叙述。

在本文引述数值范围(包括上限值和下限值)的情况下，除非在具体情形中另有说明，该范围意在包括其端值以及该范围内的所有整数和分数。当限定范围时，权利要求的范围非意在限于所述具体数值。此外，当以范围、一个或多个优选范围或者优选上限值和优选下限值的清单形式给出数量、浓度或其他数值或参数时，这应理解为具体公开了由任意范围上限或优选值与任意范围下限或优选值以任何数值对组成的所有范围，无论这样的数值对是否单独公开。最后，当用术语“约”描述数值或范围端点时，该公开内容应理解为包括所指的具体值或端点。不管说明书中的数值或范围端点是否引述“约”，该数值或范围端点意在包括两种实施方式：一种受“约”修饰，另一种不受“约”修饰。

如本文所用，术语“约”意指数量、尺寸、范围、配方、参数及其他量值和特征不是也不必是精确的，而是可以根据需要为大致的和/或更大或更小，根据需要反映出容限、转换因数、四舍五入、测量误差等，以及本领域技术人员所知的其他因数。

本文所用的术语“基本上”、“实质上”及其变体意在指明所述特征等同于或大致等同于一个数值或一种描述。例如，“基本上平坦”的表面意在指明平坦的或大致平坦的表面。而且，“基本上”意在指明两个数值相等或大致相等。在一些实施方式中，“基本上”可指彼此相差约10％的数值，如彼此相差约5％或彼此相差约2％的数值。

上面已经借助于功能性构件描述了本申请的实施方式，所述功能性构件用于例示规定的功能及其关系的实现。为了描述的方便，在这里已经任意定义了这些功能性构件的边界。只要适当执行规定的功能及其关系，就可以限定其他边界。

应当理解，本文所使用的措词或术语是出于描述的目的而非限制。本公开的广度和范围不应受到任何上述示例性实施方式的限制，而应根据所附权利要求及其等同内容来限定。

Claims (37)

1.一种玻璃制品，其包含：

包含表面的基板；

设置在所述表面上的3D打印表面特征，所述3D打印表面特征在所述3D打印表面特征与所述表面之间的接触界面处附接到所述表面，且所述3D打印表面特征包含：

玻璃或玻璃陶瓷，

所述3D打印表面特征的外周表面处的压缩应力区；以及

所述压缩应力区内部的中心张力区。

2.根据权利要求1所述的玻璃制品，其中所述玻璃包含可离子交换的玻璃材料。

3.根据权利要求1所述的玻璃制品，其中所述玻璃陶瓷包含可离子交换的玻璃陶瓷材料。

4.根据权利要求3所述的玻璃制品，其中所述3D打印表面特征包含相连预制材料。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的玻璃制品，其中：

所述接触界面具有最小接触尺寸，

所述压缩应力区具有最大深度，所述最大深度在与外周表面正交的方向上从外周表面向内测量，以及

所述最小接触尺寸比压缩应力区的最大深度大至少三倍。

6.根据权利要求5所述的玻璃制品，其中最小接触尺寸比压缩应力区的最大深度大至少四倍。

7.根据权利要求5所述的玻璃制品，其中所述压缩应力区具有400MPa以上的压缩应力。

8.根据权利要求5所述的玻璃制品，其中所述压缩应力区具有500MPa以上的压缩应力。

9.根据权利要求5所述的玻璃制品，其中所述压缩应力区具有700MPa以上的压缩应力。

10.根据权利要求5所述的玻璃制品，其中所述压缩应力区具有10微米以上的最小深度。

11.根据权利要求5所述的玻璃制品，其中所述压缩应力区具有20微米以上的最小深度。

12.根据权利要求1-4中任意一项所述的玻璃制品，其中所述基板的表面包括可离子交换的玻璃材料或可离子交换的玻璃陶瓷材料。

13.根据权利要求1-4中任意一项所述的玻璃制品，其中所述基板在表面处包含压缩应力区。

14.根据权利要求13所述的玻璃制品，其中所述基板表面处的压缩应力区和所述3D打印特征的外周表面处的压缩应力区是连续压缩应力区的组成部分。

15.根据权利要求1-4中任意一项所述的玻璃制品，其包含设置在3D打印表面特征上的涂料层。

16.根据权利要求1-4中任意一项所述的玻璃制品，其包含颜色层。

17.根据权利要求16所述的玻璃制品，其中所述颜色层设置在基板的底表面上，该底表面与其上设置有3D打印表面特征的表面相背。

18.根据权利要求1-4中任意一项所述的玻璃制品，其中所述3D打印表面特征包含有色玻璃或有色玻璃陶瓷。

19.根据权利要求1-4中任意一项所述的玻璃制品，其中所述基板是弯曲基板。

20.根据权利要求1-4中任意一项所述的玻璃制品，其中所述3D打印表面特征与所述基板之间在接触界面处的接触角小于135度。

21.一种制备玻璃制品的方法，所述方法包括：

在基板表面上进行玻璃或玻璃陶瓷特征的3D打印；以及

在3D打印玻璃或玻璃陶瓷特征的外周表面处形成压缩应力区。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述玻璃或玻璃陶瓷特征包含可离子交换的玻璃材料或可离子交换的玻璃陶瓷材料。

23.根据权利要求21所述的方法，其中形成压缩应力区包括对基板表面上的3D打印玻璃或玻璃陶瓷特征进行离子交换。

24.根据权利要求21-23中任意一项所述的方法，其中所述玻璃或玻璃陶瓷表面特征包含相连预制材料。

25.根据权利要求21-23中任意一项所述的方法，其中：

在基板表面上进行玻璃或玻璃陶瓷特征的3D打印的步骤在3D打印玻璃或玻璃陶瓷表面特征与表面之间的接触界面处将3D打印玻璃或玻璃陶瓷表面特征附接到表面上，

所述接触界面具有最小接触尺寸，

所述压缩应力区具有最大深度，所述最大深度在与外周表面正交的方向上从外周表面向内测量，以及

所述最小接触尺寸比所述压缩应力区的最大深度大至少三倍。

26.根据权利要求25所述的方法，其中所述最小接触尺寸比所述压缩应力区的最大深度大至少四倍。

27.根据权利要求21-23中任意一项所述的方法，其中所述3D打印包括：

在位于进料出口与基板之间的构建区产生热斑；

按预定顺序将一种或多种预制材料经进料出口进料到构建区，并利用热斑选择性地将所述一种或多种预制材料加热到粘性状态。

28.根据权利要求27所述的方法，其中产生热斑的步骤包括将至少一个能量源导入构建区。

29.一种制备玻璃制品的方法，所述方法包括：

在位于进料出口与基板之间的构建区产生热斑，其中产生热斑包括将至少一个能量源导入构建区；以及

将相连预制玻璃或玻璃陶瓷材料经进料出口进料到构建区，利用热斑选择性地将预制材料加热到粘性状态，所述粘性状态具有10⁴泊至10^7.6泊的粘度；以及

通过以下步骤在基板表面上形成表面特征：从构建区沉积一部分预制材料到表面上，在沉积过程中在表面与进料出口之间造成相对运动，使得第一部分预制材料形成表面特征。

30.根据权利要求29所述的方法，包括在进料过程中改变预制材料的粘度。

31.根据权利要求29所述的方法，其中所述至少一个能量源包括至少一条激光束，其中所述预制材料的粘度通过改变所述至少一条激光束的总输入能量来改变，其中总输入能量至少通过以下各项限定：所述至少一条激光束的激光功率，所述至少一条激光束的激光束直径，所述基板的移动速度，所述相连预制玻璃或玻璃陶瓷材料的进料速率。

32.根据权利要求29所述的方法，其中通过改变预制材料的进料速率来改变预制材料的粘度。

33.根据权利要求29-30中任意一项所述的方法，其中在基板表面上形成表面特征的步骤在基板与表面特征之间产生接触界面，所述接触界面包括小于135度的接触角。

34.一种交通工具内饰，包括：

交通工具基底；以及

安装在交通工具基底上的显示器，所述显示器包括设置在基板底表面上的显示模组，所述基板包括：

设置在与基板底表面相背的基板顶表面上的3D打印表面特征，所述3D打印表面特征在3D打印表面特征与第二表面之间的接触界面处附接到所述顶表面，并且所述3D打印表面特征包含：

玻璃或玻璃陶瓷，

3D打印特征的外周表面处的压缩应力区；以及

所述压缩应力区内部的中心张力区。

35.根据权利要求34所述的交通工具内饰，其中所述显示器模组构造成显示可透过基板顶表面观看的图形，其中3D打印表面特征以与所述图形互补的方式设置在基板顶表面上。

36.根据权利要求35所述的交通工具内饰，其中所述图形包含图标。

37.根据权利要求34-36中任意一项所述的交通工具内饰，其中所述交通工具基底包括中央控制台、仪表盘、方向盘、扶手、支柱、椅背、地板、头靠或门板。

Images