使用喷墨打印制造复合组件的制作方法
背景技术：
本公开涉及用于直接打印复合组件的方法和组合物。具体地，本公开涉及使用喷墨打印来打印经着色树脂和金属3d复合组件。
在过去几年中，增材制造工艺和自由成型制造工艺在直接由计算机控制的介质制造制品方面取得了一些重大进展。例如，与要求根据工程图专门对材料块进行机加工的常规机加工工艺相比，快速成型技术可以实现许多制品(例如，原型部件和模具)的更快速且更经济的制造。
与其它快速成型技术类似，增材制造(am)通常涉及使用要制造的组件/部件的三维(3d)计算机辅助设计(cad)，根据所述3dcad在cad包内生成立体平版印刷(stl)或其它合适格式的文件。然后，可以处理stl文件，并且实际上在z轴上在与系统能力的厚度相匹配的厚度下对其进行虚拟切片。这会产生部件的一系列平面横截面层，并且在任何特定高度处，每个横截面层都具有简单的二维(2d)轮廓。
增材制造工艺允许根据3dcad数据直接(无需工具)产生高度复杂的几何结构，由此允许产生呈现高分辨率表面的制品。虽然这些工艺对于详细呈现所生产制品的各种表面性质一直很有用，但是就金属组分、树脂组分和经着色组分而言，在将这些组分全部结合到要制造的制品中时，此类工艺难以生产复杂的复合制品。因此，需要能够高效且精确地制造复合组件的复杂制品的材料装置和方法。
技术实现要素：
在各个实施例中，公开了使用喷墨打印形成或制造包括金属和树脂的经着色复合组件的方法，以及有助于制造经着色复合组件的喷墨油墨组合物的实施例。
在实施例中，本文提供了一种用于使用喷墨打印机制造3d的经着色树脂-金属复合组件的方法，所述方法包括：提供喷墨打印系统，所述喷墨打印系统包括：第一打印头，所述第一打印头具有：至少一个孔、树脂油墨储集器和树脂泵，所述树脂泵被配置成通过所述孔供应树脂喷墨油墨；第二打印头，所述第二打印头具有：至少一个孔、金属油墨储集器和金属油墨泵，所述金属油墨泵被配置成通过所述孔供应金属喷墨油墨；第三打印头，所述第三打印头具有：至少一个孔、支撑物油墨储集器和支撑物油墨泵，所述支撑物油墨泵被配置成通过所述孔供应支撑物喷墨油墨；传送器，所述传送器可操作地耦接到所述第一打印头、所述第二打印头和所述第三打印头，所述传送器被配置成将衬底传送到所述第一打印头、所述第二打印头和所述第三打印头中的每一个打印头；以及计算机辅助制造(“cam”)模块，所述cam模块包括：数据处理器；非易失性存储器；以及一组可执行指令，所述一组可执行指令存储在所述非易失性存储器上，所述一组可执行指令用于：接收表示所述复合组件的3d可视化文件；生成表示至少一个用于打印所述复合组件的基本上2d的层的文件；接收与所述复合组件相关的所选参数；并且基于所述所选参数中的至少一个参数改变所述表示至少一个基本上2d的层的文件，其中所述cam模块被配置成控制所述第一打印头、所述第二打印头和所述第三打印头中的每一个打印头；提供经着色树脂喷墨油墨组合物、金属喷墨油墨组合物和支撑物喷墨油墨组合物；使用所述cam模块获得表示要打印的所述复合组件的第一基本上2d的层的所生成文件，所述2d层包括表示所述经着色树脂喷墨油墨、所述金属喷墨油墨和所述支撑物喷墨油墨的图案；使用所述第一打印头形成与要打印的所述复合组件的所述第一基本上2d的层中的树脂表示相对应的图案；固化与所述复合组件的所述2d层中的所述树脂表示相对应的所述图案；使用所述第二打印头形成与要打印的所述复合组件的所述第一基本上2d的层中的金属表示相对应的图案；烧结与所述复合组件的所述2d层中的所述金属表示相对应的所述图案；移除所述衬底，由此制造第一复合组件层，其中在所述形成和固化与所述复合组件的所述第一基本上2d的层中的所述树脂表示相对应的所述图案的步骤和/或所述形成和烧结与所述复合组件的所述第一基本上2d的层中的所述金属表示相对应的所述图案的步骤之前、之间或之后，使用所述第三打印头形成与要打印的所述复合组件的所述第一基本上2d的层中的支撑物表示相对应的图案并且使与所述复合组件的所述2d层中的所述金属表示相对应的所述图案功能化。
在另一个实施例中，所述树脂油墨可以是可光聚合单体、低聚物或其组合的溶液，高分子量聚合物的胶体分散体，聚合物溶液或其组合，呈单一树脂油墨组合物的形式或呈单独的树脂油墨的形式(专用打印头)。
在实施例中，所述金属油墨可以是金属纳米颗粒在溶剂中的分散体或金属前体溶液或分散体或其组合。
在又另一个实施例中，所述喷墨打印系统进一步包括又另外的打印头，所述又另外的打印头具有：至少一个孔、支撑物油墨储集器和支撑物油墨泵，所述支撑物油墨泵被配置成通过所述孔供应支撑物油墨，所述方法另外包括：提供支撑物油墨组合物；在所述使用所述第一打印头的步骤之前、之后或之间，使用所述支撑物油墨打印头形成与要打印的所述复合组件的所述第一基本上2d的层中的支撑物表示相对应的预定图案；固化与所述复合组件的所述2d层中的所述支撑物表示相对应的所述预定图案。
此外，本文提供了使用所述方法制造的复合组件的实施例。
在实施例中，所述树脂油墨可以是包括以下的悬浮液：分散相，所述分散相包括：用单体、低聚物、聚合物或包括前述各项的组合浸渍的多个一次多孔颗粒，其中所述单体、低聚物、聚合物或其组合具有与所述多孔颗粒偶联的第一末端和官能性第二末端；连续相，所述连续相包括：多官能丙烯酸酯单体、低聚物、聚合物或其组合；交联剂；以及自由基光引发剂，其中浸渍在所述多孔颗粒中的所述单体、低聚物、聚合物或其组合在所述连续相中部分可溶，或者在热力学上与形成所述颗粒的材料不相容。
当结合示例性而非限制性的附图和实例阅读以下详细说明时，用于使用喷墨打印来制造经着色树脂-金属复合组件和/或制品的方法和组合物的这些特征和其它特征将根据以下详细描述而变得明显。
附图说明
为了更好地理解经着色树脂-金属制造方法和组合物，关于其实施例，参考随附实例和附图，在附图中：
图1a、1b示出了使用所公开和要求保护的方法打印的复合电气组件，即usb连接器。
具体实施方式
本文提供了用于使用喷墨打印装置制造经着色树脂-金属复合组件的方法、组合物和套件的实施例。
本文所述的方法可以用于在连续增材制造工艺中使用喷墨打印装置或使用多遍形成经着色树脂-金属复合组件。使用本文所述的方法，热固性树脂材料可以用于形成复合组件的树脂部分，在一个实施例中，所述树脂部分通常同时形成并着色，或者在另一个实施例中，所述树脂部分单独着色并且以单独部件的形式提供以进行进一步组装。使用本文所述的方法和组合物，可以消除所述单独的制造和组装，并且使用本文所述的方法和组合物，可以实现对复合组件更好的控制和更快速的成型。
因此，在实施例中，本文提供了一种用于使用喷墨打印机制造3d的经着色树脂-金属复合组件的方法，所述方法包括：提供喷墨打印系统，所述喷墨打印系统包括：第一打印头，所述第一打印头具有：至少一个孔、树脂油墨储集器和树脂泵，所述树脂泵被配置成通过所述孔供应树脂喷墨油墨；第二打印头，所述第二打印头具有：至少一个孔、金属油墨储集器和金属油墨泵，所述金属油墨泵被配置成通过所述孔供应金属喷墨油墨；第三打印头，所述第三打印头具有：至少一个孔、支撑物油墨储集器和支撑物油墨泵，所述支撑物油墨泵被配置成通过所述孔供应支撑物喷墨油墨；传送器，所述传送器可操作地耦接到所述第一打印头、所述第二打印头和所述第三打印头，所述传送器被配置成将衬底传送到所述第一打印头、所述第二打印头和所述第三打印头中的每一个打印头；以及计算机辅助制造(“cam”)模块，所述cam模块包括：数据处理器；非易失性存储器；以及一组可执行指令，所述一组可执行指令存储在所述非易失性存储器上，所述一组可执行指令用于：接收表示所述复合组件的3d可视化文件；生成表示至少一个用于打印所述复合组件的基本上2d的层的文件；接收与所述复合组件相关的所选参数；并且基于所述所选参数中的至少一个参数改变所述表示至少一个基本上2d的层的文件，其中所述cam模块被配置成控制所述第一打印头、所述第二打印头和所述第三打印头中的每一个打印头；提供经着色树脂喷墨油墨组合物、金属喷墨油墨组合物和支撑物喷墨油墨组合物；使用所述cam模块获得表示要打印的所述复合组件的第一基本上2d的层的所生成文件，所述2d层包括表示所述经着色树脂喷墨油墨、所述金属喷墨油墨和所述支撑物喷墨油墨的图案；使用所述第一打印头形成与要打印的所述复合组件的所述第一基本上2d的层中的树脂表示相对应的图案；固化与所述复合组件的所述2d层中的所述树脂表示相对应的所述图案；使用所述第二打印头形成与要打印的所述复合组件的所述第一基本上2d的层中的金属表示相对应的图案；烧结与所述复合组件的所述2d层中的所述金属表示相对应的所述图案；移除所述衬底，由此制造第一复合组件层，其中在所述形成和固化与所述复合组件的所述第一基本上2d的层中的所述树脂表示相对应的所述图案的步骤和/或所述形成和烧结与所述复合组件的所述第一基本上2d的层中的所述金属表示相对应的所述图案的步骤之前、之间或之后，使用所述第三打印头形成与要打印的所述复合组件的所述第一基本上2d的层中的支撑物表示相对应的图案并且使与所述复合组件的所述2d层中的所述金属表示相对应的所述图案功能化。
如所指示的，可以使用预定颜色对在用于制造经着色树脂-金属复合制品和组件的方法和系统中使用的树脂油墨进行着色。可以使用cam模块来选择含有合适的经着色树脂的打印头进行打印。同样，具有带有不同颜色的同一树脂、同一颜色的不同树脂或不同颜色的不同树脂的储集器的其它打印头可以形成用于促进所描述的方法的喷墨打印系统的一部分。在某些情况下，当期望实现吞吐量较高的制造时，可以通过cam模块使用、选择和控制经着色树脂油墨和/或例如在溶剂存在的情况下悬浮的金属纳米颗粒的金属油墨的多个打印头。
可替代地或另外，在用于制造经着色树脂-金属复合制品和组件的方法和系统中使用的喷墨打印系统可以进一步包括第三打印头，所述第三打印头具有：至少一个孔、着色油墨储集器和着色泵，所述着色泵被配置成通过所述孔供应着色喷墨油墨，所述方法进一步包括：提供着色油墨组合物；以及在所述固化与所述复合组件的所述2d层中的所述树脂表示相对应的所述预定图案的步骤之前或之后，使用所述第三打印头对所述复合组件的所述层进行着色。此外，对树脂油墨组合物的着色可以在固化步骤之前或之后进行。
此外，形成本文描述的经着色树脂-金属复合组件的方法可以进一步包括：在使用第一打印头和/或第二打印头的步骤之前提供可剥离或可移除衬底的步骤。在实施例中，术语“可剥离”是指可以可移除地应用到并且粘附到如通过用于形成本文所述的经着色树脂-金属复合组件的方法、组合物和套件所产生的表面等表面上并且随后可以通过力从所述表面移除的材料。根据本发明的组合物和方法的可剥离膜可以以粘附且可移除的方式应用到安置在打印机的传送带上的卡盘上，并且通过强制移除，暴露经着色树脂-金属复合组件的层。
可移除衬底还可以是粉末(例如，陶瓷粉末)，所述粉末可以应用到卡盘上、压紧并且随后移除。衬底的选择可以取决于例如最终复合组件的用途和结构。此外，衬底的移除可以在整个组件的制造结束时、第一2d层的制造结束时或者在其之间的任何阶段进行。
如上所述，形成经着色树脂-金属复合组件的方法可以包括提供衬底(例如，可剥离膜)的步骤。沉积树脂和/或金属油墨的打印头(以及其衍生物；应理解为是指以受控方式在表面上沉积、转移或产生材料的任何装置或技术)可以被配置成根据需要(换言之，根据如传送器速度、期望的金属层厚度、层类型、层颜色等各种预选工艺参数)提供(多个)油墨液滴。可移除或可剥离衬底还可以是相对刚性的材料，例如，玻璃或晶体(例如，蓝宝石)。另外或可替代地，可剥离衬底可以是柔性(例如，可卷曲)衬底(或膜)以允许容易地从经着色树脂-金属复合组件剥离衬底，例如，聚(萘二甲酸乙二醇酯)(pen)、聚酰亚胺(例如，杜邦(dupont)的
在通过沉积组成性树脂和/或金属材料的基本上2d的层来制造或形成本文所述的经着色树脂-金属复合制品和组件时，可以沉积支撑层或结构，作为本文所述的经着色树脂-金属复合制品和组件的基本上2d的表示的一部分。此支撑物可以是可移除的，并且可以定位在随后打印的悬垂部分下面或者定位在不受部件或组件材料本身支撑的预期空腔中。可以利用与沉积部件材料的技术相同的沉积技术来构建支撑结构。在实施例中，cam模块可以产生另外的几何结构，所述几何结构充当表示被形成的复合组件的3d可视化文件的悬垂或自由空间区段的支撑结构，并且在其它情况下，充当被形成的经着色树脂-金属复合制品和组件的侧壁的支撑结构。支撑材料可以被配置成例如在制造期间粘附到部件材料，并且可以在打印过程完成时从本文描述的完成的经着色树脂-金属复合制品和组件中移除。
本文所用的术语“支撑物”是指用于在本文所述的经着色树脂-金属复合制品和组件的制造期间为所构建的经着色树脂和/或金属材料的多个层提供结构支撑的支撑材料的一个或多个层。例如，支撑材料可以是包含至少一个官能团的蜡，当所述蜡暴露于用于固化树脂油墨材料的光化辐射时，所述至少一个官能团能够与树脂油墨材料反应。在一些实施例中，蜡中的官能团能够在光引发剂存在的情况下与构建材料反应，所述光引发剂通常用于固化构建材料以及随后形成3d制品，并且随后在温和加热下熔融并移除。另外的支撑材料可以是例如非交联的溶剂/水可溶性材料，所述非交联的溶剂/水可溶性材料使得一旦打印过程完成，支撑结构就可以被相对容易地洗掉。可替代地或另外，还可以使用分离式支撑材料，可以通过手动将所述分离式支撑材料从部件上折断从而将其移除。
在其它实施例中，在用于制造本文描述的经着色树脂-金属复合制品和组件的方法和系统中使用的支撑材料可以对光化辐射透明，以适应通过支撑物的“反闪”曝光。在一个实施例中，“光化辐射”是指能够固化用于立体平版印刷的树脂油墨组合物的能量束，如紫外线、电子束、x射线或辐射线。因此，在生产本文所述的经着色树脂-金属复合制品和组件时使用的术语“光化辐射可固化树脂组合物”可以是在用一种或多种如上所述的光化辐射(能量束)照射时固化的树脂组合物。
这种背面曝光使最靠近支撑物的层中的可光聚合树脂油墨组合物的至少一部分固化。合适的支撑材料的实例包含聚合物膜，如通过加成聚合物和线性缩聚物以及透明泡沫形成的膜。在本文所述的方法中使用的聚合物支撑物可以是乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、聚酯(如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)和聚萘二甲酸乙二醇酯(pen))；定向聚苯乙烯(ops)；定向尼龙(ony)；聚丙烯(pp)、定向聚丙烯(opp)；聚氯乙烯(pvc)；以及各种聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚烯烃、聚(乙烯醇缩醛)、聚醚和聚磺酰胺以及不透明的白色聚酯。丙烯酸树脂、酚醛树脂、玻璃和金属也可以用作油墨受体。
根据支撑物中使用的材料，在形成支撑物表面的水/溶剂可溶性聚合物膜顶部使用水性分散体可能是不可行的。在那些情况下，可以在非极性溶剂中沉积树脂材料，例如溶解在1-甲基-2-吡咯烷中的聚(4-乙烯基苯酚)。可替代地，聚(氟乙烯)(pvf、pvdf)和/或聚酰胺也有可能充当可喷墨打印树脂油墨。另外或可替代地，陶瓷颗粒可以悬浮在可溶性聚合物溶液中，并且可以被配置成在使用例如本文所述的各种固化技术以及其它技术对支撑物进行功能化时形成刚性支撑物。随后，可以类似地通过溶解聚合物移除刚性的聚合物中陶瓷支撑物。在某些实施例中，陶瓷粉末本身也可以用作支撑物，或者与有机溶剂一起以水性悬浮液的形式用作支撑物或者独自用作支撑物。
因此，并且在实施例中，在用于制造经着色树脂-金属复合制品和组件的方法和系统中使用的喷墨打印系统可以进一步包括又另外的功能性打印头，所述又另外的功能性打印头具有：至少一个孔、支撑物油墨储集器和支撑物油墨泵，所述支撑物油墨泵被配置成通过所述孔供应支撑物油墨。所述方法可以进一步包括：使用另外的支撑物油墨头提供支撑物油墨组合物；在使用第一打印头、第二打印头或任何其它功能性打印头(以及其任何排列)的步骤之后、之前或之间，使用支撑物油墨打印头形成与cam模块根据3d可视化文件产生的并且表示为要打印的复合组件的第一基本上2d的层中的图案的支撑物表示相对应的预定图案。然后，可以进一步处理(例如，固化、冷却、交联等)对应于支撑物表示的预定图案，以将图案功能化为如上所述的处于复合组件的2d层中的支撑物。此后，可以根据需要对每个连续层重复沉积支撑物的过程。
在实施例中，术语“形成”(以及其变体“被形成”等)是指使用本领域已知的任何合适的方式将流体或材料(例如，金属油墨)泵送、注入、倾倒、释放、移位、散布、循环或以其它方式放置成与另一种材料(例如，衬底、树脂或另一层)接触。
同样，其它功能性头可以定位在树脂打印头和/或金属(含金属)打印头之前、之间或之后。这些功能性头可以包含电磁辐射源，所述电磁辐射源被配置成发射预定波长(λ)(例如，介于190nm与约400nm之间，例如，365nm)的电磁辐射，在实施例中，所述电磁辐射可以用于加速和/或调整和/或促进可光聚合树脂，所述可光聚合树脂可以与金属油墨中使用的金属纳米颗粒分散体结合使用。其它功能性头可以是加热元件、具有各种油墨的另外的打印头(例如，预焊接连接油墨、各个组件(例如，电容器、晶体管等)的标签打印)以及前述各项的组合。
例如，另外的打印头可以是着色打印头，所述着色打印头包括被配置成使树脂部分着色的彩色油墨组合物。彩色油墨组合物可以被配置成涂覆经着色树脂-金属复合组件的树脂部分的一部分。换言之，在一个实施例中，着色打印头可以被配置成使树脂组合物着色，使得颜色均匀分布在经着色树脂-金属复合组件的树脂部分上，或者在另一个实施例中，一旦组装了经着色树脂-金属复合组件，就仅涂覆树脂组件的可见部分。可以将类似的配置用于金属/金属油墨组合物，以获得类似的结果。因此，并且在又一个实施例中，在用于制造本文所述的经着色树脂-金属复合制品和组件的方法和系统中使用的喷墨打印系统可以进一步包括第三打印头，所述第三打印头具有：至少一个孔、着色油墨储集器和着色泵，所述着色泵被配置成通过所述孔供应着色喷墨油墨，所述方法进一步包括：提供着色油墨组合物；以及在所述固化与所述复合组件的所述2d层中的所述树脂表示相对应的所述预定图案的步骤之前或之后，使用所述第三打印头对所述复合组件的所述层进行着色。
如所指示的，用于实施用于制造经着色树脂-金属复合制品和组件的方法的系统可以具有另外的金属油墨打印头，所述另外的金属油墨打印头可以含有不同的金属。例如，本文所述的第二打印头可以包括银(ag)纳米颗粒，而用于金属油墨的另外的打印头可以包括不同的金属，例如，铜或金。同样，还可以使用其它金属(例如，铝)或金属前体，并且所提供的实例不应被认为是限制性的。因此，喷墨打印系统进一步包括又另外的打印头，所述又另外的打印头具有：至少一个孔、第二金属油墨储集器和第二金属油墨泵，所述第二金属油墨泵被配置成通过所述孔供应第二金属油墨。因此，所述方法可以进一步包括：提供第二金属油墨组合物；使用所述第二金属油墨打印头形成与要打印的所述复合组件的所述第一基本上2d的层中的第二金属表示相对应的预定图案；以及烧结与所述复合组件的所述2d层中的所述第二金属表示相对应的所述预定图案。或者在另一个实施例中，所述第二金属油墨组合物的金属可以不同于所述第二打印头中的所述金属油墨组合物的金属；并且为了实现更高的吞吐量，在所有金属打印头中，第二金属油墨组合物可以是相同的。
在一个实施例中，第三着色打印头可以是共同喷墨打印头模块，所述共同喷墨打印头模块被配置成作为单色或多色喷墨打印头操作。所述共同模块可以具有墨盒和喷墨芯片。墨盒可以具有盒体(具有(多个)用于着色油墨的储集器)。盒体内部可以具有多个油墨通道，所述油墨通道通过油墨输出的表面(换言之，孔板)在外部终止。
此外，所有打印头和形成(多个)经着色树脂-金属复合组件的方法可以被配置成在其中具有受控气氛的壳体中进行。同样，受控气氛可能受树脂油墨配方本身的影响。
其它类似的功能步骤(以及因此，影响这些步骤的手段)可以在树脂油墨或金属油墨打印头中的每一个打印头之前或之后进行(例如，以便烧结金属层)。这些步骤可以包含(但不限于)：加热步骤(受加热元件或热空气影响)；(光致抗蚀剂掩模支撑图案的)光漂白、光固化或暴露于任何其它合适的光化辐射源(使用例如uv光源)；干燥(例如，使用真空区域或加热元件)；(反应性)等离子体沉积(例如，使用加压等离子体枪和等离子体束控制器)；在用金属前体或纳米颗粒涂覆或用作分散剂之前，将如{4-[(2-羟基十四烷基)-氧基]-苯基}-苯基碘鎓六氟锑酸盐与树脂聚合物溶液交联；退火或促进氧化还原反应。在某些实施例中，可以在树脂或金属部分上使用激光(例如，选择性激光烧结/熔融、直接激光烧结/熔融)或电子束熔融。应当注意，即使在金属部分打印在复合组件的树脂部分的顶部的情况下，也可以进行金属部分的烧结。
应当注意，金属层可以沉积在树脂层之间，与树脂层上方的涂层图案分开且不同。例如，金属层可以沉积在支撑层之上，所述支撑层在移除之后将独立于任何树脂材料。
因此，在实施例中，在加热、光固化干燥、沉积等离子体、交联、退火、促进氧化还原反应、烧结、熔融或包括前述各项中的一项或多项的步骤的组合之前、之后或之间进行使用第一打印头且将金属喷墨油墨沉积到衬底上由此形成第一打印金属图案层的步骤和/或将含树脂喷墨油墨沉积到可移除衬底和/或可移除支撑物上的步骤。预处理或后处理部分(换言之，将树脂和/或金属和/或支撑物部分功能化)可以在使用(多个)着色打印头、(多个)另外的树脂油墨打印头、(多个)另外的金属油墨打印头或其排列的步骤之前或之后进行。
配制金属油墨组合物时，可以考虑沉积工具施加的要求(如果有的话)(例如，在组合物的粘度和表面张力方面的要求)和沉积表面特性(例如，亲水性或疏水性，以及所使用的可剥离或可移除衬底或支撑材料的界面能)。使用具有压电头的喷墨打印，金属油墨和/或树脂形成喷墨油墨的粘度(在20℃下测量)可以例如不低于约5cp(例如，不低于约8cp或不低于约10cp)并且不高于约30cp(例如，不高于约20cp或不高于约15cp)。金属油墨各自可以被配置(例如，配制)成在50毫秒的表面时效(surfaceage)和25℃下通过最大气泡压力张力测量法测量的动态表面张力(是指当喷墨油墨液滴在打印头孔处形成时的表面张力)介于约25mn/m与约35mn/m之间，例如，介于约29mn/m与约31mn/m之间。动态表面张力可以被配制成与可剥离衬底、支撑材料、(多个)树脂层或其组合实现介于约100°与约165°之间的接触角。
在制造本文所述的经着色树脂-金属复合组件的方法中使用金属组合物可以基本上包括溶剂悬浮的金属铜、银、铝纳米颗粒或包括前述各项中的一项或多项以及其它金属(例如，周期表的ia(1)族)、粘合剂和溶剂的金属喷墨油墨组合物，其中对油墨中的纳米颗粒的直径、形状和组成比进行优化，从而实现层或致密打印图案的形成。应当注意，金属油墨的选择将取决于要打印的3d复合组件的最终特性。这些颗粒的大小可以处于适合于所需应用的范围内。在实施例中，使用银形成的金属部分图案使用纳米银悬浮液的油墨来打印。可以在烧结期间通过例如具有纵横比很高的薄或小的特征的银纳米颗粒显著提高经着色树脂-金属3d复合组件的2d表示的金属部分的质量。换言之，通过使金属纳米颗粒的纵横比r远高于1(r>>1)。由于例如油墨在卡盘上的衬底的运动方向上的流动取向，或者在另一个实施例中，通过从打印头的孔起进行的喷射过程，具有高纵横比可以产生纳米颗粒的对齐。
在一个实施例中，术语“卡盘”意指用于支撑、固持或保持衬底或工件的机构。卡盘可以包含一个或多个部件。在一个实施例中，卡盘可以包含工作台和插入物(即，平台)的组合、装有护套或以其它方式被配置成进行加热和/或冷却并且具有另一个类似的组件或其任意组合。
在实施例中，可以通过当在例如可移除衬底或任何后续层上方的预定距离处在两个(x-y)(应当理解，打印头还可以在z轴上移动)维度上操纵打印头(或衬底)时，使本文提供的液体喷墨油墨的液滴一次一滴地从孔中排出，以使允许经着色树脂-金属3d复合组件的连续或半连续喷墨打印的喷墨油墨组合物和方法图案化。打印头的高度可以随层数而改变，从而保持例如固定的距离。在实施例中，每个液滴可以被配置成根据命令通过例如压力脉冲采取预定的轨迹从可操作地耦接到孔的井的内部经由可变形压电晶体到达衬底。第一喷墨金属油墨的打印可以是增材式的，并且可以容纳更大数量的层。在本文描述的方法中使用的喷墨打印头可以提供的最小层膜厚度等于或小于约3μm-10,000μm。
类似地，在实施例中，术语“接触”用于指代可以共混、混合、成浆、溶解、反应、处理或以其它某种方式接触的材料。因此，术语“接触”涵盖两种或更多种组分的“反应”，并且其还涵盖两种或更多种彼此不反应的组分的“混合”或“共混”。
在所描述的方法中使用的并且可在所描述的系统中实施的各种打印头之间操纵的传送器可以被配置成以介于约5毫米/秒与约1000毫米/秒之间的速度移动。例如，卡盘的速度可以取决于例如：期望的吞吐量、在所述过程中使用的打印头的数量、所打印的经着色树脂-金属复合组件的层的数量和厚度、油墨的固化时间、油墨溶剂的蒸发速率、含有金属颗粒或金属聚合物糊剂的第一喷墨金属油墨的(多个)打印头与包括第二热固性树脂和板形成喷墨油墨等的第二打印头之间的距离或者包括前述各项中的一项或多项的因素的组合。
在实施例中，金属油墨组合物和/或第二树脂油墨和/或第三着色油墨的动态粘度各自可以介于约0.1cp·s(mpa·s)与约30cp·s之间，例如，在可以控制的工作温度下，最终油墨调配物的粘度可以为8-12cp·s。例如，金属纳米颗粒分散体、溶液、乳液、悬浮液或包括前述各项的液体组合物或树脂喷墨油墨各自可以介于约5cp·s与约25cp·s之间，或介于约7cp·s与约20cp·s之间，具体地，介于约8cp·s与约15cp·s之间。
在实施例中，金属(或金属)油墨和/或第二树脂油墨的每个液滴的体积可以为0.5皮升(pl)到300pl不等(例如，1-4pl)，并且取决于驱动脉冲的强度和油墨的性质。用于排出单个液滴的波形可以是10v到约70v的脉冲，或约16v到约20v，并且可以以介于约2khz与约500khz之间的频率排出。
树脂油墨可被配置成在打印头储集器内具有稳定性。例如，固体含量(即，如果是胶体悬浮液，则为悬浮固体，或者如果是溶液，则为溶质)可以介于约5wt％与约100wt％之间。同样，悬浮的油墨固体(也就是说，胶乳油墨)可以通过另外的合适的表面活性剂均匀地分散在溶剂中。相反，可能不需要合适的表面活性剂，并且通过结合不会发生明显沉降的光活性单体/低聚物以及其组合，可以使油墨的活性为100％。此外，可以调节油墨粘度以促进液滴的喷射。因此，在实施例中，在形成本文所述的经着色树脂-金属复合组件的方法中使用的树脂油墨溶液的表面能(γ)和动态粘度(μ)可以分别处于约25mn/m与约35mn/m之间和约8mns/m2(cp)与约15mns/m2(cp)之间的范围内。在某些实施例中使用的油墨包括悬浮的亚微米颗粒(例如，在颜料着色油墨和金属颗粒油墨中)，并且在一些实施例中，树脂油墨可以被配置成促进通过(多个)打印头的微液体通道内部的一些门限(例如，喷嘴孔和喷嘴颈)确定的最佳操作。
在一个实施例中，在可在本文所述的系统中实施的方法中使用的树脂形成油墨可以是悬浮液组合物，所述悬浮液组合物包括：分散相，所述分散相包括多个用嵌入式单体、低聚物或包括前述各项的组合浸渍的多孔颗粒，其中所述单体、低聚物或其组合具有与所述多孔颗粒偶联的第一末端和第二官能性末端，其中与所述多孔颗粒可操作性偶联的所述单体、低聚物、聚合物或其组合完全嵌入在所述颗粒内并且被配置成在约60℃与约150℃之间的温度下从所述多孔颗粒中浸出；以及连续相，所述连续相包括：多官能丙烯酸酯单体、低聚物、聚合物或其组合；交联剂；以及自由基光引发剂，其中浸渍在所述多孔颗粒中的所述单体、低聚物、聚合物或其组合在所述连续相中部分可溶和/或在热力学上与形成所述颗粒的材料不相容。
在灭活状态下，单体、低聚物、聚合物或其组合完全嵌入在多孔颗粒中，并且在加热或活化时，活的(live)单体、活的低聚物、活的聚合物或其组合部分地从多孔颗粒中浸出。因此，单体、低聚物、聚合物或其组合不是通过多孔颗粒的表面改性或表面官能化与多孔颗粒偶联，而是通过内部改性(即，物理连接)与多孔颗粒偶联，从而在实施例中形成整合的混合颗粒。在这些情况下，可以提供与固化剂或交联剂、活的或活性共聚单体、共低聚物、共聚物或包括前述各项中的一项或多项的组合物结合的悬浮液，而无需使混合物热固性化。此外，通过将单体、低聚物、聚合物或其组合嵌入在用于增强树脂的多孔颗粒中，增强颗粒变得与树脂聚合物或共聚物的骨架成一体。
此外，活的或活性共聚单体、共低聚物、共聚物或包括前述各项中的一项或多项的组合物同样可以浸渍并嵌入在多个颗粒内，所述颗粒可以与用形成树脂的骨架的单体、低聚物或聚合物浸渍的颗粒相同或不同。换言之，通过以取决于树脂形成单体、低聚物或聚合物以及其组合的预定浓度将例如交联剂包埋在相同或不同材料的颗粒内，两种颗粒都可以用于单一油墨组合物中，并且仅在加热或暴露于溶胀剂时，释放所包埋的组分以发生反应并形成树脂。可以通过正确选择各种因素以严格控制板、膜、薄板或任何其它因此形成的组件或装置的最终特性，所述因素如例如：
a.所用单体的类型(例如，双酚f)；
b.树脂形成聚合物/低聚物的平均重量数mw；
c.一次颗粒内的浓度(w/w)；
d.油墨中的一次颗粒(也就是说，在实施例中，用树脂单体(例如，双酚a)浸渍的颗粒)的浓度(w/w)
e.一次颗粒的类型(例如，二氧化硅、云母等)；
f.一次颗粒形成过程(例如，控制孔径等)；
g.所用交联剂的类型(例如，二亚乙基三胺)；
h.交联聚合物/低聚物的平均重量数mw；
i.二次颗粒内的交联剂的浓度(w/w)；
j.油墨中的二次颗粒(也就是说，在实施例中，用交联剂(例如，三亚乙基四胺)浸渍的颗粒)的浓度(w/w)；
k.二次颗粒的类型(例如，二氧化硅、云母等)；
l.二次颗粒形成过程(例如，退火以降低vf等)，
或者包括前述各项中的一项或多项的因素的组合。
引发树脂骨架可以使用引发剂进行，例如，过氧化苯甲酰(bp)和其它含过氧化物的化合物。本文中使用的术语“引发剂”通常指代引发化学反应的物质，特别是引发聚合或产生引发聚合的反应性物种的任何化合物，包含例如但不限于共引发剂和/或(多种)光引发剂。
在实施例中，术语“活的单体”、“活的低聚物”、“活的聚合物”或其对应物(例如，共聚单体)组合是指具有至少一个能够形成自由基反应(换言之，反应可以继续，而不会以其它方式被端基终止)的官能团的单体、一小组单体或聚合物。同样，例如关于嵌入在多个介孔颗粒内的单体、低聚物、聚合物或其组合使用的术语“嵌入式”旨在表示嵌入式材料分散在介孔颗粒中的颗粒内，这可以通过例如在将单体、低聚物、聚合物或其组合形成到颗粒(例如，珠粒)中之前将其与用于制备例如介孔颗粒的材料共混来实现。例如，活的单体、活的低聚物、活的聚合物或其组合可以在某些情况下与四乙氧基硅烷(teos)组合，以与包埋在颗粒物质内的活的单体、活的低聚物、聚合物或其组合形成介孔颗粒。术语“嵌入式”不包括应用于(如在功能化时)微孔材料的预制颗粒的表面的活的单体、活的低聚物、聚合物或其组合，或者已经例如通过将油墨应用于预制基质的表面(浸渍)而应用于微孔材料的预制颗粒的表面并允许吸附到微孔材料的预制颗粒的表面正下方的区域的活的单体、活的低聚物或其组合材料。(根据iupac的定义，“微孔”的直径<2nm，“介孔”的直径处于2-50nm的区间内，并且“大孔”的直径>50nm)。此外，在实施例中，术语“包埋”是指活的单体、活的低聚物、活的聚合物或其组合在二氧化硅的间隙自由体积(vf)中保留一段时间。
可以通过由单独加热或在存在于组合物的水相中的溶胀剂存在的情况下产生的颗粒的间隙自由体积(vf)的增加来引起活的单体、活的低聚物、活的聚合物或其组合的活化，以及因此允许活的单体、活的低聚物或其组合与例如交联剂接触以引发固化。机理可以是(但不限于)使得热量增加包封在二氧化硅颗粒内的聚合物的粘度和其动能，一旦vf大于聚合物、低聚物、单体或其组合的临界片段长度，聚合物就可能开始在颗粒内流动，这进而可能使聚合物链浸出。
此外，术语“浸渍”是指例如用单体、低聚物、聚合物或其组合填充整个多孔或介孔颗粒或使其饱和。例如，多孔颗粒用活的单体、活的低聚物或聚合物或其组合浸渍，浓度为每单位重量的颗粒中约5％到约80％重量的单体、低聚物、聚合物或其组合(w/w)。
用于浸渍多孔颗粒的活的单体、活的低聚物或其组合的量将随着所要形成的板、膜或薄板的期望物理化学特性而变化。活的单体、活的低聚物或其组合具有数均分子量(
在一个实施例中，交联剂、共聚单体、共低聚物、共聚物或包括前述各项中的一项或多项并且在所提供的(多种)树脂油墨中使用的组合物可以是树脂油墨组合物的一部分，或被配置成形成树脂油墨组合物内的溶液、乳液或悬浮液。
在另一个实施例中，连续相包括能够经历使用光引发剂进行的光引发的聚合物的活性组分。此类能够经历光引发的活的单体、活的低聚物、活的聚合物或其组合可以是例如多种多官能丙烯酸酯，例如，可以作为多官能丙烯酸酯的多官能丙烯酸酯选自由以下组成的组：1,2-乙二醇二丙烯酸酯、1,3-丙二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、乙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、双酚-a-二缩水甘油醚二丙烯酸酯、羟基特戊酸新戊二醇二丙烯酸酯、乙氧基化双酚-a-二缩水甘油醚二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、三(2-丙烯酰基氧基乙基)异氰脲酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯。
可以与本文描述的多官能丙烯酸酯一起使用的光引发剂可以是例如自由基光引发剂。这些自由基光引发剂可以是例如来自汽巴精化(cibaspecialtychemical)的
树脂部分的打印图案可以由富含树脂的油墨组合物(例如，悬浮液、乳液、溶液等)制成。术语“富含树脂的”是指所包含的聚合物树脂组分的比例比将颜料颗粒彼此结合以及将树脂层结合到下面的衬底、或另一复合组件层、或支撑部分以及其组合所需的聚合物树脂组分更大的组合物。例如，富含树脂的组件层可以包含聚合物树脂，其量为包含颜料的树脂油墨总重量的至少95wt％。在要求颜料由(多个)单独的着色打印头提供的那些情况下，富含树脂的油墨组合物可以具有高达99.9％的活性单体、低聚物以及其组合。
如上所述，在通过cam模块执行的选择与用于制造经着色树脂-金属复合组件的复合组件相关的参数的步骤中使用的参数可以是例如：期望的打印吞吐量、层中的树脂图案、层中的金属图案、期望的树脂层颜色、树脂图案的着色顺序、层中的树脂和/或金属图案的固化要求、(可移除)支撑层的需要和位置或者包括前述各项中的一项或多项的参数的组合。
术语“模块”的使用并不意味着作为模块的一部分描述或要求保护的组件或功能全都配置在一个公共包内。实际上，模块的各种组件中的任何或所有组件(无论是控制逻辑还是其它组件)都可以组合在单个包中或单独维护，并且可以进一步分布在多个分组或包中或跨多个(远程)位置分布。
cam模块可以包括：2d文件库，所述2d文件库存储从符合组件的3d可视化文件转换而来的文件；处理器，所述处理器与所述库通信；存储器装置，所述存储器装置存储由所述处理器执行的一组操作指令；一个或多个微机械喷墨打印头，所述微机械喷墨打印头与所述处理器和所述库通信；以及打印头(或打印头的)接口电路，所述接口电路与所述2d文件库、所述存储器和所述一个或多个微机械喷墨打印头通信，所述2d文件库被配置成提供特定于功能层的打印机操作参数；预处理计算机辅助设计/计算机辅助制造(cad/cam)生成的与要制造的3d树脂金属经着色树脂-金属复合组件相关联的信息，从而获得多个2d文件；将在预处理步骤中处理的所述多个2d文件从复合组件3d可视化文件加载到2d文件库中；以及使用所示2d文件库指示处理器以预定顺序打印复合组件的预定层。
表示用于制造经着色树脂-金属复合组件的复合组件的3d可视化文件可以是：.asm、stl、iges、step、catia、solidworks、proe、3dstudio、gerber、rhino文件或包括前述各项中的一项或多项的文件；并且其中表示至少一个基本上2d的层(并且上传到库)的文件可以是例如jpeg、gif、tiff、bmp、pdf文件或包括前述各项中的一项或多项的组合。
在某些实施例中，cam模块进一步包括用于制造一个或多个经着色树脂-金属复合组件的计算机程序产品，所述经着色树脂-金属复合组件例如玩具、电子组件、机器部件、usb连接器(参见例如图1a、1b)等。打印的组件可以是例如包括离散金属组件和树脂组件的医疗装置、电子装置或玩具，所述金属组件和树脂组件各自任选地同时或按顺序且连续打印。术语“连续”和其变体旨在表示在基本上不间断的过程中进行打印。在另一个实施例中，连续是指这样的层、构件或结构：在层、构件或结构中沿其长度没有显著断裂。
例如，并且如图1所示，使用所描述的方法打印了usb连接器。使用所描述的系统连续打印整个usb连接器、外壳和连接器，由此使用经过固化的经着色树脂油墨来形成树脂部分，并且使用溶剂悬浮的金属纳米颗粒来形成usb连接器的金属部分。
控制本文描述的打印过程的计算机可以包括：计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质具有通过其具体化的计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码当由数字计算装置中的处理器执行时使三维喷墨打印单元执行以下步骤：预处理计算机辅助设计/计算机辅助制造(cad/cam)生成的与要制造的经着色树脂-金属复合组件(换言之，表示复合组件的3d可视化文件)相关联的信息，从而获得多个2d文件(换言之，表示用于打印复合组件的至少一个基本上2d的层的文件)，每个2d文件以特定顺序特定于预定层；将在预处理步骤中处理的所述多个2d文件加载到2d文件库中；在衬底的表面处引导来自三维喷墨打印单元的第一喷墨打印头的金属材料的液滴流；在衬底的表面处引导来自三维喷墨打印单元的第二喷墨打印头的经着色树脂材料的液滴流；可替代地或另外，在金属图案和/或树脂图案和/或支撑物部分图案的表面处引导来自三维喷墨打印单元的第三喷墨打印头的经着色材料的液滴流；任选地，在金属图案和/或树脂图案的表面处引导来自三维喷墨打印单元的第四喷墨打印头的支撑材料的液滴流；在衬底的x-y平面内相对于衬底移动第一喷墨头、第二喷墨头、任选地第三喷墨头和任选地第四喷墨头，其中针对多个层中的每一个层在衬底的x-y平面内相对于衬底移动第一喷墨头、第二喷墨头、任选地第三喷墨头和任选地第四喷墨头的步骤是在衬底上逐层制造经着色树脂-金属复合组件时执行的。
此外，计算机程序可以包括用于执行本文描述的方法的步骤的程序代码装置以及计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在介质(如软盘、硬盘、cd-rom、dvd、usb记忆棒或可以通过如互联网或内联网等数据网络访问的存储介质等)上的程序代码装置，当计算机程序产品加载到计算机的主存储器中并且由计算机执行时，所述程序代码装置可以由计算机读取。
在本文描述的方法中使用的(多个)存储器装置可以是各种类型的非易失性存储器装置或存储装置(换言之，在断电的情况下不会丢失其上的信息的存储装置)中的任何一种。术语“存储器装置”旨在涵盖安装介质(例如，cd-rom、软盘或磁带装置)或非易失性存储器(如磁介质(例如，硬盘驱动器、光学存储装置或rom、eprom、flash等))。存储装置还可以包括其它类型的存储器或其组合。此外，存储介质可以定位在执行程序的第一计算机(例如，所提供的3d喷墨打印机)中和/或可以定位在通过如互联网等网络连接到第一计算机的第二不同计算机中。在后一种情况下，第二计算机可以进一步向第一计算机提供程序指令以供执行。术语“存储器装置”还可以包含两个或更多个存储器装置，所述存储器装置可以驻留在不同的位置中，例如，在通过网络连接的不同计算机中。因此，例如，位图库可以驻留在远离耦接到所提供的3d喷墨打印机的cam模块的存储器装置上，并且可以通过所提供的3d喷墨打印机访问(例如，通过广域网)。
除非另外特别说明，否则根据以下讨论可以明显看出，应当理解，在整个说明书讨论中，使用如“处理”、“加载”、“通信”、“检测”、“计算”、“确定”、“分析”等术语是指计算机或计算系统或类似的电子计算装置的动作和/或过程，所述动作和/或过程将如晶体管架构等表示为物理的数据操纵和/或变换为类似地表示为物理结构(换言之，树脂或金属/金属的)层的其它数据。
此外，如本文所使用的，术语“2d文件库”是指给定的一组文件，所述文件一起限定单个经着色树脂-金属复合组件，或者用于给定目的的多个经着色树脂-金属复合组件。所述术语还可以用于指代能够被索引、搜索和重编以提供给定的经着色树脂-金属复合组件的结构层(无论搜索是针对经着色树脂-金属复合组件还是给定的特定层)的一组2d文件或任何其它光栅图形文件格式(图像表示为像素集合，通常采用矩形网格的形式，例如bmp、png、tiff、gif)。
在用于基于经过转换的cad/cam数据包使用喷墨打印的方法、程序和库中使用的计算机辅助设计/计算机辅助制造(cad/cam)生成的与要制造的经着色树脂-金属复合组件相关联的信息可以是例如iges、dxf、dmis、nc文件、
本文所使用的术语“包括”以及其衍生词旨在作为开放式术语，其指定所陈述的特征、要素、组件、组、整数和/或步骤的存在，但不排除其它未陈述的特征、要素、组件、组、整数和/或步骤的存在。前述内容还适用于具有类似含义的词语，如术语“包含”、“具有”以及其衍生词。
本文公开的所有范围都包含端点，并且端点可以彼此独立组合。“组合”包含共混物、混合物、合金、反应产物等。术语“一个/一种(a/an)”和“所述(the)”在本文中不表示对数量的限制，并且应被解释为涵盖单数和复数两者，除非本文另有说明或者与上下文明显矛盾。本文使用的前置词“(多个)”旨在包含其修饰的术语的单数和复数，从而包含一个或多个所述术语(例如，(多个)膜包含一个或多个膜)。整个说明书中对“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等(当存在时)的引用意味着结合所述实施例描述的特定要素(例如，特征、结构和/或特性)包含在本文描述的至少一个实施例中，并且可以存在于其它实施例中，也可以不存在于其它实施例中。此外，应当理解，所描述的要素可以在各个实施例中以任何合适的方式组合。
本文公开的所有范围都包含端点，并且端点可以彼此独立组合。此外，术语“第一”、“第二”等在本文中不表示任何顺序、量或重要性，而是用于将一个元件与另一个元件区分。
同样，术语“约”意味着量、大小、配方、参数和其它量和特性不是并且不必是精确的，而是根据需要可以是近似的和/或更大或更小，从而反映公差、转换因子、舍入、测量误差等以及本领域技术人员已知的其它因素。通常，量、大小、配方、参数或其它量或特性是“大约的”或“近似的”，无论是否明确如此陈述。
在实施例中，本文提供了一种使用喷墨打印机制造3d的经着色树脂-金属复合组件的方法，所述方法包括：提供喷墨打印系统，所述喷墨打印系统包括：第一打印头，所述第一打印头具有：至少一个孔、树脂油墨储集器和树脂泵，所述树脂泵被配置成通过所述孔供应树脂喷墨油墨；第二打印头，所述第二打印头具有：至少一个孔、金属油墨储集器和金属油墨泵，所述金属油墨泵被配置成通过所述孔供应金属喷墨油墨；第三打印头，所述第三打印头具有：至少一个孔、支撑物油墨储集器和支撑物油墨泵，所述支撑物油墨泵被配置成通过所述孔供应支撑物喷墨油墨；传送器，所述传送器可操作地耦接到所述第一打印头、所述第二打印头和所述第三打印头，所述传送器被配置成将衬底传送到所述第一打印头、所述第二打印头和所述第三打印头中的每一个打印头；以及计算机辅助制造(“cam”)模块，所述cam模块包括：数据处理器；非易失性存储器；以及一组可执行指令，所述一组可执行指令存储在所述非易失性存储器上，所述一组可执行指令用于：接收表示所述复合组件的3d可视化文件；生成表示至少一个用于打印所述复合组件的基本上2d的层的文件；接收与所述复合组件相关的所选参数；并且基于所述所选参数中的至少一个参数改变所述表示至少一个基本上2d的层的文件，其中所述cam模块被配置成控制所述第一打印头、所述第二打印头和所述第三打印头中的每一个打印头；提供经着色树脂喷墨油墨组合物、金属喷墨油墨组合物和支撑物喷墨油墨组合物；使用所述cam模块获得表示要打印的所述复合组件的第一基本上2d的层的所生成文件，所述2d层包括表示所述经着色树脂喷墨油墨、所述金属喷墨油墨和所述支撑物喷墨油墨的图案；使用所述第一打印头形成与要打印的所述复合组件的所述第一基本上2d的层中的树脂表示相对应的图案；固化与所述复合组件的所述2d层中的所述树脂表示相对应的所述图案；使用所述第二打印头形成与要打印的所述复合组件的所述第一基本上2d的层中的金属表示相对应的图案；烧结与所述复合组件的所述2d层中的所述金属表示相对应的所述图案；移除所述衬底，由此制造第一复合组件层，其中在所述形成和固化与所述复合组件的所述第一基本上2d的层中的所述树脂表示相对应的所述图案的步骤和/或所述形成和烧结与所述复合组件的所述第一基本上2d的层中的所述金属表示相对应的所述图案的步骤之前、之间或之后，使用所述第三打印头形成与要打印的所述复合组件的所述第一基本上2d的层中的支撑物表示相对应的图案并且使与所述复合组件的所述2d层中的所述金属表示相对应的所述图案功能化，所述方法进一步包括(i)使用所述cam模块获得表示要打印的所述复合组件的随后的基本上2d的层的所生成文件；以及重复所述步骤以形成随后的复合组件层，所述喷墨打印系统进一步包括(ii)第三打印头，所述第三打印头具有：至少一个孔、着色油墨储集器和着色泵，所述着色泵被配置成通过所述孔供应着色喷墨油墨，所述方法进一步包括：提供着色油墨组合物；以及在所述固化与所述复合组件的所述2d层中的所述树脂表示相对应的所述预定图案的步骤之前或之后，使用所述第三打印头对所述复合组件的所述层进行着色，其中(iii)所述第一层包括加热、光聚合、干燥、沉积等离子体、交联、退火、促进氧化还原反应或包括前述各项中的一项或多项的组合，其中(iv)所述金属油墨组合物包括：金属纳米颗粒，所述金属纳米颗粒的平均直径d2,1粒径介于约20nm与约150nm之间；以及任选地，溶剂，其中(v)所述金属纳米颗粒的纵横比远大于1，其中(vi)所述树脂油墨组合物为悬浮液、乳液、溶液或包括前述各项的组合物，例如(vii)多官能丙烯酸酯单体、低聚物、聚合物或其组合的溶液；交联剂；以及自由基光引发剂，和/或(viii)用单体、低聚物、聚合物或包括前述各项的组合浸渍的多孔颗粒的悬浮液，其中所述单体、低聚物、聚合物或其组合具有与所述多孔颗粒偶联的第一末端和具有例如环氧官能度的第二末端，其中与所述多孔颗粒可操作偶联的所述单体、低聚物、聚合物或其组合完全嵌入在所述颗粒内并且被配置成在约60℃与约150℃之间的温度下从所述多孔颗粒中浸出，其中(ix)所述树脂为：聚酯(pes)、聚乙烯(pe)、聚乙烯醇(pvoh)、聚(乙酸乙烯酯)(pva)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚(乙烯基吡咯烷酮)或包括前述各项中的一项或多项的混合物或共聚物的组合，其中(x)所述使用所述第一打印头和/或所述第二打印头的步骤进一步包括提供支撑物，(xi)所述支撑物为陶瓷粉末、聚合物组合物、硅玻璃或包括前述各项中的一项或多项的可移除支撑物，其中(xii)在与所述复合组件相关的所述所选参数中使用的参数为：所述层中的所述树脂图案、所述层中的所述金属图案、树脂层的颜色、所述树脂图案的着色顺序、所述树脂的固化要求和/或所述层中的所述金属图案的烧结、可移除支撑物组合物、吞吐量要求或包括前述各项中的一项或多项的参数的组合，其中(xiii)表示所述复合组件的3d可视化文件是.asm、stl、iges、step、catia、solidworks、proe、3dstudio、gerber、rhino文件或包括前述各项中的一项或多项的文件；并且其中表示至少一个基本上2d的层的文件是jpeg、gif、tiff、bmp、pdf文件或包括前述各项中的一项或多项的组合，其中(xiv)所述颜色是以介于约1％(w/w)与约5％(w/w)之间的浓度存在于所述树脂油墨组合物中的颜料，其中(xv)所述第三打印头被配置成将多种颜色应用于复合组件层的至少一部分，其中(xvi)所述喷墨打印系统进一步包括另外的打印头，所述另外的打印头具有：至少一个孔、第二树脂油墨储集器和第二树脂油墨泵，所述第二树脂油墨泵被配置成通过所述孔供应第二树脂油墨，所述方法进一步包括：提供第二树脂油墨组合物；使用所述第二树脂油墨打印头形成于与要打印的所述复合组件的所述第一基本上2d的层中的第二树脂表示相对应的预定图案；以及固化与所述复合组件的所述2d层中的所述第二树脂表示相对应的所述预定图案；其中所述第二树脂油墨组合物的树脂组成不同于所述第一打印头中的所述树脂油墨组合物的树脂组成和/或所述第二树脂油墨组合物的颜色不同于所述第一打印头中的所述树脂油墨组合物的颜色，所述喷墨打印系统进一步包括(xvii)另外的打印头，所述另外的打印头具有：至少一个孔、第二金属油墨储集器和第二金属油墨泵，所述第二金属油墨泵被配置成通过所述孔供应第二金属油墨，所述方法进一步包括：提供第二金属油墨组合物；使用所述第二金属油墨打印头形成与要打印的所述复合组件的所述第一基本上2d的层中的第二金属表示相对应的预定图案；以及烧结与所述复合组件的所述2d层中的所述第二金属表示相对应的所述预定图案，其中所述第二金属油墨组合物的金属不同于所述第二打印头中的所述金属油墨组合物的金属，和/或(xviii)另外的打印头，所述另外的打印头具有：至少一个孔、第二支撑物油墨储集器和第二支撑物油墨泵，所述第二支撑物油墨泵被配置成通过所述孔供应第二支撑物油墨，所述方法进一步包括：提供第二支撑物油墨组合物；在所述使用所述第一打印头和/或所述第二打印头和/或所述第三打印头的步骤之前、之间或之后，使用所述第二支撑物油墨打印头形成与要打印的所述复合组件的所述第一基本上2d的层中的第二支撑物表示相对应的预定图案；以及使与所述复合组件的所述2d层中的所述支撑物表示相对应的所述预定图案功能化。还提供了如图1a和1b所示的通过本文描述和要求保护的方法制造的经着色复合组件。
尽管已经根据一些实施例描述了基于经过转换的3d可视化cad/cam数据包使用喷墨打印来3d打印经着色树脂-金属复合组件的前述公开内容，但是根据本文的公开内容，其它实施例对于本领域普通技术人员来说将变得清楚。此外，仅通过举例呈现了所描述的实施例，并且所述实施例并不旨在限制本发明的范围。实际上，在不脱离本文描述的新颖方法、程序、库和系统的精神的情况下，可以以各种其它形式使所述新颖方法、程序、库和系统具体化。因此，鉴于本文的公开内容，其它组合、省略、替换和修改对于技术人员来说将变得清楚。
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