增材制造的系統和方法技術方案

本發明專利技術的名稱是增材制造的系統和方法。用于增材制造物體(102)的系統(300)，其包括：原料線(106)的來源(302)；剛性化機構(112)，其從來源(302)接收原料線(106)并且將樹脂(110)從第一至少部分未固化狀態轉化為剛性至少部分未固化狀態；遞送導板(116)，其沿著打印路徑(114)沉積原料線(106)；進料機構(126)，其進給原料線(106)通過遞送導板(116)；去剛性化機構(118)，其將樹脂(110)從剛性至少部分未固化狀態轉化為第二至少部分未固化狀態；和固化機構(120)，其將樹脂(110)從第二至少部分未固化狀態轉化為至少部分固化狀態。

The System and Method of Additional Material Manufacturing

The name of the present invention is a system and method for adding material manufacturing. A system (300) for adding material to an object (102) includes a source (302) of a raw material line (106); a rigid mechanism (112), which receives the raw material line (106) from the source (302) and converts resin (110) from the first or at least part of the uncured state to the rigid or at least part of the uncured state; a delivery guide plate (116), which deposits the raw material line (106) along a printing path (114); and a feeding mechanism (126), which feeds. The raw material line (106) transforms the resin (110) from the rigid at least partially uncured state to the second at least partially uncured state through the delivery guide plate (116) and the de-rigid mechanism (118); and the curing mechanism (120), which transforms the resin (110) from the second at least partially uncured state to the least partially cured state.

【技術實現步驟摘要】
增材制造的系統和方法
本公開內容涉及增材制造。
技術介紹
增材制造工藝可以包括從打印頭或噴嘴分配或擠出原料材料，該打印頭或噴嘴能夠在計算機控制下在三維中移動以制造零件。取決于原料材料的特性，其前進通過打印頭可能是困難的或導致不期望的作用。例如，當原料材料是粘性材料或包括粘性材料時，原料材料可能膠著、阻塞或以其它方式污染打印頭。作為另一個實例，當原料材料包括細長碳纖維或其它纖維時，纖維可能扭結、斷裂或以其它方式扭曲并且變得損壞或阻塞打印頭。作為又另一個實例，當原料材料是未固化或部分固化的可固化樹脂或包括未固化或部分固化的可固化樹脂時，樹脂可能不期望地在打印頭內部逐步地固化以逐漸地阻塞打印頭，并且部分地或完全地阻礙原料材料通過打印頭的操作性前進。
技術實現思路
因此，旨在解決至少上述問題的裝置和方法將發現效用。下述是根據本專利技術的主題的實例的非窮盡性列舉，其可以要求保護或可以不要求保護。根據本專利技術的主題的一個實例涉及用于增材制造物體的系統。該系統包括原料線的來源、剛性化機構、遞送導板(deliveryguide)、進料機構、去剛性化機構和固化機構。起源于來源的原料線包括至少部分地包封在處于第一至少部分未固化狀態的樹脂中的細長纖維。剛性化機構用于從來源接收原料線，其中原料線的樹脂處于第一至少部分未固化狀態。剛性化機構配置為將原料線的樹脂從第一至少部分未固化狀態轉化為剛性至少部分未固化狀態。與當樹脂處于第一至少部分未固化狀態時相比，當樹脂處于剛性至少部分未固化狀態時原料線和樹脂更加剛性。遞送導板用于從剛性化機構接收原料線，其中樹脂處于剛性至少部分未固化狀態。遞送導板配置為沿著打印路徑沉積原料線。進料機構配置為進給原料線通過遞送導板。去剛性化機構配置為隨著原料線穿過遞送導板或隨著原料線離開遞送導板，將原料線的樹脂從剛性至少部分未固化狀態轉化為第二至少部分未固化狀態，從而，在原料線通過遞送導板沿著打印路徑沉積之前，離開遞送導板的原料線的樹脂處于第二至少部分未固化狀態。與當樹脂處于剛性至少部分未固化狀態時相比，當樹脂處于第二至少部分未固化狀態時原料線和樹脂剛性較低。固化機構配置為將沿著打印路徑通過遞送導板沉積的原料線的樹脂從第二至少部分未固化狀態轉化為至少部分固化狀態。因此該系統可用于由原料線制造物體。而且，該系統可用于制造具有細長纖維的物體，其中細長纖維在整個物體上以期望的和/或預定的取向被定向，以致限定物體的期望性質。因為當原料線在來源中時細長纖維被包封在樹脂中，所以起源于來源的原料線可以被描述為預浸漬原料線。另外，因為原料線可以具有顯著的長度，所以來源中的原料線可能需要被卷曲或纏繞，用于使得來源尺寸變得緊湊或以其它方式可控制。因此，起源于來源的原料線可能需要是足夠撓性的或可彎曲的以被卷曲而不損壞細長纖維，仍是足夠剛性的，使得樹脂不會流動并且使得原料線維持其作為連續撓性線的完整性。然而，原料線的第一至少部分未固化狀態可能過于撓性而不能被可操作地進給至遞送導板內和前進通過遞送導板，并且可能過于粘性或膠黏而不能被系統可操作地處理，而不會上膠或以其它方式弄臟系統的組成部件。因此，剛性化機構將原料線從第一至少部分未固化狀態轉化為剛性至少部分未固化狀態，從而進料機構可以使原料線前進至遞送導板內，而不會弄臟或損壞進料機構，并且不會使細長纖維扭曲、斷裂或以其它方式變得損壞。而且，因為原料線接著處于剛性至少部分未固化狀態，所以它將容易地前進通過遞送導板，用于沿著打印路徑最終沉積以制造物體。然而，處于其剛性至少部分未固化狀態的原料線對于在三維中沿著打印路徑沉積是過于剛性的。因此，提供去剛性化機構以將原料線從剛性至少部分未固化狀態轉化為充分地非剛性未固化狀態——第二至少部分未固化狀態——用于沿著打印路徑最終沉積。取決于去剛性化機構的配置和取決于處于第二至少部分未固化狀態的原料線的性質，去剛性化機構可以隨著原料線穿過遞送導板或隨著原料線離開遞送導板使原料線去剛性化。最后，固化機構將樹脂從第二至少部分未固化狀態轉化為至少部分固化狀態，以當物體正在制造或在原位時至少部分地固化該物體。根據本專利技術的主題的另一實例涉及由原料線增材制造物體的方法，其中原料線包括至少部分地包封在樹脂中的細長纖維。該方法包括將原料線的樹脂從第一至少部分未固化狀態轉化為剛性至少部分未固化狀態。與當樹脂處于第一至少部分未固化狀態時相比，當樹脂處于剛性至少部分未固化狀態時原料線和樹脂更加剛性。該方法進一步包括將原料線引入遞送導板內，其中原料線的樹脂處于剛性至少部分未固化狀態。該方法另外地包括隨著原料線穿過遞送導板或隨著原料線離開遞送導板將原料線的樹脂從剛性至少部分未固化狀態轉化為第二至少部分未固化狀態。與當樹脂處于剛性至少部分未固化狀態時相比，當樹脂處于第二至少部分未固化狀態時原料線和樹脂剛性較低。該方法進一步包括使用遞送導板沿著打印路徑沉積原料線，其中樹脂處于第二至少部分未固化狀態。該方法還包括在沿著打印路徑由遞送導板分配原料線之后將原料線的樹脂從第二至少部分未固化狀態轉化為至少部分固化狀態。處于至少部分固化狀態的樹脂比處于第二至少部分未固化狀態的樹脂更加固化。因此可以實施該方法以由原料線制造物體。而且，可以實施該方法以制造具有細長纖維的物體，其中細長纖維在整個物體上以期望的和/或預定的取向被定向，以致限定物體的期望性質。因為細長纖維被包封在樹脂中，所以原料線106可以被描述為預浸漬原料線。另外，因為原料線可以具有顯著的長度，原料線可以在被引入遞送導板內之前被卷曲或纏繞。因此，原料線可能需要是足夠撓性的或可彎曲的，以被卷曲而不損壞細長纖維，仍足夠剛性，使得樹脂不會流動并且使得原料線維持其作為連續撓性線的完整性。然而，原料線的第一至少部分未固化狀態可能過于撓性而不能被可操作地進給至遞送導板內和前進通過遞送導板，并且可能過于粘性或膠黏而不能被相關聯的系統可操作地處理，而不會上膠或以其它方式弄臟系統的組成部件。因此，將原料線從第一至少部分未固化狀態轉化為剛性至少部分未固化狀態促進將原料線引入遞送導板內和將原料線穿過遞送導板，而不會使細長纖維扭曲、斷裂或以其它方式變得損壞，并且不會使樹脂弄臟相關聯的系統。隨后，隨著原料線穿過遞送導板或隨著原料線離開遞送導板將原料線從剛性至少部分未固化狀態轉化為第二至少部分未固化狀態，導致原料線足夠撓性以通過遞送導板在三維中可操作地沉積來增材制造物體。取決于原料線的性質，在該方法的一些實施中，隨著原料線穿過遞送導板將原料線轉化為第二非剛性固化狀態可能是有益的。在該方法的其它實施中，隨著原料線離開遞送導板將原料線轉化為第二非剛性未固化狀態可能是有益的。最后，將樹脂從第二至少部分未固化狀態至少部分地固化為至少部分固化狀態，使得當物體正在被制造或在原位時固化。附圖說明因此已經用一般術語描述了本專利技術的一個或多個實例，現在將參考附圖，附圖沒有必要按比例繪制，并且其中遍及若干視圖相同的附圖標記指定相同或相似的部件，并且其中：圖1是根據本公開內容的一個或多個實例的用于增材制造物體的系統的方框圖；圖2是根據本公開內容的一個或多個實例的圖1的系統的示意性表示；圖3是根據本公開內容的一個或多個實例的增材制造物體的方法的流程圖；圖4航空器生產和服務方法的流程本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種用于增材制造物體(102)的系統(300)，所述系統(300)包括：原料線(106)的來源(302)，其中起源于所述來源(302)的所述原料線(106)包括至少部分地包封在樹脂(110)中的細長纖維(108)，所述樹脂(110)處于第一至少部分未固化狀態；剛性化機構(112)，其從所述來源(302)接收所述原料線(106)，其中所述原料線(106)的樹脂(110)處于所述第一至少部分未固化狀態，其中所述剛性化機構(112)配置為將所述原料線(106)的樹脂(110)從所述第一至少部分未固化狀態轉化為剛性至少部分未固化狀態，并且其中與當所述樹脂(110)處于所述第一至少部分未固化狀態時相比，當所述樹脂(110)處于所述剛性至少部分未固化狀態時所述原料線(106)和所述樹脂(110)更加剛性；遞送導板(116)，其從所述剛性化機構(112)接收所述原料線(106)，其中所述樹脂(110)處于所述剛性至少部分未固化狀態，其中所述遞送導板(116)配置為沿著打印路徑(114)沉積所述原料線(106)；進料機構(126)，其配置為進給所述原料線(106)通過所述遞送導板(116)；去剛性化機構(118)，其配置為隨著所述原料線(106)穿過所述遞送導板(116)或隨著所述原料線(106)離開所述遞送導板(116)，將所述原料線(106)的樹脂(110)從所述剛性至少部分未固化狀態轉化為第二至少部分未固化狀態，從而，在所述原料線(106)通過所述遞送導板(116)沿著所述打印路徑(114)沉積之前，離開所述遞送導板(116)的所述原料線(106)的樹脂(110)處于所述第二至少部分未固化狀態，其中與當所述樹脂(110)處于所述剛性至少部分未固化狀態時相比，當所述樹脂(110)處于所述第二至少部分未固化狀態時所述原料線(106)和所述樹脂(110)剛性較低；和固化機構(120)，其配置為將通過所述遞送導板(116)沿著所述打印路徑(114)沉積的原料線(106)的樹脂(110)從所述第二至少部分未固化狀態轉化為至少部分固化狀態。...

【技術特征摘要】
2017.07.06 US 15/642,7051.一種用于增材制造物體(102)的系統(300)，所述系統(300)包括：原料線(106)的來源(302)，其中起源于所述來源(302)的所述原料線(106)包括至少部分地包封在樹脂(110)中的細長纖維(108)，所述樹脂(110)處于第一至少部分未固化狀態；剛性化機構(112)，其從所述來源(302)接收所述原料線(106)，其中所述原料線(106)的樹脂(110)處于所述第一至少部分未固化狀態，其中所述剛性化機構(112)配置為將所述原料線(106)的樹脂(110)從所述第一至少部分未固化狀態轉化為剛性至少部分未固化狀態，并且其中與當所述樹脂(110)處于所述第一至少部分未固化狀態時相比，當所述樹脂(110)處于所述剛性至少部分未固化狀態時所述原料線(106)和所述樹脂(110)更加剛性；遞送導板(116)，其從所述剛性化機構(112)接收所述原料線(106)，其中所述樹脂(110)處于所述剛性至少部分未固化狀態，其中所述遞送導板(116)配置為沿著打印路徑(114)沉積所述原料線(106)；進料機構(126)，其配置為進給所述原料線(106)通過所述遞送導板(116)；去剛性化機構(118)，其配置為隨著所述原料線(106)穿過所述遞送導板(116)或隨著所述原料線(106)離開所述遞送導板(116)，將所述原料線(106)的樹脂(110)從所述剛性至少部分未固化狀態轉化為第二至少部分未固化狀態，從而，在所述原料線(106)通過所述遞送導板(116)沿著所述打印路徑(114)沉積之前，離開所述遞送導板(116)的所述原料線(106)的樹脂(110)處于所述第二至少部分未固化狀態，其中與當所述樹脂(110)處于所述剛性至少部分未固化狀態時相比，當所述樹脂(110)處于所述第二至少部分未固化狀態時所述原料線(106)和所述樹脂(110)剛性較低；和固化機構(120)，其配置為將通過所述遞送導板(116)沿著所述打印路徑(114)沉積的原料線(106)的樹脂(110)從所述第二至少部分未固化狀態轉化為至少部分固化狀態。2.根據權利要求1所述的系統(300)，其中：處于所述第一至少部分未固化狀態的所述原料線(106)具有大于0.08GPa且小于或等于0.1GPa的剪切模量；處于所述剛性至少部分未固化狀態的所述原料線(106)具有大于0.1GPa的剪切模量；和處于所述第二至少部分未固化狀態的所述原料線(106)具有小于或等于0.1GPa的剪切模量。3.根據權利要求1或2所述的系統(300)，其中：所述剛性化機構(112)配置為從處于所述第一至少部分未固化狀態的所述原料線(106)的樹脂(110)收回熱量以將所述原料線(106)的樹脂(110)從所述第一至少部分未固化狀態轉化為所述剛性至少部分未固化狀態；和所述去剛性化機構(118)配置為加熱處于所述剛性至少部分未固化狀態的所述原料線(106)的樹脂(110)以將所述原料線(106)的樹脂(110)從所述剛性至少部分未固化狀態轉化為所述第二至少部分未固化狀態。4.根據權利要求1或2所述的系統(300)，進一步包括控制系統(130)，其中：所述控制系統(130)包括至少一個傳感器(132)，所述傳感器(132)配置為感測與所述原料線(106)相關聯的至少一種物理特征；和所述控制系統(130)配置為至少部分地基于與所述原料線(106)相關聯的所述至少一種物理特征主動地控制所述剛性化機構(112)、所述進料機構(126)、所述去剛性化機構(118)或所述固化機構(120)中的至少一個。5.根據權利要求4所述的系統(300)，其中所述控制系統(130)配置為至少部分地基于與所述原料線(106)相關聯的至少一種物理特征主動地控制所述剛性化機構(112)，以控制處于所述剛性至少部分未固化狀態的樹脂(110)的剛度。6.根據權利要求4所述的系統(300)，其中所述控制系統(130)配置為至少部分地基于與原料線(106)相關聯的至少一種物理特征主動地控制所述進料機構(126)，以控制所述原料線(106)的進料速率。7.根據權利要求4所述的系統(300)，其中所述控制系統(130)配置為至少部分地基于與原料線(106)相關聯的至少一種物理特征主動地控制所述去剛性化機構(118)，以控制處于所述第二至少部分未固化狀態的樹脂(110)的剛度。8.根據權利要求4所述的系統(300)，其中所述控制系統(130...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·S·威倫斯基，S·F·哈里森，N·S·埃文斯，F·托里斯，
申請(專利權)人：波音公司，
類型：發明
國別省市：美國,US