用于增材制造物体的原料线和创建原料线的系统和方法技术方案

本发明专利技术的题目是用于增材制造物体的原料线和创建原料线的系统和方法。原料线(100)包括细长细丝(104)、树脂(124)和光学方向调节器(123)。树脂(124)覆盖细长细丝(104)。光学方向调节器(123)被树脂(124)覆盖并在细长细丝(104)之间散布。每个光学方向调节器(123)具有外表面(184)。每个光学方向调节器(123)被配置为使得当电磁辐射(118)由第一方向撞击外表面(184)时，电磁辐射(118)的至少一部分以与第一方向成角度的第二方向离开外表面(184)以照射原料线(100)的内部体积中的树脂(124)，至少部分地由于细长细丝(104)，树脂(124)不可直接地受入射在原料线(100)的外部表面上的电磁辐射(118)影响。

System and method for material line and creating material line for adding material to make object

The subject of the present invention is a system and method for adding material to make material line and creating material line. Raw material line (100) includes slender filament (104), resin (124) and optical direction regulator (123). Resin (124) is coated with slender filaments (104). The optical direction regulator (123) is covered by resin (124) and dispersed between slender filaments (104). Each optical direction regulator (123) has an external surface (184). Each optical direction regulator (123) is configured so that when electromagnetic radiation (118) strikes the outer surface (184) in the first direction, at least part of the electromagnetic radiation (118) leaves the outer surface (184) in the second direction at an angle to the first direction to illuminate resin (124) in the inner volume of the raw material line (100), at least partly because of the slender filament (104), resin (124) cannot be directly incident on the original surface. The influence of electromagnetic radiation (118) on the external surface of the material line (100).

【技术实现步骤摘要】
用于增材制造物体的原料线和创建原料线的系统和方法
本公开内容涉及增材制造。
技术介绍
3D印刷过程可以使用由印刷头挤出的原料材料以通过使原料材料分层而增材制造零件。原料材料可以包括聚合物和增强纤维，比如碳纤维，其对于可见光和紫外光是不透明的。当原料材料中的聚合物是光聚合物时，固化能量源可以被定向在由印刷头分配的原料材料处，以固结原料材料。但是，当增强纤维对固化能量不透明时，它们投射阴影并且阻止直接地源于固化能量源的固化能量照射和固化阴影中的光聚合物。
技术实现思路
因此，意欲解决至少上述提及的问题的装置和方法将发现实用性。下面是根据本专利技术的主题的实例的非穷尽列举，其可以被要求保护或可以不被要求保护。根据本专利技术的主题的一个实例涉及用于增材制造物体的原料线。原料线具有原料线长度和外部表面，其限定原料线的内部体积。原料线包括细长细丝、树脂和光学方向调节器。细长细丝沿着原料线长度的至少一部分延伸。树脂覆盖细长细丝。光学方向调节器每个仅沿着原料线长度的一部分延伸。光学方向调节器被树脂覆盖并在细长细丝之间散布。每个光学方向调节器具有外表面。每个光学方向调节器被配置为使得当电磁辐射由第一方向撞击外表面时，电磁辐射的至少一部分以与第一方向成角度的第二方向离开外表面以照射原料线的内部体积中的树脂，至少部分地由于细长细丝，树脂不可直接地受入射在原料线的外部表面上的电磁辐射影响(accessibleto)。在原料线中包含光学方向调节器促进电磁辐射穿透入原料线的内部体积用于照射树脂，而不管树脂的区域是否处于通过电磁辐射的直接(即，视线(line-of-sight))施加投射的细长细丝的阴影中。换句话说，即使当电磁辐射被遮蔽而不能直接地到达树脂的所有区域时，光学方向调节器将重定向电磁辐射以分散或散射电磁辐射以间接地到达树脂的区域。结果，原料线可以利用电磁辐射更容易地固化，可以利用电磁辐射更均匀地固化，可以利用电磁辐射更彻底地固化，和/或可以利用电磁辐射更快地固化。原料线的这种配置特别地适合于增材制造熔融细丝构造种类，其中原料线由印刷头或喷嘴分配，并且随着原料线正被分配，固化能量源(例如，电磁辐射)在原料线处定向固化能量以原位固化树脂。根据本专利技术的主题的另一个实例涉及用于创建用于增材制造物体的原料线的系统。原料线具有原料线长度。该系统包括预浸料束(prepreg-tow)供应装置、预浸料束分离器、光学方向调节器供应装置、组合器和至少一个加热器。预浸料束供应装置被配置为分配包括细长细丝和覆盖细长细丝的树脂的前体预浸料束。预浸料束分离器被配置为将由预浸料束供应装置分配的前体预浸料束分离为至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝，或分离为至少部分地覆盖有树脂的细长细丝的子集。每个子集包括多个细长细丝。光学方向调节器供应装置被配置为分配光学方向调节器以施加至至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝，或施加至至少部分地被树脂覆盖的细长细丝的子集，其源于预浸料束分离器。每个光学方向调节器具有外表面，并且每个光学方向调节器被配置为使得当电磁辐射由第一方向撞击外表面时，电磁辐射的至少一部分以与第一方向成角度的第二方向离开外表面。组合器被配置为将至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝和由光学方向调节器供应装置分配的光学方向调节器组合，或将至少部分地覆盖有树脂的细长细丝的子集和由光学方向调节器供应装置分配的光学方向调节器组合，成为衍生的预浸料束，使得光学方向调节器在细长细丝之间散布。至少一个加热器被配置为加热下列中的至少一种：(i)由预浸料束供应装置分配的前体预浸料束中的树脂至第一阈值温度以促进通过预浸料束分离器将前体预浸料束分离为各个的细长细丝或细长细丝的子集，(ii)至少部分地覆盖源于预浸料束分离器的各个的细长细丝或细长细丝的子集的树脂至第二阈值温度以通过树脂引起衍生的预浸料束中的光学方向调节器和细长细丝的浸透(wet-out)，或(iii)至少部分地覆盖源于组合器的衍生的预浸料束中的细长细丝的树脂至第三阈值温度以通过树脂引起衍生的预浸料束中的光学方向调节器和细长细丝的浸透。由前体预浸料束创建原料线允许使用现成的预浸料增强纤维束。预浸料束分离器将前体预浸料束分离为至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝或分离为至少部分地覆盖有树脂的细长细丝的子集，使得光学方向调节器可以可操作地散布细长细丝。组合器然后将细长细丝和光学方向调节器连同树脂一起组合为衍生的预浸料束以最终成为原料线。至少一个加热器加热树脂以促进前体预浸料束的分离或衍生的预浸料束中的细长细丝和光学方向调节器的浸透中的一者或二者。根据本专利技术的主题的又另一个实例涉及创建用于增材制造物体的原料线的方法。原料线具有原料线长度。该方法包括将包括细长细丝和覆盖细长细丝的树脂的前体预浸料束分离为至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝，或分离为至少部分地覆盖有树脂的细长细丝的子集。每个子集包括多个细长细丝。该方法还包括施加光学方向调节器至至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝，或至少部分地覆盖有树脂的细长细丝的子集。每个光学方向调节器具有外表面，并且每个光学方向调节器被配置为使得当电磁辐射由第一方向撞击外表面时，电磁辐射的至少一部分以与第一方向成角度的第二方向离开外表面。该方法进一步包括将光学方向调节器与至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝，或至少部分地覆盖有树脂的细长细丝的子集组合为衍生的预浸料束，使得光学方向调节器在细长细丝之间散布。该方法另外地包括加热下列中的至少一种：(i)在将前体预浸料束分离为至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝，或至少部分地覆盖有树脂的细长细丝的子集之前，前体预浸料束中的树脂至第一阈值温度以促进分离前体预浸料束，(ii)在将前体预浸料束分离为至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝，或至少部分地覆盖有树脂的细长细丝的子集之后，并且在将光学方向调节器和至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝，或至少部分地覆盖有树脂的细长细丝的子集组合之前，至少部分地覆盖各个的细长细丝或细长细丝的子集的树脂至第二阈值温度以通过树脂引起衍生的预浸料束中的光学方向调节器和细长细丝的浸透，或(iii)至少部分地覆盖衍生的预浸料束中的细长细丝的树脂至第三阈值温度以通过树脂引起衍生的预浸料束中的光学方向调节器和细长细丝的浸透。由前体预浸料束创建原料线允许使用现成的预浸料增强纤维束。将前体预浸料束分离为至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝或分离为至少部分地覆盖有树脂的细长细丝的子集能够使得光学方向调节器可操作地散布在细长细丝之间并与其组合。加热树脂促进前体预浸料束的分离或衍生的预浸料束中的细长细丝和光学方向调节器的浸透中的一者或二者。附图说明已经如此概括地描述了本专利技术的一个或多个实例，现在参照附图，其不一定按照比例绘制，并且其中遍及几个视图相同附图标记代表相同或类似零件，并且其中：图1是示意性地表示根据本公开内容的一个或多个实例的用于增材制造物体的原料线的方框图；图2是示意性地表示根据本公开内容的一个或多个实例的用于创建增材制造物体的原料线的系统的方框图；图3是示意性地表示根据本公开内容的一个或多个实例的光波导管的方框图；图4是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的原料线的示意图；图5是根据本公开内容的一个或多个实例的图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于创建用于增材制造物体(136)的原料线(100)的系统(200)，所述原料线(100)具有原料线长度，所述系统(200)包括：预浸料束供应装置(202)，其被配置为分配包括细长细丝(104)和覆盖所述细长细丝(104)的树脂(124)的前体预浸料束(208)；预浸料束分离器(210)，其被配置为将由所述预浸料束供应装置(202)分配的所述前体预浸料束(208)分离为至少部分地覆盖有所述树脂(124)的各个的细长细丝(104)，或分离为至少部分地覆盖有所述树脂(124)的细长细丝(104)的子集(214)，其中每个所述子集(214)包括多个所述细长细丝(104)；光学方向调节器供应装置(216)，其被配置为分配光学方向调节器(123)以施加至源于所述预浸料束分离器(210)的至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述各个的细长细丝(104)，或至少部分地被所述树脂(124)覆盖的所述细长细丝(104)的子集(214)，其中每个所述光学方向调节器(123)具有外表面(184)，并且每个所述光学方向调节器(123)被配置为使得当电磁辐射(118)由第一方向撞击所述外表面(184)时，所述电磁辐射(118)的至少一部分以与所述第一方向成角度的第二方向离开所述外表面(184)；组合器(212)，其被配置为将至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述各个的细长细丝(104)和由所述光学方向调节器供应装置(216)分配的所述光学方向调节器(123)组合，或将至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述细长细丝(104)的子集(214)和由所述光学方向调节器供应装置(216)分配的所述光学方向调节器(123)组合，成为衍生的预浸料束(209)，使得所述光学方向调节器(123)在所述细长细丝(104)之间散布；和至少一个加热器(210)，被配置为加热下列中的至少一种：由所述预浸料束供应装置(202)分配的所述前体预浸料束(208)中的所述树脂(124)至第一阈值温度以促进通过所述预浸料束分离器(210)将所述前体预浸料束(208)分离为所述各个的细长细丝(104)或所述细长细丝(104)的子集(214)；至少部分地覆盖源于所述预浸料束分离器(210)的所述各个的细长细丝(104)或所述细长细丝(104)的子集(214)的所述树脂(124)至第二阈值温度以通过所述树脂(124)引起所述衍生的预浸料束(209)中的所述光学方向调节器(123)和所述细长细丝(104)的浸透；或至少部分地覆盖源于所述组合器(212)的所述衍生的预浸料束(209)中的所述细长细丝(104)的所述树脂(124)至第三阈值温度以通过所述树脂(124)引起所述衍生的预浸料束(209)中的所述光学方向调节器(123)和所述细长细丝(104)的浸透。...

【技术特征摘要】
2017.09.15 US 15/706,5371.用于创建用于增材制造物体(136)的原料线(100)的系统(200)，所述原料线(100)具有原料线长度，所述系统(200)包括：预浸料束供应装置(202)，其被配置为分配包括细长细丝(104)和覆盖所述细长细丝(104)的树脂(124)的前体预浸料束(208)；预浸料束分离器(210)，其被配置为将由所述预浸料束供应装置(202)分配的所述前体预浸料束(208)分离为至少部分地覆盖有所述树脂(124)的各个的细长细丝(104)，或分离为至少部分地覆盖有所述树脂(124)的细长细丝(104)的子集(214)，其中每个所述子集(214)包括多个所述细长细丝(104)；光学方向调节器供应装置(216)，其被配置为分配光学方向调节器(123)以施加至源于所述预浸料束分离器(210)的至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述各个的细长细丝(104)，或至少部分地被所述树脂(124)覆盖的所述细长细丝(104)的子集(214)，其中每个所述光学方向调节器(123)具有外表面(184)，并且每个所述光学方向调节器(123)被配置为使得当电磁辐射(118)由第一方向撞击所述外表面(184)时，所述电磁辐射(118)的至少一部分以与所述第一方向成角度的第二方向离开所述外表面(184)；组合器(212)，其被配置为将至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述各个的细长细丝(104)和由所述光学方向调节器供应装置(216)分配的所述光学方向调节器(123)组合，或将至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述细长细丝(104)的子集(214)和由所述光学方向调节器供应装置(216)分配的所述光学方向调节器(123)组合，成为衍生的预浸料束(209)，使得所述光学方向调节器(123)在所述细长细丝(104)之间散布；和至少一个加热器(210)，被配置为加热下列中的至少一种：由所述预浸料束供应装置(202)分配的所述前体预浸料束(208)中的所述树脂(124)至第一阈值温度以促进通过所述预浸料束分离器(210)将所述前体预浸料束(208)分离为所述各个的细长细丝(104)或所述细长细丝(104)的子集(214)；至少部分地覆盖源于所述预浸料束分离器(210)的所述各个的细长细丝(104)或所述细长细丝(104)的子集(214)的所述树脂(124)至第二阈值温度以通过所述树脂(124)引起所述衍生的预浸料束(209)中的所述光学方向调节器(123)和所述细长细丝(104)的浸透；或至少部分地覆盖源于所述组合器(212)的所述衍生的预浸料束(209)中的所述细长细丝(104)的所述树脂(124)至第三阈值温度以通过所述树脂(124)引起所述衍生的预浸料束(209)中的所述光学方向调节器(123)和所述细长细丝(104)的浸透。2.根据权利要求1所述的系统(200)，其中：所述光学方向调节器(123)包括部分长度光波导管(122)；每个所述部分长度光波导管(122)包括部分长度光学核心(138)；每个所述部分长度光波导管(122)的所述部分长度光学核心(138)包括第一部分长度光学核心端面(140)、与所述第一部分长度光学核心端面(140)相对的第二部分长度光学核心端面(142)和部分长度外周表面(144)，其在所述第一部分长度光学核心端面(140)和所述第二部分长度光学核心端面(142)之间延伸；和每个所述部分长度光波导管(122)被配置为使得当所述电磁辐射(118)经由所述第一部分长度光学核心端面(140)、所述第二部分长度光学核心端面(142)或所述部分长度外周表面(144)的至少一个进入所述部分长度光学核心(138)时，所述电磁辐射(118)的至少一部分经由所述部分长度外周表面(144)离开所述部分长度光学核心(138)。3.根据权利要求2所述的系统(200)，其中：所述部分长度光学核心(138)具有部分长度光学核心折射率；每个所述部分长度光波导管(122)进一步包括部分长度光学核心包层(160)，其至少部分地覆盖所述部分长度光学核心(138)；所述部分长度光学核心包层(160)包括至少第一部分长度光学核心包层树脂(162)，其具有部分长度光学核心第一包层树脂折射率；所述部分长度光学核心包层(160)沿着每个所述部分长度光波导管(122)是不均匀的；和所述部分长度光学核心折射率大于所述部分长度光学核心第一包层树脂折射率。4.根据权利要求3所述的系统(200)，其中：每个所述部分长度光波导管(122)的所述部分长度光学核心(138)的所述部分长度外周表面(144)具有没有所述第一部分长度光学核心包层树脂(162)的部分长度外周表面区域(129)；所述部分长度光学核心包层(160)进一步包括第二部分长度光学核心包层树脂(164)，其具有部分长度光学核心第二包层树脂折射率；所述第二部分长度光学核心包层树脂(164)覆盖所述部分长度外周表面(144)的所述部分长度外周表面区域(129)；和所述部分长度光学核心第二包层树脂折射率大于所述部分长度光学核心第一包层树脂折射率。5.根据权利要求4所述的系统(200)，其中所述第二部分长度光学核心包层树脂(164)还覆盖所述第一部分长度光学核心包层树脂(162)。6.根据权利要求4或5所述的系统(200)，其中：所述树脂(124)具有树脂折射率；和所述树脂折射率大于所述部分长度光学核心第二包层树脂折射率。7.根据权利要求2或3所述的系统(200)，其中每个所述部分长度光波导管(122)的所述部分长度光学核心(138)的所述部分长度外周表面(144)具有如此表面粗糙度，其被选择使得当电磁辐射(118)经由所述第一部分长度光学核心端面(140)、所述第二部分长度光学核心端面(142)或所述部分长度外周表面(144)的至少一个进入所述部分长度光学核心(138)时，所述电磁辐射(118)的至少一部分经由所述部分长度外周表面(144)离开所述部分长度光学核心(138)。8.根据权利要求7所述的系统(200)，其中每个所述部分长度光波导管(122)没有覆盖所述部分长度光学核心(138)的任何包层。9.根据权利要求1-5中任一项所述的系统(200)，进一步包括：全长光波导管供应装置(204)，其被配置为分配至少一个全长光波导管(102)；和其中所述组合器(212)进一步被配置为将由所述全长光波导管供应装置(204)分配的所述至少一个全长光波导管(102)与...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·S·威伦斯基，M·P·科扎尔，S·F·哈里森，N·S·埃文斯，F·托雷斯，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US