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)和包括全长光学核心(110)的全长光波导管(102)。全长光波导管(102)被配置使得当电磁辐射(118)经由第一全长光学核心端面(112)、第二全长光学核心端面(114)或在第一全长光学核心端面(112)和第二全长光学核心端面(114)之间延伸的全长外周表面(116)的至少一个进入全长光学核心(110)时，电磁辐射(118)的至少一部分经由全长外周表面(116)离开全长光学核心(110)以照射原料线(100)的内部体积(182)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(180)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. The raw material line (100) includes a slender filament (104), a resin (124) and a full-length optical waveguide tube (102) including a full-length optical core (110). Full-length optical waveguide tube (102) is configured so that when electromagnetic radiation (118) enters the full-length optical core (110) via at least one of the full-length peripheral surfaces (116) extending between the first full-length optical core end (112), the second full-length optical core end (114), or between the first full-length optical core end (112) and the second full-length optical core end (114), at least one part of the electromagnetic radiation (118) passes through the full-length optical core (110). The long peripheral surface (116) leaves the full-length optical core (110) to irradiate the resin (124) in the inner volume (182) of the raw material line (100). At least partly because of the slender filament (104), the resin (124) cannot be directly affected by the electromagnetic radiation (118) incident on the outer surface (180) of the raw 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、树脂和至少一个全长光波导管。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。至少一个全长光波导管沿着原料线长度的全部延伸。至少一个全长光波导管被树脂覆盖并在细长细丝之间散布。至少一个全长光波导管包括全长光学核心。全长光学核心包括第一全长光学核心端面、与第一全长光学核心端面相对的第二全长光学核心端面和全长外周表面，其在第一全长光学核心端面和第二全长光学核心端面之间延伸。至少一个全长光波导管被配置为使得当电磁辐射经由第一全长光学核心端面、第二全长光学核心端面或全长外周表面的至少一个进入全长光学核心时，电磁辐射的至少一部分经由全长外周表面离开全长光学核心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)。在原料线中包含至少一个全长光波导管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，至少一个全长光波导管将经由其第一端面、其第二端面或其外周表面的一个或多个接收电磁辐射，并经由至少其外周表面分散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。该系统包括细丝供应装置、细丝分离器、全长光波导管供应装置、组合器和树脂供应装置。细丝供应装置被配置为分配包括细长细丝的前体束。细丝分离器被配置为将由细丝供应装置分配的前体束分离为各个的细长细丝或分离为细长细丝的子集。每个子集包括多个细长细丝。全长光波导管供应装置被配置为分配至少一个全长光波导管。组合器被配置为将各个的细长细丝和由全长光波导管供应装置分配的至少一个全长光波导管，或将源于细丝分离器的细长细丝的子集和由全长光波导管供应装置分配的至少一个全长光波导管组合为衍生的束，使得每个细长细丝和至少一个全长光波导管沿着原料线长度的全部延伸和至少一个全长光波导管在细长细丝之间散布。树脂供应装置被配置为提供树脂以施加至下列中的至少一种：(i)由细丝供应装置分配的前体束，(ii)源于细丝分离器的各个的细长细丝或细长细丝的子集，(iii)由全长光波导管供应装置分配的至少一个全长光波导管，或(iv)源于组合器的衍生的束，使得衍生的束中的细长细丝和至少一个全长光波导管用树脂覆盖。由前体束创建原料线允许使用现成的增强纤维束。细丝分离器将前体束分离为各个的细长细丝或分离为细长细丝的子集，使得至少一个全长光波导管可以可操作地散布细长细丝。组合器然后将细长细丝和至少一个全长光波导管组合为衍生的束以最终成为具有树脂的原料线。随着原料线正被创建，树脂供应装置在任何适合位置处分配树脂，包括下列的一种或多种：(i)在前体束被分离为各个的细长细丝或细长细丝的子集之前在前体束处，(ii)在由前体束分离的细长细丝处，(iii)在至少一个全长光波导管与细长细丝组合之前在至少一个全长光波导管处，或(iv)在至少一个全长光波导管与细长细丝组合之后在衍生的束处。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的前体束分离为各个的细长细丝或分离为细长细丝的子集。每个子集包括多个细长细丝。该方法还包括将各个的细长细丝与至少一个全长光波导管或细长细丝的子集与至少一个全长光波导管组合为衍生的束，使得每个细长细丝和至少一个全长光波导管沿着原料线长度的全部延伸和至少一个全长光波导管在细长细丝之间散布。该方法进一步包括施加树脂以覆盖细长细丝和至少一个全长光波导管使得细长细丝和至少一个全长光波导管被衍生的束中的树脂覆盖。由前体束创建原料线允许使用现成的增强纤维束。通过将前体束分离为各个的细长细丝或分离为细长细丝的子集，至少一个全长光波导管可以可操作地散布细长细丝。利用树脂覆盖细长细丝和至少一个全长光波导管确保细长细丝和至少一个全长光波导管被湿润并且具有用于增材制造物体的适合的完整性。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的原料线的示意图；图6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7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8是根据本公开内容的一个或多个实例的可以被修改以创建图3的光波导管的光纤的示意图；图9是根据本公开内容的一个或多个实例的光波导管的示意图；图10是根据本公开内容的一个或多个实例的光波导管的示意图；图11是根据本公开内容的一个或多个实例的光波导管的示意图；图12是根据本公开内容的一个或多个实例的光波导管的示意图；图13是根据本公开内容的一个或多个实例的图2的系统的示意图；图14是根据本公开内容的一个或多个实例的图2的系统的示意图；图15是根据本公开内容的一个或多个实例的光学方向调节颗粒的示意图；图16是根据本公开内容的一个或多个实例的光学方向调节颗粒的示意图；图17是根据本公开内容的一个或多个实例的光学方向调节颗粒的示意图；图18是根据本公开内容的一个或多个实例的创建用于增材制造物体的原料线的方法的方框图；图19是根据本公开内容的一个或多个实例的修改光纤以创建光波导管的方法的方框图；图20是根据本公开内容的一个或多个实例的修改光纤以创建光波导管的方法的方框图；图21是根据本公开内容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于增材制造物体(136)的原料线(100)，所述原料线(100)具有原料线长度和外部表面(180)，其限定所述原料线(100)的内部体积(182)，并且包括：沿着所述原料线长度的至少一部分延伸的细长细丝(104)；覆盖所述细长细丝(104)的树脂(124)；和至少一个全长光波导管(102)，其沿着所述原料线长度的全部延伸；并且其中所述至少一个全长光波导管(102)被所述树脂(124)覆盖并且在所述细长细丝(104)之间散布；所述至少一个全长光波导管(102)包括全长光学核心(110)；所述全长光学核心(110)包括第一全长光学核心端面(112)、与所述第一全长光学核心端面(112)相对的第二全长光学核心端面(114)和全长外周表面(116)，其在所述第一全长光学核心端面(112)和所述第二全长光学核心端面(114)之间延伸；和所述至少一个全长光波导管(102)被配置使得当电磁辐射(118)经由所述第一全长光学核心端面(112)、所述第二全长光学核心端面(114)或所述全长外周表面(116)的至少一个进入所述全长光学核心(110)时，所述电磁辐射(118)的至少一部分经由所述全长外周表面(116)离开所述全长光学核心(110)以照射所述原料线(100)的所述内部体积(182)中的所述树脂(124)，至少部分地由于所述细长细丝(104)，所述树脂(124)不可直接地受入射在所述原料线(100)的所述外部表面(180)上的所述电磁辐射(118)影响。...

【技术特征摘要】
2017.09.15 US 15/706,4511.用于增材制造物体(136)的原料线(100)，所述原料线(100)具有原料线长度和外部表面(180)，其限定所述原料线(100)的内部体积(182)，并且包括：沿着所述原料线长度的至少一部分延伸的细长细丝(104)；覆盖所述细长细丝(104)的树脂(124)；和至少一个全长光波导管(102)，其沿着所述原料线长度的全部延伸；并且其中所述至少一个全长光波导管(102)被所述树脂(124)覆盖并且在所述细长细丝(104)之间散布；所述至少一个全长光波导管(102)包括全长光学核心(110)；所述全长光学核心(110)包括第一全长光学核心端面(112)、与所述第一全长光学核心端面(112)相对的第二全长光学核心端面(114)和全长外周表面(116)，其在所述第一全长光学核心端面(112)和所述第二全长光学核心端面(114)之间延伸；和所述至少一个全长光波导管(102)被配置使得当电磁辐射(118)经由所述第一全长光学核心端面(112)、所述第二全长光学核心端面(114)或所述全长外周表面(116)的至少一个进入所述全长光学核心(110)时，所述电磁辐射(118)的至少一部分经由所述全长外周表面(116)离开所述全长光学核心(110)以照射所述原料线(100)的所述内部体积(182)中的所述树脂(124)，至少部分地由于所述细长细丝(104)，所述树脂(124)不可直接地受入射在所述原料线(100)的所述外部表面(180)上的所述电磁辐射(118)影响。2.根据权利要求1所述的原料线(100)，其中所述原料线(100)被配置为使得当所述电磁辐射(118)经由所述原料线(100)的所述外部表面(180)进入所述原料线(100)的所述内部体积(182)时，所述电磁辐射(118)经由所述所述全长外周表面(116)、所述第一全长光学核心端面(112)或所述第二全长光学核心端面(114)的至少一个进入所述至少一个全长光波导管(102)。3.根据权利要求1或2所述的原料线(100)，其中所述至少一个全长光波导管(102)被配置为使得当所述电磁辐射(118)进入所述全长光学核心(110)的所述第一全长光学核心端面(112)时，所述电磁辐射(118)的最初部分经由所述全长外周表面(116)离开所述全长光学核心(110)，并且在所述电磁辐射(118)的所述最初部分离开所述全长光学核心(110)后保留在所述全长光学核心(110)中的所述电磁辐射(118)的最终部分经由所述第二全长光学核心端面(114)离开所述全长光学核心(110)。4.根据权利要求3所述的原料线(100)，其中所述至少一个全长光波导管(102)被配置为使得经由所述全长外周表面(116)离开所述全长光学核心(110)的所述电磁辐射(118)的所述最初部分大于或等于经由所述第二全长光学核心端面(114)离开所述全长光学核心(110)的所述电磁辐射(118)的所述最终部分。5.根据权利要求1或2所述的原料线(100)，其中：所述全长光学核心(110)具有全长光学核心折射率；所述至少一个全长光波导管(102)进一步包括全长光学核心包层(154)，其至少部分地覆盖所述全长光学核心(110)；所述全长光学核心包层(154)包括至少第一全长光学核心包层树脂(156)，其具有全长光学核心第一包层树脂折射率；所述全长光学核心包层(154)沿着所述至少一个全长光波导管(102)是不均匀的；和所述全长光学核心折射率大于所述全长光学核心第一包层树脂折射率。6.根据权利要求5所述的原料线(100)，其中：所述全长外周表面(116)具有没有所述第一全长光学核心包层树脂(156)的全长外周表面区域(127)；所述全长光学核心包层(154)进一步包括第二全长光学核心包层树脂(158)，其具有全长光学核心第二包层树脂折射率；所述第二全长光学核心包层树脂(158)覆盖所述全长外周表面(116)的所述全长外周表面区域(127)；和所述全长光学核心第二包层树脂折射率大于所述全长光学核心第一包层树脂折射率。7.根据权利要求1或2所述的原料线(100)，其中所述全长外周表面(116)具有如此表面粗糙度，其被选择为使得当电磁辐射(118)经由所述第一全长光学核心端面(112)、所述第二全长光学核心端面(114)或所述全长外周表面(116)的至少一个进入所述全长光学核心(110)时，所述电磁辐射(118)的至少一部分经由所述全长外周表面(116)离开所述全长光学核心(110)以照射所述原料线(100)的所述内部体积(182)中的所述树脂(124)，至少部分地由于所述细长细丝(104)，所述树脂(124)不可直接地受入射在所述原料线(100)的所述外部表面(180)上的所述电磁辐射(118)影响。8.根据权利要求1或2所述的原料线(100)，进一步包括：光学方向调节器(123)，其每个仅沿着所述原料线长度的一部分延伸；并且其中所述光学方向调节器(123)被所述树脂(124)覆盖并且在所述细长细丝(104)之间散布；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...

【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