用于通过三维打印形成膜片的系统和方法技术方案

系统、装置和方法涉及使用三维打印技术来制造膜片。

System and method for forming a diaphragm by three-dimensional printing

Systems, devices, and methods involve manufacturing a diaphragm using three-dimensional printing techniques.

【技术实现步骤摘要】
用于通过三维打印形成膜片的系统和方法
概括地说，本申请涉及用于利用三维打印机来制造膜片的系统和方法。
技术介绍
用于工业的以及其它类型的阀的许多致动器包括膜片，以对致动器或阀内部的压力变化进行感测和/或反应，以便对阀进行控制。膜片会随时间和/或使用周期而磨损，并且可能需要改变或替换。另外，有时可能期望将膜片从一种类型改变为不同的类型。在任一情况下，改变或修复膜片需要将致动器和/或阀分开，这使得阀在某个时间段内无法操作。许多阀安装在工业过程系统中，其中需要使停工时间(downtime)最小化。因此，使阀不可操作的对阀的维护(例如，更换膜片)通常需要尽可能迅速地执行，从而使阀(并且因此使相关联的过程系统)的停机时间最小化。然而，用于制造膜片的常规工艺(例如，成型(molding)、形成或包覆成型(over-molding))在生产第一膜片之前通常具有昂贵的加工和长的交付时间要求。因此，当计划和实现对工业过程线中的阀的维护(其可能包括更换致动器膜片)时，在拆卸致动器之前已选择、订购膜片并使膜片可用通常是必要的。可惜的是，并非总是可能有用于获得膜片的必要交付时间。例如，如果阀致动器在计划的维护关闭之前意外地需要新的膜片，或者如果需要只有在拆卸了致动器之后才能安装非标准膜片意外地变得显而易见，则可能由于获得期望膜片的长的交付时间而没有足够的时间来获得所需要的膜片。在这种情况下，具有获得膜片(并且特别是非标准膜片)而不必等待当前在工业中标准的加工和交付时间的方法将是令人期望的。
技术实现思路
在一些布置中，本公开内容提供了涉及使用三维(3D)打印技术或类似的添加制造技术来制造膜片的系统、装置和方法。根据本公开内容的一些方面，一种制造用于致动器中的膜片的方法包括：利用三维打印机来形成膜片的至少一部分。可以利用三维打印机来形成整个膜片，或者可以利用三维打印机来形成膜片的一部分。这具有以下优势：能够快速地形成膜片并减小或甚至消除用于获得膜片的延长的交付时间和/或减小用于生产膜片的加工成本。通过显著地减少用于生产膜片(并且特别是非标准膜片)的等待时间和花费，该方法在研究、开发、生产和维护阶段中会是有用的。在一些布置中，在制造膜片时可以同时打印两个或多种材料。以此方式，可以打印纯第一材料，可以打印纯第二材料，或者可以打印第一材料和第二材料的梯度。类似地，如果打印三个或更多种材料，则可以纯打印这些材料中的任意一种材料和/或可以打印这些材料中的任何两种或更多种材料的各种梯度组合。第一材料可以具有较高的柔性和较低的拉伸强度，类似于橡胶，并且第二材料可以具有较高的拉伸强度和较低的柔性，类似于织物。第一材料可以具有第一弹性，并且第二材料可以具有与第一弹性不同的第二弹性。在打印过程期间，可以在微观尺度上将材料熔合并固化在一起。这可以允许相对快速地并且不昂贵地制造几乎无限种类的材料和/或结构的膜片。在一些布置中，可以在几何上进行设计并且引入基础结构。这可以例如用于在宏观级别上使膜片的柔性和/或强度特性最大化。这还可以允许相对快速地并且不昂贵地制造几乎无限种类的机械特性的膜片。根据一些方面，一种用于制造用于致动器的柔性膜片的系统可以包括：三维打印机；以及柔性膜片的三维模型以用于由3D打印机访问，以使得3D打印机能够通过3D模型来制造柔性膜片。在一些布置中，3D打印机能够使用两个或更多种材料进行打印。例如，3D打印机可以包括两个或更多个打印盒。每个打印盒可以包含不同的材料。每种材料可以向柔性膜片提供不同的机械特性。以此方式，该系统能够制造在不同区域中具有不同的材料和/或机械属性的柔性膜片。这些方面中的任何一个或多个方面可以与通过对附图和以下描述的详细检验而显而易见的其它方面和/或另外的方面、布置、特征和/或技术效果中的任何一个或多个进行组合。附图说明图1是根据本公开内容的一方面的方法的流程图；图2是根据本公开内容的一方面的、用于打印膜片的3D打印系统的图示说明；图3是根据本公开内容的一方面的膜片的顶部俯视图；图4是图3的膜片的径向横截面视图；以及图5是图4中的膜片的圆形部分的放大的细节横截面视图。具体实施方式根据本公开内容的方法和系统在许多不同的各种组合中可以具有不同的方面、布置和特征。本文所公开的方面、布置和特征中的任何一个或多个可以以适合于以任何有用的方式提供技术方面的任何一个或任何组合的任何方式，与其它方面、布置和特征进行组合。根据一些方面，公开了一种制造用于致动器中的柔性膜片的方法。所述方法可以包括：利用三维打印机来形成所述柔性膜片的至少一部分。可以利用三维打印机来形成整个柔性膜片。可以利用三维打印机来形成少于所述整个柔性膜片。所述柔性膜片可以包括多个层片，并且所述形成的步骤可以包括：由第一材料形成所述柔性膜片的第一层片和/或由第二材料形成所述柔性膜片的第二层片。所述柔性膜片的层片可以包括多个层，并且所述形成的步骤可以包括：由第一材料形成第一层的第一区域和/或由第二材料形成所述第一层的第二区域。所述第一材料可以具有第一特性，并且所述第二材料可以具有第二特性。所述第一材料可以具有第一弹性，并且所述第二材料可以具有第二弹性。所述第一材料可以比所述第二材料更具有柔性。所述第二材料可以具有比所述第一材料高的拉伸强度。所述柔性膜片可以由塑料材料和弹性体材料中的至少一个形成。根据一些方面，形成所述膜片可以包括：创建所述膜片的计算机可读三维模型。形成所述膜片可以包括：将所述三维模型加载到所述三维打印机。形成所述膜片可以包括：分配一种或多种材料以用于打印所述膜片。形成所述膜片可以包括：利用所述三维打印机由所述三维模型和所分配的材料打印所述膜片。形成所述膜片可以包括：打印所述柔性膜片的第一部分以形成柔性主体。形成所述膜片可以包括：打印所述柔性膜片的第二部分以形成加强构件。所述第一部分可以利用弹性体材料来形成，并且所述第二部分可以利用塑料材料来形成。所述加强构件可以包括围绕所述柔性主体的中心区域的加强环。所述柔性主体可以包括至少一个连续层片，和/或所述加强构件包括至少一个不连续层片。根据一些方面，所述方法可以包括：从阀致动器获得所述膜片的规格。所述方法可以包括：基于所获得的规格来创建所述三维模型。获得所述规格可以在所述阀致动器已安装在过程管道线路中之后执行。获得所述规格可以包括：临时地关闭通过所述过程管道线路运行的任何过程和/或至少部分地拆卸所述阀致动器。根据一些方面，提供了一种用于制造用于致动器的柔性膜片的系统。所述系统可以包括所述柔性膜片的三维模型。所述系统可以包括三维打印机，所述三维打印机包括：用于形成所述柔性膜片的材料的打印盒；以及计算机处理器，所述计算机处理器响应于所述三维模型来对来自所述打印盒的材料的沉积进行控制。所述三维模型可以由所述三维打印机访问，以使得所述三维打印机能够通过所述三维模型来制造所述柔性膜片。所述三维模型可以例如通过以下操作来访问：直接加载到所述3D打印机，或者通过存储在与所述3D打印机分开的电子存储器中并由所述3D打印机访问。所述三维打印机可以被布置为：利用两个或更多个不同的材料来打印。例如，所述3D打印机可以包括至少第二打印盒。所述第一打印盒可以包含第一材料，并且所述第二打印盒可以包含第二材料。所述三维模型可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造用在致动器中的柔性膜片的方法，包括：利用三维打印机来形成所述柔性膜片的至少一部分。

【技术特征摘要】
2015.10.12 US 62/240,065;2016.09.21 US 15/271,4241.一种制造用在致动器中的柔性膜片的方法，包括：利用三维打印机来形成所述柔性膜片的至少一部分。2.根据权利要求1所述的方法，其中，利用三维打印机来形成整个柔性膜片。3.根据权利要求1所述的方法，其中，利用三维打印机来形成所述整个柔性膜片的一部分。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述柔性膜片包括多个层片，并且所述形成的步骤包括：由第一材料形成所述柔性膜片的第一层片；以及由第二材料形成所述柔性膜片的第二层片。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述柔性膜片的层片包括多个层，并且所述形成的步骤包括：由第一材料形成第一层的第一区域；以及由第二材料形成所述第一层的第二区域。6.根据权利要求4和5中任一项所述的方法，其中，所述第一材料具有第一特征并且所述第二材料具有第二特征。7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其中，所述第一材料具有第一弹性并且所述第二材料具有第二弹性。8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其中，所述第一材料比所述第二材料更具有柔性。9.根据权利要求4至8中任一项所述的方法，其中，所述第二材料具有比所述第一材料高的拉伸强度。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述柔性膜片是由塑料材料和弹性体材料中的至少一种形成的。11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述形成的步骤包括：创建所述膜片的计算机可读三维模型；将所述三维模型加载到所述三维打印机；分配一种或多种材料以用于打印所述膜片；以及利用所述三维打印机由所述三维模型和所分配的材料打印所述膜片。12.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·A·达兰特，J·M·韦斯特，M·R·科特拉古达巴萨帕，D·O·普卢默，N·A·奎因，
申请(专利权)人：艾默生过程管理调节技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US