增材制造的系统和方法技术方案

本发明专利技术的名称是增材制造的系统和方法。用于增材制造物体(102)的系统(300)，其包括：原料线(106)的来源(302)；刚性化机构(112)，其从来源(302)接收原料线(106)并且将树脂(110)从第一至少部分未固化状态转化为刚性至少部分未固化状态；递送导板(116)，其沿着打印路径(114)沉积原料线(106)；进料机构(126)，其进给原料线(106)通过递送导板(116)；去刚性化机构(118)，其将树脂(110)从刚性至少部分未固化状态转化为第二至少部分未固化状态；和固化机构(120)，其将树脂(110)从第二至少部分未固化状态转化为至少部分固化状态。

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.

【技术实现步骤摘要】
增材制造的系统和方法
本公开内容涉及增材制造。
技术介绍
增材制造工艺可以包括从打印头或喷嘴分配或挤出原料材料，该打印头或喷嘴能够在计算机控制下在三维中移动以制造零件。取决于原料材料的特性，其前进通过打印头可能是困难的或导致不期望的作用。例如，当原料材料是粘性材料或包括粘性材料时，原料材料可能胶着、阻塞或以其它方式污染打印头。作为另一个实例，当原料材料包括细长碳纤维或其它纤维时，纤维可能扭结、断裂或以其它方式扭曲并且变得损坏或阻塞打印头。作为又另一个实例，当原料材料是未固化或部分固化的可固化树脂或包括未固化或部分固化的可固化树脂时，树脂可能不期望地在打印头内部逐步地固化以逐渐地阻塞打印头，并且部分地或完全地阻碍原料材料通过打印头的操作性前进。
技术实现思路
因此，旨在解决至少上述问题的装置和方法将发现效用。下述是根据本专利技术的主题的实例的非穷尽性列举，其可以要求保护或可以不要求保护。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系统。该系统包括原料线的来源、刚性化机构、递送导板(deliveryguide)、进料机构、去刚性化机构和固化机构。起源于来源的原料线包括至少部分地包封在处于第一至少部分未固化状态的树脂中的细长纤维。刚性化机构用于从来源接收原料线，其中原料线的树脂处于第一至少部分未固化状态。刚性化机构配置为将原料线的树脂从第一至少部分未固化状态转化为刚性至少部分未固化状态。与当树脂处于第一至少部分未固化状态时相比，当树脂处于刚性至少部分未固化状态时原料线和树脂更加刚性。递送导板用于从刚性化机构接收原料线，其中树脂处于刚性至少部分未固化状态。递送导板配置为沿着打印路径沉积原料线。进料机构配置为进给原料线通过递送导板。去刚性化机构配置为随着原料线穿过递送导板或随着原料线离开递送导板，将原料线的树脂从刚性至少部分未固化状态转化为第二至少部分未固化状态，从而，在原料线通过递送导板沿着打印路径沉积之前，离开递送导板的原料线的树脂处于第二至少部分未固化状态。与当树脂处于刚性至少部分未固化状态时相比，当树脂处于第二至少部分未固化状态时原料线和树脂刚性较低。固化机构配置为将沿着打印路径通过递送导板沉积的原料线的树脂从第二至少部分未固化状态转化为至少部分固化状态。因此该系统可用于由原料线制造物体。而且，该系统可用于制造具有细长纤维的物体，其中细长纤维在整个物体上以期望的和/或预定的取向被定向，以致限定物体的期望性质。因为当原料线在来源中时细长纤维被包封在树脂中，所以起源于来源的原料线可以被描述为预浸渍原料线。另外，因为原料线可以具有显著的长度，所以来源中的原料线可能需要被卷曲或缠绕，用于使得来源尺寸变得紧凑或以其它方式可控制。因此，起源于来源的原料线可能需要是足够挠性的或可弯曲的以被卷曲而不损坏细长纤维，仍是足够刚性的，使得树脂不会流动并且使得原料线维持其作为连续挠性线的完整性。然而，原料线的第一至少部分未固化状态可能过于挠性而不能被可操作地进给至递送导板内和前进通过递送导板，并且可能过于粘性或胶黏而不能被系统可操作地处理，而不会上胶或以其它方式弄脏系统的组成部件。因此，刚性化机构将原料线从第一至少部分未固化状态转化为刚性至少部分未固化状态，从而进料机构可以使原料线前进至递送导板内，而不会弄脏或损坏进料机构，并且不会使细长纤维扭曲、断裂或以其它方式变得损坏。而且，因为原料线接着处于刚性至少部分未固化状态，所以它将容易地前进通过递送导板，用于沿着打印路径最终沉积以制造物体。然而，处于其刚性至少部分未固化状态的原料线对于在三维中沿着打印路径沉积是过于刚性的。因此，提供去刚性化机构以将原料线从刚性至少部分未固化状态转化为充分地非刚性未固化状态——第二至少部分未固化状态——用于沿着打印路径最终沉积。取决于去刚性化机构的配置和取决于处于第二至少部分未固化状态的原料线的性质，去刚性化机构可以随着原料线穿过递送导板或随着原料线离开递送导板使原料线去刚性化。最后，固化机构将树脂从第二至少部分未固化状态转化为至少部分固化状态，以当物体正在制造或在原位时至少部分地固化该物体。根据本专利技术的主题的另一实例涉及由原料线增材制造物体的方法，其中原料线包括至少部分地包封在树脂中的细长纤维。该方法包括将原料线的树脂从第一至少部分未固化状态转化为刚性至少部分未固化状态。与当树脂处于第一至少部分未固化状态时相比，当树脂处于刚性至少部分未固化状态时原料线和树脂更加刚性。该方法进一步包括将原料线引入递送导板内，其中原料线的树脂处于刚性至少部分未固化状态。该方法另外地包括随着原料线穿过递送导板或随着原料线离开递送导板将原料线的树脂从刚性至少部分未固化状态转化为第二至少部分未固化状态。与当树脂处于刚性至少部分未固化状态时相比，当树脂处于第二至少部分未固化状态时原料线和树脂刚性较低。该方法进一步包括使用递送导板沿着打印路径沉积原料线，其中树脂处于第二至少部分未固化状态。该方法还包括在沿着打印路径由递送导板分配原料线之后将原料线的树脂从第二至少部分未固化状态转化为至少部分固化状态。处于至少部分固化状态的树脂比处于第二至少部分未固化状态的树脂更加固化。因此可以实施该方法以由原料线制造物体。而且，可以实施该方法以制造具有细长纤维的物体，其中细长纤维在整个物体上以期望的和/或预定的取向被定向，以致限定物体的期望性质。因为细长纤维被包封在树脂中，所以原料线106可以被描述为预浸渍原料线。另外，因为原料线可以具有显著的长度，原料线可以在被引入递送导板内之前被卷曲或缠绕。因此，原料线可能需要是足够挠性的或可弯曲的，以被卷曲而不损坏细长纤维，仍足够刚性，使得树脂不会流动并且使得原料线维持其作为连续挠性线的完整性。然而，原料线的第一至少部分未固化状态可能过于挠性而不能被可操作地进给至递送导板内和前进通过递送导板，并且可能过于粘性或胶黏而不能被相关联的系统可操作地处理，而不会上胶或以其它方式弄脏系统的组成部件。因此，将原料线从第一至少部分未固化状态转化为刚性至少部分未固化状态促进将原料线引入递送导板内和将原料线穿过递送导板，而不会使细长纤维扭曲、断裂或以其它方式变得损坏，并且不会使树脂弄脏相关联的系统。随后，随着原料线穿过递送导板或随着原料线离开递送导板将原料线从刚性至少部分未固化状态转化为第二至少部分未固化状态，导致原料线足够挠性以通过递送导板在三维中可操作地沉积来增材制造物体。取决于原料线的性质，在该方法的一些实施中，随着原料线穿过递送导板将原料线转化为第二非刚性固化状态可能是有益的。在该方法的其它实施中，随着原料线离开递送导板将原料线转化为第二非刚性未固化状态可能是有益的。最后，将树脂从第二至少部分未固化状态至少部分地固化为至少部分固化状态，使得当物体正在被制造或在原位时固化。附图说明因此已经用一般术语描述了本专利技术的一个或多个实例，现在将参考附图，附图没有必要按比例绘制，并且其中遍及若干视图相同的附图标记指定相同或相似的部件，并且其中：图1是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系统的方框图；图2是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的示意性表示；图3是根据本公开内容的一个或多个实例的增材制造物体的方法的流程图；图4航空器生产和服务方法的流程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于增材制造物体(102)的系统(300)，所述系统(300)包括：原料线(106)的来源(302)，其中起源于所述来源(302)的所述原料线(106)包括至少部分地包封在树脂(110)中的细长纤维(108)，所述树脂(110)处于第一至少部分未固化状态；刚性化机构(112)，其从所述来源(302)接收所述原料线(106)，其中所述原料线(106)的树脂(110)处于所述第一至少部分未固化状态，其中所述刚性化机构(112)配置为将所述原料线(106)的树脂(110)从所述第一至少部分未固化状态转化为刚性至少部分未固化状态，并且其中与当所述树脂(110)处于所述第一至少部分未固化状态时相比，当所述树脂(110)处于所述刚性至少部分未固化状态时所述原料线(106)和所述树脂(110)更加刚性；递送导板(116)，其从所述刚性化机构(112)接收所述原料线(106)，其中所述树脂(110)处于所述刚性至少部分未固化状态，其中所述递送导板(116)配置为沿着打印路径(114)沉积所述原料线(106)；进料机构(126)，其配置为进给所述原料线(106)通过所述递送导板(116)；去刚性化机构(118)，其配置为随着所述原料线(106)穿过所述递送导板(116)或随着所述原料线(106)离开所述递送导板(116)，将所述原料线(106)的树脂(110)从所述刚性至少部分未固化状态转化为第二至少部分未固化状态，从而，在所述原料线(106)通过所述递送导板(116)沿着所述打印路径(114)沉积之前，离开所述递送导板(116)的所述原料线(106)的树脂(110)处于所述第二至少部分未固化状态，其中与当所述树脂(110)处于所述刚性至少部分未固化状态时相比，当所述树脂(110)处于所述第二至少部分未固化状态时所述原料线(106)和所述树脂(110)刚性较低；和固化机构(120)，其配置为将通过所述递送导板(116)沿着所述打印路径(114)沉积的原料线(106)的树脂(110)从所述第二至少部分未固化状态转化为至少部分固化状态。...

【技术特征摘要】
2017.07.06 US 15/642,7051.一种用于增材制造物体(102)的系统(300)，所述系统(300)包括：原料线(106)的来源(302)，其中起源于所述来源(302)的所述原料线(106)包括至少部分地包封在树脂(110)中的细长纤维(108)，所述树脂(110)处于第一至少部分未固化状态；刚性化机构(112)，其从所述来源(302)接收所述原料线(106)，其中所述原料线(106)的树脂(110)处于所述第一至少部分未固化状态，其中所述刚性化机构(112)配置为将所述原料线(106)的树脂(110)从所述第一至少部分未固化状态转化为刚性至少部分未固化状态，并且其中与当所述树脂(110)处于所述第一至少部分未固化状态时相比，当所述树脂(110)处于所述刚性至少部分未固化状态时所述原料线(106)和所述树脂(110)更加刚性；递送导板(116)，其从所述刚性化机构(112)接收所述原料线(106)，其中所述树脂(110)处于所述刚性至少部分未固化状态，其中所述递送导板(116)配置为沿着打印路径(114)沉积所述原料线(106)；进料机构(126)，其配置为进给所述原料线(106)通过所述递送导板(116)；去刚性化机构(118)，其配置为随着所述原料线(106)穿过所述递送导板(116)或随着所述原料线(106)离开所述递送导板(116)，将所述原料线(106)的树脂(110)从所述刚性至少部分未固化状态转化为第二至少部分未固化状态，从而，在所述原料线(106)通过所述递送导板(116)沿着所述打印路径(114)沉积之前，离开所述递送导板(116)的所述原料线(106)的树脂(110)处于所述第二至少部分未固化状态，其中与当所述树脂(110)处于所述刚性至少部分未固化状态时相比，当所述树脂(110)处于所述第二至少部分未固化状态时所述原料线(106)和所述树脂(110)刚性较低；和固化机构(120)，其配置为将通过所述递送导板(116)沿着所述打印路径(114)沉积的原料线(106)的树脂(110)从所述第二至少部分未固化状态转化为至少部分固化状态。2.根据权利要求1所述的系统(300)，其中：处于所述第一至少部分未固化状态的所述原料线(106)具有大于0.08GPa且小于或等于0.1GPa的剪切模量；处于所述刚性至少部分未固化状态的所述原料线(106)具有大于0.1GPa的剪切模量；和处于所述第二至少部分未固化状态的所述原料线(106)具有小于或等于0.1GPa的剪切模量。3.根据权利要求1或2所述的系统(300)，其中：所述刚性化机构(112)配置为从处于所述第一至少部分未固化状态的所述原料线(106)的树脂(110)收回热量以将所述原料线(106)的树脂(110)从所述第一至少部分未固化状态转化为所述刚性至少部分未固化状态；和所述去刚性化机构(118)配置为加热处于所述刚性至少部分未固化状态的所述原料线(106)的树脂(110)以将所述原料线(106)的树脂(110)从所述刚性至少部分未固化状态转化为所述第二至少部分未固化状态。4.根据权利要求1或2所述的系统(300)，进一步包括控制系统(130)，其中：所述控制系统(130)包括至少一个传感器(132)，所述传感器(132)配置为感测与所述原料线(106)相关联的至少一种物理特征；和所述控制系统(130)配置为至少部分地基于与所述原料线(106)相关联的所述至少一种物理特征主动地控制所述刚性化机构(112)、所述进料机构(126)、所述去刚性化机构(118)或所述固化机构(120)中的至少一个。5.根据权利要求4所述的系统(300)，其中所述控制系统(130)配置为至少部分地基于与所述原料线(106)相关联的至少一种物理特征主动地控制所述刚性化机构(112)，以控制处于所述刚性至少部分未固化状态的树脂(110)的刚度。6.根据权利要求4所述的系统(300)，其中所述控制系统(130)配置为至少部分地基于与原料线(106)相关联的至少一种物理特征主动地控制所述进料机构(126)，以控制所述原料线(106)的进料速率。7.根据权利要求4所述的系统(300)，其中所述控制系统(130)配置为至少部分地基于与原料线(106)相关联的至少一种物理特征主动地控制所述去刚性化机构(118)，以控制处于所述第二至少部分未固化状态的树脂(110)的刚度。8.根据权利要求4所述的系统(300)，其中所述控制系统(130...

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