用于增材制造物体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系统和方法。用于增材制造物体(136)的系统(700)包括原料线供应装置(702)、递送导向器(704)和固化机构(706)。原料线供应装置(702)分配原料线(100)，其包括细长纤维(104)、覆盖细长纤维(104)的树脂(124)和散布在细长细丝(104)之间的至少一个光学调节器(123)。递送导向器(704)相对于表面(708)是可移动的，接收原料线(100)，并沿着印刷路径(705)沉积原料线(100)。固化机构(706)在沿着印刷路径(705)沉积原料线(100)之后在原料线(100)的外部表面(180)处定向电磁辐射(118)。当电磁辐射(118)撞击至少一个光学调节器(123)的外表面(184)时，光学调节器(123)使得电磁辐射(118)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。

Systems and Methods for Adding Materials to Manufacture Objects

The subject of the present invention is a system and method for adding materials to make objects. The system (700) for adding materials to make objects (136) includes a raw material line supply device (702), a delivery guide (704) and a curing mechanism (706). The feed line supply device (702) distributes the feed line (100), comprising at least one optical regulator (123) between the slender fiber (104), resin (124) covering the slender fiber (104) and the slender filament (104). The delivery guide (704) is movable relative to the surface (708), receives the raw material line (100) and deposits the raw material line (100) along the printing path (705). The curing mechanism (706) directionally radiates (118) at the outer surface (180) of the raw material line (100) after depositing the raw material line (100) along the printing path (705). When electromagnetic radiation (118) strikes the outer surface (184) of at least one optical regulator (123), the optical regulator (123) causes electromagnetic radiation (118) 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系统。该系统包括原料线供应装置、递送导向器(deliveryguide)和固化机构。原料线供应装置被配置为分配原料线。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。原料线包括细长纤维、树脂和至少一个光学调节器。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。至少一个光学调节器具有由树脂覆盖的外表面。至少一个光学调节器在细长细丝之间散布。递送导向器相对于表面是可移动的，并且被配置为接收来自原料线供应装置的原料线并且沿着印刷路径沉积原料线。固化机构被配置为在原料线沿着印刷路径由递送导向器沉积之后在原料线的外部表面处定向电磁辐射，使得当电磁辐射撞击至少一个光学调节器的外表面时，至少一个光学调节器使得电磁辐射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，该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)。因此，系统可以被用于由促进树脂的原位固化的纤维增强复合材料制造物体。更具体地，在原料线中包含至少一个光学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，至少一个光学调节器将重定向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原位固化，可以利用电磁辐射更均匀地原位固化，可以利用电磁辐射更彻底地原位固化，和/或可以利用电磁辐射更快地原位固化。根据本专利技术的主题的另一个实例涉及用于增材制造物体的方法。该方法包括使用递送导向器沿着印刷路径沉积原料线。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、树脂和至少一个光学调节器。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。至少一个光学调节器具有由树脂覆盖的外表面。至少一个光学调节器在细长细丝之间散布。该方法还包括在原料线沿着印刷路径由递送导向器沉积之后在原料线的外部表面处定向电磁辐射的步骤。在原料线沿着印刷路径由递送导向器沉积之后在原料线的外部表面处定向电磁辐射的步骤使得电磁辐射撞击至少一个光学调节器的外表面，其又使得电磁辐射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，该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。因此，方法可以被实施为由促进树脂的原位固化的纤维增强复合材料制造物体。而且，方法可以被实施为利用遍及物体以期望和/或预定的取向定向的细长细丝制造物体，从而限定物体的期望性质。此外并且如关于上述系统讨论的，在原料线中包含至少一个光学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)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，至少一个光学调节器将重定向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原位固化，可以利用电磁辐射更均匀地原位固化，可以利用电磁辐射更彻底地原位固化，和/或可以利用电磁辐射更快地原位固化。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系统的方框图；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全长光波导管的方框图；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部分长度光波导管的方框图；图4是示意性地表示根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的干束(dry-tow)全长光波导管原料线子系统的方框图；图5是示意性地表示根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的预浸料束(prepreg-tow)全长光波导管原料线子系统的方框图；图6是示意性地表示根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的干束部分长度光波导管原料线子系统的方框图；图7是示意性地表示根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的预浸料束部分长度光波导管原料线子系统的方框图；图8是示意性地表示根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的干束颗粒原料线子系统的方框图；图9是示意性地表示根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的预浸料束颗粒原料线子系统的方框图；图10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11是根据本公开内容的一个或多个实例的原料线的示意图；图12是根据本公开内容的一个或多个实例的原料线的示意图；图13是根据本公开内容的一个或多个实例的原料线的示意图；图14是根据本公开内容的一个或多个实例的原料线的示意图；图15是根据本公开内容的一个或多个实例的原料线的示意图；图16是根据本公开内容的一个或多个实例的原料线的示意图；图17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10的光波导管的光纤的示意图；图18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19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20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21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22是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的示意图；图23是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的示意图；图24是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的示意图；图25是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的示意图；图26是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的示意图；图27是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的示意图；图28是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的示意图；图29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30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31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32A、32B、32C和32D共同地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方框图；图33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34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35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36是航空器生产和服务方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于增材制造物体(136)的系统(700)，所述系统(700)包括：原料线供应装置(702)，其被配置为分配原料线(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)，其中所述原料线(100)包括：细长细丝(104)，其沿着所述原料线长度的至少一部分延伸；树脂(124)，其覆盖所述细长细丝(104)；和至少一个光学调节器(123)，其具有由所述树脂(124)覆盖的外表面(184)，并且其中所述至少一个光学调节器(123)散布在所述细长细丝(104)之间；相对于表面(708)可移动的递送导向器(704)，其被配置为接收来自所述原料线供应装置(702)的所述原料线(100)并且沿着印刷路径(705)沉积所述原料线(100)；和固化机构(706)，其被配置为在所述原料线(100)沿着所述印刷路径(705)由所述递送导向器(704)沉积之后在所述原料线(100)的所述外部表面(180)处定向电磁辐射(118)，使得当所述电磁辐射(118)撞击所述至少一个光学调节器(123)的所述外表面(184)时，所述至少一个光学调节器(123)使得所述电磁辐射(118)照射所述原料线(100)的内部体积(182)中的树脂(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 15/706,5461.用于增材制造物体(136)的系统(700)，所述系统(700)包括：原料线供应装置(702)，其被配置为分配原料线(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)，其中所述原料线(100)包括：细长细丝(104)，其沿着所述原料线长度的至少一部分延伸；树脂(124)，其覆盖所述细长细丝(104)；和至少一个光学调节器(123)，其具有由所述树脂(124)覆盖的外表面(184)，并且其中所述至少一个光学调节器(123)散布在所述细长细丝(104)之间；相对于表面(708)可移动的递送导向器(704)，其被配置为接收来自所述原料线供应装置(702)的所述原料线(100)并且沿着印刷路径(705)沉积所述原料线(100)；和固化机构(706)，其被配置为在所述原料线(100)沿着所述印刷路径(705)由所述递送导向器(704)沉积之后在所述原料线(100)的所述外部表面(180)处定向电磁辐射(118)，使得当所述电磁辐射(118)撞击所述至少一个光学调节器(123)的所述外表面(184)时，所述至少一个光学调节器(123)使得所述电磁辐射(118)照射所述原料线(100)的内部体积(182)中的树脂(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所述的系统(700)，其中所述细长细丝(104)对所述电磁辐射(118)是不透明的。3.根据权利要求1或2所述的系统(700)，其中：所述至少一个光学调节器(123)包括沿着所述原料线长度的全部延伸的至少一个全长光波导管(102)；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)被配置使得当所述电磁辐射(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)的内部体积(182)中的树脂(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。4.根据权利要求3所述的系统(700)，其中：所述原料线供应装置(702)包括用于创建所述原料线(100)的干束全长光波导管原料线子系统(200)；和所述干束全长光波导管原料线子系统(200)包括：细丝供应装置(202)，其被配置为分配包括所述细长细丝(104)的前体束(208)；细丝分离器(210)，其配置为将由所述细丝供应装置(202)分配的所述前体束(208)分离为各个的细长细丝(104)或分离为所述细长细丝(104)的子集(214)，其中所述子集(214)的每个包括多个所述细长细丝(104)；全长光波导管供应装置(204)，其配置为分配所述至少一个全长光波导管(102)；组合器(212)，其被配置为将源于所述细丝分离器(210)的所述各个的细长细丝(104)与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)，或者将源于所述细丝分离器(210)的所述细长细丝(104)的子集(214)与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)组合为衍生的全长光波导管束(209)，使得每个所述细长细丝(104)和所述至少一个全长光波导管(102)沿着所述原料线长度的全部延伸并且所述至少一个全长光波导管(102)被散布在所述细长细丝(104)之间；和树脂供应装置(206)，其被配置为提供所述树脂(124)以施加至下列的至少一种：(i)由所述细丝供应装置(202)分配的所述前体束(208)，(ii)源于所述细丝分离器(210)的所述各个的细长细丝(104)或所述细长细丝(104)的子集(214)，(iii)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)，或(iv)源于所述组合器(212)的所述衍生的全长光波导管束(209)，使得所述衍生的全长光波导管束(209)中的所述细长细丝(104)和所述至少一个全长光波导管(102)被所述树脂(124)覆盖。5.根据权利要求3所述的系统(700)，其中：所述原料线供应装置(702)包括用于创建所述原料线(100)的预浸料束全长光波导管原料线子系统(900)；和所述预浸料束全长光波导管原料线子系统(900)包括：预浸料束供应装置(902)，其被配置为分配包括所述细长细丝(104)和覆盖所述细长细丝(104)的所述树脂(124)的前体预浸料束(908)；预浸料束分离器(910)，其被配置为将由所述预浸料束供应装置(902)分配的所述前体预浸料束(908)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)的所述细长细丝(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)；全长光波导管供应装置(204)，其被配置为分配所述至少一个全长光波导管(102)；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)与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)，或者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)与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)组合为衍生的全长光波导管预浸料束(909)，使得每个所述细长细丝(104)和所述至少一个全长光波导管(102)沿着所述原料线长度的全部延伸并且所述至少一个全长光波导管(102)被散布在所述细长细丝(104)之间；和至少一个加热器(220)，其被配置为加热下列的至少一种：由所述预浸料束供应装置(902)分配的所述前体预浸料束(908)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(910)将所述前体预浸料束(908)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)；源于所述预浸料束分离器(910)的至少部分地覆盖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)引起所述衍生的全长光波导管预浸料束(909)中的所述至少一个全长光波导管(102)和所述各个的细长细丝(104)或所述至少一个全长光波导管(102)和所述细长细丝(104)的子集(214)的浸透；或源于所述组合器(212)的所述衍生的全长光波导管预浸料束(909)中的至少部分地覆盖所述细长细丝(104)的所述树脂124至第三阈值温度以通过所述树脂(124)引起所述衍生的全长光波导管预浸料束(909)中的所述至少一个全长光波导管(102)和所述细长细丝(104)的浸透。6.根据权利要求1所述的系统(700)，其中：所述至少一个光学调节器(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)与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)以照射所述原料线(100)的内部体积(182)中的树脂(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。7.根据权利要求6所述的系统(700)，其中：所述原料线供应装置包括用于创建所述原料线(100)的干束部分长度光波导管原料线子系统(1000)；和所述干束部分长度光波导管原料线子系统(1000)包括：细丝供应装置(202)，其被配置为分配包括所述细长细丝(104)的前体束(208)；细丝分离器(210)，其被配置为将由所述细丝供应装置(202)分配的所述前体束(208)分离为各个的细长细丝(104)或分离为所述细长细丝(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)；部分长度光波导管供应装置(1016)，其被配置为分配所述部分长度光波导管(122)以施加至源于所述细丝分离器(210)的所述各个的细长细丝(104)或所述细长细丝(104)的子集(214)；组合器(212)，其被配置为将源于所述细丝分离器(210)的所述各个的细长细丝(104)与由所述部分长度光波导管供应装置(1016)分配的所述部分长度光波导管(122)，或者源于所述细丝分离器(210)的所述细长细丝(104)的子集(214)与由所述部分长度光波导管供应装置(1016)分配的所述部分长度光波导管(122)组合为衍生的部分长度光波导管束(1009)，使得所述部分长度光波导管(122)被散布在所述细长细丝(104)之间；和树脂供应装置(206)，其被配置为提供所述树脂(124)以施加至下列的至少一种：(i)由所述细丝供应装置(202)分配的所述前体束(208)，(ii)源于所述细丝分离器(210)的所述各个的细长细丝(104)或所述细长细丝(104)的子集(214)，(iii)由所述部分长度光波导管供应装置(216)分配的所述部分长度光波导管(1...

【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