具有可变固化装置的增材制造系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于增材制造系统的头部。头部可包括：喷嘴，其被配置为排出用纤维增强的基质；以及多个光源，其至少部分地围绕喷嘴。多个光源可被配置为增强基质的固化。多个光源中的至少两个被配置为生成位于不同频谱内的光。

Additive Manufacturing System with Variable Curing Device

The invention discloses a head for an additional material manufacturing system. The head may include a nozzle, which is configured to discharge a matrix reinforced with fibers, and a plurality of light sources, which at least partially surround the nozzle. Multiple light sources may be configured to enhance the curing of the matrix. At least two of the multiple light sources are configured to generate light located in different spectrum.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可变固化装置的增材制造系统相关申请的交叉引用本专利申请要求于2016年4月11日递交的序列No.62/417,709的美国临时申请的优先权的权益。该专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
本专利技术总体涉及一种制造系统，并且更具体地，涉及一种具有可变固化装置的增材制造系统。
技术介绍
挤出制造是用于生产连续结构的已知方法。在挤出制造期间，将液体基质(例如，热固性树脂或加热的热塑性塑料)推过具有所需横截面形状和尺寸的模具。材料一旦离开模具，则材料固化并硬化成最终形式。在一些应用中，UV光和/或超声波振动用于在液体基质离开模具时加速液体基质的固化。通过挤出制造工艺生产的结构可以具有任何连续长度，同时具有笔直或弯曲的轮廓、一致的横截面形状以及优异的表面光洁度。尽管挤出制造可以是连续制造结构的有效方式，但是所得到的结构可能缺乏某些应用所需的强度。拉挤成型制造是用于生产高强度结构的已知方法。在拉挤成型制造期间，各个纤维束、股线编织物和/或织物用液体基质(例如，热固性树脂或加热的热塑性塑料)涂覆或以其他方式浸渍并被拉动通过固定模具，在固定模具中，液体基质固化并且硬化成最终形式。与挤出制造一样，在一些拉挤成型应用中，UV光和/或超声波振动用于在液体基质离开模具时加速液体基质的固化。由拉挤成型制造工艺生产的结构具有与挤出结构相同的许多属性，以及具有由于集成纤维而增加的强度。尽管拉挤成型制造可以是连续制造高强度结构的有效方式，但是所得到的结构可能缺乏某些应用所需的形式(形状、尺寸和/或精度)。另外，常规拉挤制造可能缺乏可以使用的基质类型和/或这些基质的固化速率的灵活性。所公开的系统旨在解决上述问题和/或现有技术的其他问题中的一个或多个。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术涉及一种用于增材制造系统的头部。头部包括：喷嘴，其配置为排出用纤维增强的基质；以及多个光源，其至少部分地围绕喷嘴。多个光源可以被配置为增强基质的固化。多个光源中的至少两个被配置为生成位于不同频谱内的光。在另一方面，本专利技术涉及一种用于增材制造系统的头部。头部可以包括：喷嘴，其配置为排出用纤维增强的基质；UV光源，其邻近喷嘴；以及至少一个额外光源，其邻近喷嘴。所述至少一个额外光源可以被配置成产生红外光和蓝光中的至少一种。UV光源和至少一个附额外光源可以在不同时间活跃，以在头部的不同侧处产生单独照明区域。UV光源和至少一个额外光源也可以选择性地同时活跃，以产生至少一个重叠照明区域。在又一方面，本专利技术涉及一种增材制造系统。增材制造系统可以包括：支撑件，以及头部，其安装至支撑件。头部包括：喷嘴，其配置为排出用纤维增强的基质；以及多个光源，其至少部分地围绕喷嘴。多个光源可以被配置为增强基质的固化。多个光源中的至少两个被配置为生成位于不同频谱内的光。增材制造系统还可以包括控制器，其被配置为调节支撑件和多个光源的操作。附图说明图1是公开的示例性制造系统的示意图；图2是可以与图1的制造系统结合使用的公开的示例性头部的示意图；以及图3是可以由图1的系统和图2的头部执行的公开的示例性过程的示意图。具体实施方式图1示出了示例性系统10，该系统10可用于连续制造具有任何所需横截面形状(例如，圆形、多边形等)的复合结构12。系统10可包括至少支撑件14和头部16。头部16可以联接到支撑件14并由支撑件14移动。在图1所公开的实施例中，支撑件14是能够在制造结构12期间在多个方向上移动头部16的机械臂，使得结构12的所得纵向轴线是三维的。然而，可以想到的是，支撑件14可以替代地是架空龙门架(overheadgantry)，其也能够在制造结构12期间在多个方向上移动头部16。尽管支撑件14被示出为能够进行6轴线运动，但是可以想到，如果需要，也可以使用能够以相同或不同方式移动头部16的任何其他类型的支撑件14。在一些实施例中，驱动器可以将头部16机械地联接到支撑件14，并且可以包括协作移动头部16和/或向头部16供应动力或材料的部件。头部16可被配置成接收或以其他方式容盛基质材料。基质材料可包括可固化的任何类型的基质材料(例如，液体树脂，例如零挥发性有机化合物树脂；粉末状金属等)。示例性树脂包括热固性材料、单组分或多组分环氧树脂、聚酯树脂、阳离子环氧树脂、丙烯酸酯化环氧树脂、氨基甲酸酯、酯类物质、热塑性塑料、光聚合物、聚环氧化物、硫醇、烯烃、硫醇烯等。在一个实施例中，头部16内的基质材料可以例如通过外部装置(例如，挤出机或其他类型的泵(未示出))而被加压，该外部装置经由对应导管(未示出)流体连接到头部16。然而，在另一个实施例中，压力可以通过类似类型的装置完全在头部16内部产生。在其他实施例中，基质材料可以通过头部16重力进料和/或在头部16内混合。在一些情况下，头部16内的基质材料可能需要保持冷却和/或阴暗，以抑制过早固化；而在其他情况下，由于同样的原因，基质材料可能需要保温。在任一种情况下，头部16可以是特殊配置的(例如，绝热的、冷却的和/或加热的)以满足这些需求。基质材料可用于涂覆、包裹或以其他方式围绕任何数量的连续增强件(例如，单独的纤维、丝束、粗纱、和/或材料片)，并且与增强件一起构成复合结构12的至少一部分(例如，壁)。增强件可以储存在头部16内(例如，位于单独的内部线轴(未示出)上)或以其他方式穿过头部16(例如，从外部线轴供给)。当同时使用多个增强件时，增强件可以是相同类型的并具有相同的直径和横截面形状(例如，圆形、方形、扁平等)，或者是具有不同直径和/或横截面形状的不同类型的。增强件可包括例如碳纤维、植物纤维、木纤维、矿物纤维、玻璃纤维、金属线、光学管等。应当注意，术语“增强件”意味着包括结构和非结构类型的连续材料，其可以至少部分地包裹在从头部16排出的基质材料中。根据需要，当增强件位于头部16内时、当增强件被传递到头部16时和/或当增强件从头部16排出时，增强件可以暴露于(例如，涂覆有)基质材料。基质材料、干燥增强件、和/或已经暴露于基质材料的增强件(例如，湿润的增强件)可以以本领域技术人员显而易见的任何方式输送到头部16中。基质材料和增强件可以经由至少两种不同的操作模式从头部16排出。在第一操作模式中，当头部16由支撑件14移动以产生结构12的三维形状时，基质材料和增强件被从头部16挤出(例如，在压力和/或机械力下推动)。在第二操作模式中，至少增强件被从头部16拉出，使得在排出期间，在增强件中产生拉伸应力。在这种操作模式中，基质材料可以粘附到增强件且从而也可以与增强件一起从头部16拉出，并且/或者基质材料可以在压力下与拉出的增强件一起从头部16排出。在第二操作模式中，当基质材料被从头部16拉出时，增强件中产生的张力可以增加结构12的强度，同时还允许更大长度的无支撑材料具有更直的轨迹(即，张力可以克服重力以提供对于结构12的无支撑物支撑)。增强件可以由于头部16移动远离锚定点18而从头部16拉出。特别地，在结构形成开始时，一段基质浸渍增强件可以从头部16拉出和/或推出、沉积到锚定点18上并固化，使得排出的材料粘附到锚定点18。此后，头部16可以移动远离锚定点18，并且该相对移动可以使得增强件从头部16拉出。应该注意的是，如果需要，可以辅助增强件穿过头部16的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于连续制造系统的头部，包括：喷嘴，其配置为排出用纤维增强的基质；以及多个光源，其至少部分地围绕喷嘴并且被配置为增强所述基质的固化，其中，所述多个光源中的至少两个被配置生成处于不同频谱内的光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.04 US 62/417,709;2017.09.12 US 15/701,7711.一种用于连续制造系统的头部，包括：喷嘴，其配置为排出用纤维增强的基质；以及多个光源，其至少部分地围绕喷嘴并且被配置为增强所述基质的固化，其中，所述多个光源中的至少两个被配置生成处于不同频谱内的光。2.根据权利要求1所述的头部，其中，所述不同频谱中的至少一个包括UV光。3.根据权利要求2所述的头部，其中，所述不同频谱中的另一个包括红外光和蓝光中的至少一种。4.根据权利要求1所述的头部，其中，所述多个光源在不同时间活跃以在所述头部的不同侧处产生单独照明区域。5.根据权利要求4所述的头部，其中，所述多个光源选择性地同时活跃以产生至少一个重叠照明区域。6.根据权利要求5所述的头部，其中，所述多个光源的激活与所述基质和纤维的排出协调。7.根据权利要求6所述的头部，其中，所述多个光源仅在所述头部的所述基质和纤维出离自的一侧活跃。8.根据权利要求1所述的头部，还包括至少一个透镜，所述透镜被配置为瞄准来自所述多个光源的光能。9.根据权利要求1所述的头部，其中，所述纤维是连续的。10.一种用于增材制造系统的头部，包括：喷嘴，其配置为排出用纤维增强的基质；UV光源，其邻近所述喷嘴；以及至少一个额外光源，其邻近所述喷嘴，所述至少一个额外光源被配置成产生红外光和蓝光中的至少一种，其中：所述UV光源和所述至少一个额外光源在不同时间活跃以在所述头部的不同侧处产生单独照明区域；...

【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼斯·泰勒，赖安·斯托科特，
申请(专利权)人：CC三D有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US