用于移动增材制造的方法和设备技术

本申请涉及用于移动增材制造的方法和设备。方法包括移动和自动化处理设备的利用。移动增材制造设备可执行表面处理，其改变现有道路表面的拓扑结构。其他示例可包括处理尺寸上大的层，其可联结在一起以创建具有三维形状的大型件。被称为Addibot的移动增材制造设备经配置包括驱动系统，其可操作以沿表面移动该设备。Addibot可在不具有物理系绳的情况下起作用。Addibot可包括导航系统，除其他功能以外，该导航系统可确定Addibot的当前位置和当使Addibot移动时所述Addibot将行进的或者在移动时其正在行进的当前方位或方向。

Method and equipment for mobile augmentation manufacturing

This application relates to methods and equipment for manufacturing mobile additives. Methods include the use of mobile and automated processing equipment. Mobile add-on manufacturing equipment can perform surface treatment, which changes the existing road surface topology. Other examples may include processing layers of large size that can be joined together to create large pieces with three-dimensional shapes. A mobile add-on manufacturing device called Addibot is configured to include a drive system that can be operated to move the device along the surface. Addibot works without a physical tether. Addibot may include a navigation system that, among other functions, determines the current position of Addibot and the current orientation or direction in which the Addibot will travel or is moving when the Addibot is moved.

【技术实现步骤摘要】
用于移动增材制造的方法和设备本申请是申请日为2014年6月21日，申请号为201480035780.1，专利技术名称为“用于移动增材制造的方法和设备”的申请的分案申请。相关申请的交叉引用该申请要求于2014年6月20日提交并题为“用于移动增材制造的方法和设备(METHODSANDAPPARATUSFORMOBILEADDITIVEMANUFACTURING)”的美国非临时专利申请S/N14/310,443的优先权。该申请还要求作为非临时转换于2013年6月23日提交的美国临时申请S/N61/838,302的优先权。该申请要求于2014年6月20日提交并题为“用于高级结构和道路的移动增材制造的方法和设备(METHODSANDAPPARATUSFORMOBILEADDITIVEMANUFACTURINGOFADVANCEDSTRUCTURESANDROADWAYS)”的美国非临时专利申请S/N14/310,556的优先权。专利
本公开涉及支持移动增材材料处理的方法和设备。机器人和人类控制的移动性可与增材制造技术组合，所述增材制造技术“打印”材料或经过相当长的距离将材料附加地递送到具体位置。方法和设备可应用于高级建筑结构和道路的制造。专利技术背景用于材料制造的一类已知的方法可被分类为增材制造。可以以在空间中的目标位置中在材料中沉积或锁定的方式处理各种形式的材料，包括固体形式、粉末形式、凝胶形式、气体形式或液体形式。许多技术可用于执行增材制造。在挤出工艺中，通过可在工作区上方移动的挤出头控制为导线或细丝形式的材料。多个挤出头和挤出材料的使用可允许形成永久的和暂时的结构。通过在层中或在区域中构建挤出的材料，可在三个维度中形成复杂形状。然而，该技术受到工作空间大小的限制—所述头或多个头在平面的两个维度中移动的能力，并且还受到所述头相对于平面支撑结构垂直移动的能力的大小的限制。可存在关于该形式的增材制造的许多变型。一类不同的增材制造可被分类为立体平板印刷。在该类中，光源或热源用于在空间中转化材料。在一些立体平板印刷实现中，工作支撑平面被浸没在光活性或热活性液体中，并且激光或其他光源或热源在支撑结构和液体的顶部水平面之间的液体的薄表面层上进行光栅化。通过将支撑结构向下平移一层深入到液体中，液体的流态性质在工作表面或先前处理过的层的上方重新形成新的未反应材料的薄层。立体平板印刷的版本还可与粉末形成的起始材料一起作用。粉末可被成形为薄层并然后在空间上被限定。激光可用于将所述层的部分转化为固化材料。在其他示例中，例如，诸如电子束的其他能量源可用于转化粉末。可通过这些处理技术将包括金属、绝缘体和塑料的各种材料成形为三维形状。当打印头用于使材料在粉末上沉积时，出现不同类型的处理。沉积物可与粉末进行化学反应，或者可以是粘合剂，其将粉末固结到粘合位置中。高分辨率打印技术的普及可使得该类型的增材制造工艺为成本有效的。所述领域通过被实践几十年的增材制造的版本建立，并随着被快速定义的新技术和材料浮现。所述技术可当前受到可被生产的对象的维度的限制。相应地，可期望的是可允许增材制造技术和设备独立移动的开发方法和设备。专利技术概述相应地，本公开提供用于允许移动增材制造的方法和设备的描述。在一些示例中，移动增材制造设备可以以独立方式或自动化方式起作用。执行移动增材制造的设备可被称为Addibot(增材机器人)。增材制造设备的重要特征可在于以数字模型驱动的受控方式将材料添加到产品，所述数字模型驻留在控制器中。通过增材制造设备的处理，数字表示可被转变为放置在三维空间中的材料的物理近似。相应地，在该公开中所公开的一些示例中，可被称为Addibot的移动增材制造设备可经配置包括驱动系统，其可操作以沿表面移动该设备。在一些示例中，Addibot可在没有物理系绳的情况下起作用。另外，Addibot可包括导航系统，除其他功能以外，其可确定Addibot的当前位置和当Addibot被促使移动时其将行进的或者其在移动时正在行进的当前方位或方向。Addibot可附加地包括能够执行代码的控制器，所述代码可执行算法功能。在一些示例中，该种控制器还可被分类为算法处理器。控制器还可将控制信号提供给Addibot的其他元件。Addibot可附加地包括增材制造系统，增材制造系统在Addibot在其处理期间在其上或者将移动到的整个表面上的规定位置中沉积材料或材料的组合。增材制造系统可基于数字模型将材料添加到表面，所述数字模型可在可位于Addibot中的一个或多个控制器中被处理。数字模型的来源可在Addibot的外部被确定，或者可选地可由Addibot的感测或其他处理确定，或者可以是结合与Addibot内的感测设备相关的数据和外部模型定义的组合。可通过电力系统对Addibot所具有的系统供电，所述电力系统能够提供功率以操作Addibot的至少驱动系统、导航系统、控制系统和增材制造系统。在一些示例中，多个电力系统可存在于Addibot中。Addibot的增材制造系统可包括能够以受控方式基于数字模型添加材料的许多不同的类型和定义。在一些示例中，增材制造系统可包括三维(“3D”)打印头。打印头可以以许多标准方式将材料添加到表面，包括通过打印头挤出材料挤出或者以液体或溶剂化物的形式的材料的喷射。在一些示例中，3d打印头或三维打印头可包括大量喷嘴，其响应于被提供到喷嘴的电子控制信号单独地喷射液体形式微滴。在一些示例中，可由3d打印头处理的液体可包括水、水或水溶液、烃基溶剂、无机溶剂或乳浊液中的一种或多种，所述乳浊液为水、烃基溶剂或基于无机的溶剂中的两种或更多种的组合。溶液可包括在水、烃基溶剂或基于无机的溶剂中的一种或多种中成溶剂化物的材料。在另一个方面中，时间维度可被包括，其中以下项中的一个或两个被控制以便获得所需结果：a)指定的挤出速率以及b)指定的挤出顺序。实施例可相应地包括时间与距离的比率以及挤出速率。在一些示例中，Addibot还可包括视觉系统。视觉系统是可以操作的以创建表面在邻近移动增材制造设备的区域中的拓扑结构的数字模型。视觉系统可在Addibot上或Addibot内操作，并使用多种检测方案以用于分析表面并创建表面的模型，检测方案包括基于光或激光的成像技术或者基于其他电磁辐射的成像，包括红外线、紫外线或其他电磁辐射源。在一些示例中，视觉系统可利用基于声音的辐射，以创建可包括Addibot的区域中的表面的其周围事物的数字模型。在其他示例中，Addibot可部署物理传感器，以确定视觉系统所研究的区域中的表面的拓扑结构。位于Addibot内的控制器可初始化视觉系统的操作，并且可响应于视觉系统执行的计量接收信号。在其他示例中，Addibot可与例如位于Addibot自身的外部或者位于另一个Addibot上的视觉系统通信。在一些示例中，Addibot还可包括材料储存系统，其能够储存将被供应到增材制造系统的至少第一材料。所储存的材料可包括固体、粉末、凝胶、液体或气体，提到了一些非限制性示例。在一些示例中，材料可以是导线形式或者在一些示例中可作为由增材制造系统放置的物理固体实体存在。材料储存系统可通过控制环境条件维持材料的储存条件。可被控制的条件可包括材料的温度或压力中的一个或多个。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于形成并修复道路的方法，包括：将控制信号传输到设备，其中，所述设备为移动增材制造设备，包括：控制器，其能够执行算法并提供控制信号，增材制造系统，其用于根据由所述控制器处理的第一数字模型在所述道路的整个表面上的规定位置中沉积材料或材料的组合，视觉系统，其中当所述移动增材制造设备在所述表面上方经过时，所述视觉系统扫描所述表面并测量所述表面的拓扑结构，导航系统，其用于确定所述增材制造系统的位置并引导驱动系统，悬挂件，其中所述悬挂件用于在所述驱动系统后面拉动所述设备，以及电力系统，其能够提供功率以操作至少所述驱动系统、导航系统、控制器和增材制造系统；执行计量过程以测量所述表面的区域的拓扑结构，并通过所测量的拓扑结构定位所述表面的所述区域的缺陷；在所述表面上形成第一材料的第一沉积；将所述设备移动到不同位置，其中在所述驱动系统后面拉动所述设备；以及在所述不同位置上形成第二材料的第二沉积。

【技术特征摘要】
2013.06.23 US 61/838,302;2014.06.20 US 14/310,443;1.一种用于形成并修复道路的方法，包括：将控制信号传输到设备，其中，所述设备为移动增材制造设备，包括：控制器，其能够执行算法并提供控制信号，增材制造系统，其用于根据由所述控制器处理的第一数字模型在所述道路的整个表面上的规定位置中沉积材料或材料的组合，视觉系统，其中当所述移动增材制造设备在所述表面上方经过时，所述视觉系统扫描所述表面并测量所述表面的拓扑结构，导航系统，其用于确定所述增材制造系统的位置并引导驱动系统，悬挂件，其中所述悬挂件用于在所述驱动系统后面拉动所述设备，以及电力系统，其能够提供功率以操作至少所述驱动系统、导航系统、控制器和增材制造系统；执行计量过程以测量所述表面的区域的拓扑结构，并通过所测量的拓扑结构定位所述表面的所述区域的缺陷；在所述表面上形成第一材料的第一沉积；将所述设备移动到不同位置，其中在所述驱动系统后面拉动所述设备；以及在所述不同位置上形成第二材料的第二沉积。2.一种用于形成并修复道路的方法，包括：将控制信号传输到设备，其中，所述设备为移动增材制造设备，包括：控制器，其能够执行算法并提供控制信号，增材制造系统，其用于根据由所述控制器处理的第一数字模型在所述道路的整个表面上的规定位置中沉积材料或材料的组合，视觉系统，其中当所述移动增材制造设备在所述表面上方经过时，所述视觉系统扫描所述表面并测量所述表面的拓扑结构，驱动系统，其能够操作以沿所述表面输送所述增材制造系统，导航系统，其用于确定所述增材制造系统的位置并引导所述驱动系统，以及电力系统，其能够提供功率以操作至少所述驱动系统、导航系统、控制器和增材制造系统；在所述表面上形成第一材料的第一沉积；将所述设备移动到不同位置；以及在所述不同位置上形成第二材料的第二沉积；其中，所述第一材料包括熔化材料，所述熔化材料具有嵌入的纤维、纳米纤维或纳米管中的一种或更多种；并且其中，道路基沉积在所述第一材料上。3.一种移动增材制造设备，包括：控制器，其能够执行算法并提供控制信号；增材制造系统，其用于根据由所述控制器处理的第一数字模型在整个表面上的规定位置中沉积材料或材料的组合；驱动系统，其能够操作以沿所述表面输送所述增材制造系统；视觉系统，其能够扫描所述表面并测量所述表面的拓扑结构；导航系统，其用于确定所述增材制造系统的位置并引导所述驱动系统；电力系统，其能够提供功率以操作至少所述驱动系统、导航系统、控制器和增材制造系统；以及复合材料元件，其中所述复合材料元件包括填充物和粘合剂/密封材料，并且其中所述复合材料元件由所述增材制造系统沉积。4.一种用于形成打印沉积的方法，包括：将控制信号传输到多个设备，其中，所述多个设备中的每一个为移动增材制造设备，包括：控制器，其能够执行算法并提供控制信号，增材制造系统，其用于根据由所述控制器处理的第一数字模型在所述道路的整个表面上的规定位置中沉积材料或材料的组合，驱动系统，其能够操作以沿所述表面输送所述增材制造系统，导航系统，其用于确定所述增材制造系统的位置并引导所述驱动系统，以及电力系统，其能够提供功率以操作至少所述驱动系统、导航系统、控制器和增材制造系统；协调所述多个移动增材制造设备的组合动作，以根据总体的三维打印模型沉积材料；通过所述多个移动增材制造设备中的第一移动增材制造设备的动作在表面的第一位置上形成第一材料的第一沉积；将所述第一移动增材制造设备移动到所述表面上的第二位置；通过所述多个移动增材制造设备中的第一移动增材制造设备的动作在所述第二位置上形成第一材料的第二沉积；通过所述多个移动增材制造设备中的第二移动增材制造设备的动作在表面的第三位置上形成第一材料的第三沉积；将所述第二移动增材制造设备移动到所述表面上的第四位置；通过所述多个移动增材制造设备中的第二移动增材制造设备的动作在所述第四位置上形成第一材料的第四沉积；其中，所述第一沉积、第二沉积、第三沉积和第四沉积融合在一起以形...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·弗里奇，弗雷德里克·弗里奇，
申请(专利权)人：阿迪博茨有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US