用于增材制造系统的系统和打印头技术方案

公开了一种用于增材制造系统中的打印头。所述打印头可包括配置成接收基质和连续增强物的接收端，以及配置成排出至少部分涂覆在基质中的连续增强物的排出端。打印头还可以包括压实器，该压实器位于排出端并形成打印头的工具中心点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增材制造系统的系统和打印头相关申请本申请基于并要求于2018年4月11日提交的美国临时申请62/656,155的优先权权益，其内容在此明确引入作为参考。
本公开一般地涉及一种制造系统，并且更具体地涉及一种用于增材制造系统的打印头。
技术介绍
连续纤维3D打印(又名CF3DTM)涉及使用嵌入在从可移动打印头排出的材料中的连续纤维。基质(matrix)被供应到打印头，并且与一根或多根也同时穿过同一打印头的连续纤维一起被排出(例如，挤压和/或拉挤)。基质可以是传统的热塑性塑料，液体热固性材料(例如，可UV固化和/或两部分树脂)，或者这些基质与其他已知基质的组合。在离开打印头时，固化增强器(例如，紫外线、超声波发射器、热源、催化剂供应等)被激活以引发和/或完成基质的固化。该固化几乎立即发生，从而允许在自由空间中制造不受支撑的结构。并且当纤维，特别是连续纤维被嵌入结构内时，结构的强度可以增加超过与基质相关的强度。该技术的示例在2016年12月6日授予Tyler的美国专利9,511,543(“'543专利”)中公开。尽管连续纤维3D打印提供提高的强度，但与不使用连续纤维增强的制造工艺相比，必须注意确保纤维与基质的正确润湿、纤维的正确切割、切割后的自动重启、排出后对基质涂覆的纤维适当的压实和压实的材料的适当固化。所公开的打印头和系统旨在解决现有技术的这些问题和/或其他问题中的一个或多个。
技术实现思路
在一个方面，本公开涉及一种用于增材制造系统的打印头。所述打印头可包括配置成接收基质和连续增强物的接收端，以及配置成排出至少部分涂覆在基质中的连续增强物的排出端。打印头还可以包括压实器，该压实器位于排出端并形成打印头的工具中心点。在另一方面，本公开涉及一种增材制造复合结构的方法。该方法可以包括将基质和连续增强物引导到无喷嘴的打印头中，并使连续增强物通过保持连续增强物的对准的引导模块。该方法还可以包括在用压实器从无喷嘴打印头排出时压实基质和连续增强物，以及在压实之后将基质暴露于固化能量。在另一方面，本公开涉及一种用于增材制造系统的另一打印头。该打印头可包括配置成接收基质和连续增强物的接收端，以及配置成排出至少部分涂覆在基质中的连续增强物的排出端。所述打印头还可包括位于所述接收端和所述排出端之间的进给器，所述进给器被配置为在所述连续增强物和所述基质的排出期间仅在选定的时间将所述连续增强物推出所述打印头。在打印头的一个实施例中，进给器可以被配置为仅在启动顺序期间将连续增强物和基质推出打印头。在打印头的一个实施例中，进给器可包括至少一个偏心凸轮辊。在打印头的一个实施例中，偏心凸轮辊可包括第一部分，其具有第一半径并且配置成与连续增强物接合，以及具有小于第一半径的第二半径的第二部分。在打印头的一个实施例中，第一部分的弧长可以等于在选择的时间从打印头推出的连续增强物的长度。在打印头的一个实施例中，打印头可进一步包括位于偏心凸轮辊下游的压实模块，以及位于偏心凸轮辊与压实模块之间的切割模块。在打印头的一个实施例中，弧长可以等于切割模块和压实模块之间的距离。在打印头的一个实施例中，偏心凸轮辊可以是第一偏心凸轮辊，并且打印头可以进一步包括与第一偏心凸轮辊相对地定向的第二偏心凸轮辊。在打印头的一个实施例中，打印头可以进一步包括致动器，该致动器被配置为驱动至少第一偏心凸轮辊的旋转。在打印头的一个实施例中，打印头还可包括齿轮系，该齿轮系可操作地将第一偏心凸轮辊连接到第二偏心凸轮辊。在打印头的一个实施例中，第一偏心凸轮辊可偏向第二偏心凸轮辊。在另一方面，本公开涉及一种用于增材制造复合结构的系统。该系统可包括在复合结构的制造期间沿多个方向移动的机架和机械臂中的至少一个，以及与机架和机械臂中的至少一个联接的头部。所述头部可包括配置成接收基质和连续增强物的接收端，以及配置成排出至少部分涂覆在基质中的连续增强物的排出端。头部还可以包括位于接收端和排出端之间的偏心凸轮辊。偏心凸轮辊可被配置成仅在启动顺序期间将连续增强物推出印刷头。在系统的一个实施例中，偏心凸轮辊的每一个可包括第一部分，其具有第一半径并且配置成与连续增强物接合，以及具有小于第一半径的第二半径的第二部分。第一部分的弧长可以等于在选择的时间从打印头推出的连续增强物的长度。在系统的一个实施例中，系统可进一步包括位于偏心凸轮辊下游的压实模块，以及位于偏心凸轮辊与压实模块之间的切割模块。弧长可以等于切割模块和压实模块之间的距离。在另一方面，本公开涉及一种增材制造复合结构的另一种方法。该方法可以包括在打印头的第一端接收基质和连续增强物；以及从打印头的第二端排出至少部分涂覆在基质中的连续增强物。该方法还可以包括在连续增强物和基质的排出期间仅在选择的时间将连续增强物推出印刷头。在该方法的一个实施例中，仅在选择的时间将连续增强物推出印刷头可以包括仅在启动顺序期间将连续增强物和基质推出印刷头。在该方法的一个实施例中，该方法可以进一步包括在除启动顺序之外的其他时间，在排出期间移动打印头以使连续增强物从打印头中拉出。在该方法的一个实施例中，将连续增强物推出印刷头可以包括推出连续增强物的长度，该长度等于印刷头的切割模块和压实模块之间的距离。在该方法的一个实施例中，该方法可以进一步包括在打印头外部和压实模块下游的位置将基质暴露于固化能量。在该方法的一个实施例中，该方法可以进一步包括用打印头内部的基质至少部分地涂覆连续增强物。在另一方面，本公开涉及一种用于增材制造系统的另一打印头。该打印头可包括配置成接收连续增强物的第一端和配置成排出在基质中至少部分涂覆的连续增强物的第二端。打印头还可包括设置在第一端和第二端之间的切割模块。切割模块包括刀片、砧座和可操作地连接到刀片和砧座中的至少一个的致动器。在打印头的一个实施例中，致动器可以是线性致动器，其被配置为使刀片和砧座中的一个抵靠刀片和砧座中的另一个并通过连续增强物移动。在打印头的一个实施例中，砧座可包括尖端，该尖端相对于致动器的中心轴线在穿过打印头的连续增强物的行进方向上偏移。在打印头的一个实施例中，打印头还可以包括从第一端延伸到第二端的壳体，并且其中致动器被安装到壳体。在打印头的一个实施例中，切割模块可以进一步包括：前框架部件，其具有中央开口，连续增强物穿过该中央开口；以及后框架部件，其具有中央开口，该中央开口与前框架部件中的中央开口大致对准。刀片和砧座位于前框架部件和后框架部件之间。在打印头的一个实施例中，砧座可以配置成穿过前框架部件和后框架部件的中央开口。在打印头的一个实施例中，砧座可滑动地安装在前框架部件和后框架部件之间。在打印头的一个实施例中，打印头可以进一步包括形成在前框架部件和后框架部件之间的通道，其中砧座的相对边缘在该通道内滑动。在打印头的一个实施例中，通道可以配置成保持润滑，该润滑促进砧座的滑动。在打印头的一个实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于增材制造系统的打印头，其包括：/n接收端，其被配置为接收基质和连续增强物；/n排出端，其被配置为排出至少部分涂覆在所述基质中的所述连续增强物；和/n压实器，其位于所述排出端并形成所述打印头的工具中心点。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180411 US 62/656,155;20190328 US 16/368,7761.一种用于增材制造系统的打印头，其包括：
接收端，其被配置为接收基质和连续增强物；
排出端，其被配置为排出至少部分涂覆在所述基质中的所述连续增强物；和
压实器，其位于所述排出端并形成所述打印头的工具中心点。


2.根据权利要求1所述的打印头，其中所述连续增强物在接触将要排出所述连续增强物的表面之前接触所述压实器。


3.根据权利要求1所述的打印头，其中：
所述连续增强物在所述打印头内部的位置处至少部分地涂覆有所述基质；和
所述打印头还包括引导模块，所述引导模块被配置为通过所述连续增强物分配所述基质，所述引导模块包括至少一个接触表面，所述至少一个接触表面在所述连续增强物内产生压差。


4.根据权利要求3所述的打印头，其中所述连续增强物在所述至少一个接触表面的上游的位置处在所述引导模块内部至少部分地涂覆有所述基质。


5.根据权利要求3所述的打印头，其中所述引导模块包括：
至少一个进入辊；和
在所述至少一个进入辊下游的引导子组件。


6.根据权利要求1所述的打印头，还包括与所述压实器相关联的最终引导件，其中所述最终引导件配置成将所述连续增强物朝向所述压实器偏置。


7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：特雷弗·大卫·巴格，赖安·C·斯托科特，T·阿尔瓦拉多，肯尼思·莱尔·泰勒，C·H·汉布林，B·邓纳姆，N·A·斯特兰伯格，
申请(专利权)人：连续复合材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US