用于形成制品的模块化挤压系统技术方案

一种用于形成制品的模块化挤压系统，其包括支承框架和可移除地连接于支承框架的多个打印头部模块。打印头部模块中的每个包括打印机头部、打印机喷嘴、料斗，以及集成控制模块。料斗构造用于保持多个聚合物颗粒。多个打印头部模块的打印机头部均包括限定筒的本体、延伸穿过筒的旋转挤压螺杆，以及一个或多个加热器，该一个或多个加热器至少部分地包绕筒，用于将多个聚合物颗粒熔化成聚合物树脂制剂。打印机喷嘴构造用于将聚合物树脂制剂打印和沉积到基底上，以形成制品。模块化挤压系统还包括控制系统，该控制系统通信地耦合于集成控制模块中的每个，用于控制模块化挤压系统。用于控制模块化挤压系统。用于控制模块化挤压系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于形成制品的模块化挤压系统


[0001]本公开大体上涉及增材制造，并且更具体而言，涉及用于形成制品(诸如风力涡轮的转子叶片构件)的模块化挤压系统。

技术介绍

[0002]风力发电被认为是目前可用的最清洁、最环保的能源之一，并且风力涡轮在这方面获得增加的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱，以及一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型原理来捕捉风的动能。转子叶片以旋转能的形式传递动能，以便使轴转动，该轴将转子叶片联接于齿轮箱，或者如果不使用齿轮箱，则直接地联接于发电机。发电机接着将机械能转换为电能，其可部署到公用电网。
[0003]转子叶片大体上包括典型地使用模制过程形成的吸入侧壳体和压力侧壳体，该吸入侧壳体和该压力侧壳体在沿着叶片的前缘和后缘的联结线处联结在一起。此外，压力壳体和吸入壳体为相对轻质的，并且具有结构特性(例如，刚度、抗屈曲性以及强度)，该结构特性不构造成耐受在操作期间施加在转子叶片上的弯矩和其它载荷。因此，为了增加转子叶片的刚度、抗屈曲性以及强度，本体壳体典型地使用一个或多个外部结构构件(例如，具有构造在其间的抗剪腹板的相对的翼梁帽)来增强，该一个或多个外部结构构件接合壳体半部的内压力侧表面和内吸入侧表面。
[0004]翼梁帽典型地由各种材料构成，该各种材料包括但不限于玻璃纤维层压复合材料和/或碳纤维层压复合材料。转子叶片的壳体大体上通过在壳体模具中堆叠纤维织物层而围绕叶片的翼梁帽构建。层接着典型地与树脂一起灌注。
[0005]然而，随着增材制造和挤压系统的普及的增加，将合乎需要的是，使用此类技术制造各种风力涡轮构件中的一些。但是，在制造风力涡轮构件时必须考虑某些因素，诸如大小、粘附力、加载、刚度、强度等。
[0006]典型地，挤压系统为大型落地安装机器，其重达数千磅并且以水平构造操作。甚至最小的实验室级挤压机可占据几十平方英尺的占地面积。控制面板典型地安装在单元本身上。用于此类单元的典型框架为铸铁或钢，具有低效率的重铁芯感应马达。
[0007]此外，单个螺杆挤压设计通过树脂材料的高摩擦剪切生成大部分热。就此而言，需要在挤压机内围绕筒的周边放置的电带加热器的非常少的能量。因此，此类系统的主要能源为电动机，其用于使螺杆转动。此类设计需要非常大的齿轮箱，这增加系统的重量和互联性(intertie)。因此，为了此类系统有效，长径比(通常被称为L/D比)必须大于24:1。
[0008]另外，自动化机械典型地利用具有线束的集中式电气控制柜构建，该线束将功率和信号传送至马达及其构件的安装地点。这需要针对每个特定安装地点制造的定制长度的线束。另外，此类构造可需要高带宽信号/敏感信号在机械与控制柜之间行进高达一百英尺，由此增加控制线缆的数量和体积。在待挤压的期望零件在大小方面扩大时，集中所有控制装备也变得越来越困难。在一定大小下，线缆线束长度超过伺服放大器的最大长度额定值。
[0009]鉴于上述情况，本公开涉及用于形成制品的改进的模块化挤压系统，其解决前述问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可从描述为明显的，或者可通过本专利技术的实践学习。
[0011]在一个方面中，本公开涉及一种用于形成制品的模块化挤压系统。模块化挤压系统包括支承框架和多个打印头部模块，该多个打印头部模块可移除地连接于支承框架。打印头部模块中的每个包括打印机头部、打印机喷嘴、至少一个料斗，以及集成控制模块。料斗构造用于保持多个聚合物颗粒。多个打印头部模块的打印机头部均包括限定筒的本体、延伸穿过筒的旋转挤压螺杆，以及一个或多个加热器，该一个或多个加热器至少部分地包绕筒，用于将多个聚合物颗粒熔化成聚合物树脂制剂。打印机喷嘴构造用于将聚合物树脂制剂打印和沉积到基底上，以形成制品。模块化挤压系统还包括控制系统，其通信地耦合于集成控制模块中的每个，用于控制模块化挤压系统。
[0012]在实施例中，多个打印头部模块中的每个的集成控制模块中的每个可收纳在壳内，并且可包括容纳在其中的促动器。就此而言，促动器构造用于沿着至少一个轴线(诸如z轴线)移动多个打印头部模块中的每个。
[0013]在另一实施例中，集成控制模块中的每个可包括伺服马达和伺服齿轮箱(诸如行星减速伺服齿轮箱)，用于控制促动器。在另外的实施例中，集成控制模块中的每个可包括用于驱动相应的打印头部模块的电气构件的组合，电气构件包括一个或多个放大器、一个或多个继电器、一个或多个电源，和/或一个或多个输入/输出(I/O)装置中的至少一个。在特定的实施例中，集成控制模块中的至少两个可具有电气构件的相同组合，使得集成控制模块中的至少两个为可互换的。
[0014]在实施例中，挤压螺杆的直径在挤压螺杆的第一端部和第二端部之间的挤压螺杆的压缩区中变化。此外，挤压螺杆的直径在压缩区中从第一直径增加至第二直径。挤压螺杆的第二端部邻近于打印机喷嘴。此外，挤压螺杆的螺纹中的深度在压缩区内变化。
[0015]更具体而言，在实施例中，在挤压螺杆的压缩区的第一端部处的螺纹中的深度大于多个聚合物颗粒中的一个或多个的最大直径。另外，在实施例中，螺纹的深度从压缩区的第一端部朝向压缩区的第二端部减小，使得在压缩区的第二端部处的螺纹中的深度小于多个聚合物颗粒中的一个或多个的最大直径。
[0016]在另一实施例中，打印机喷嘴可限定有角度的模形状。
[0017]在附加的实施例中，控制系统可经由网络通信地耦合于集成控制模块中的每个。此外，在实施例中，集成控制模块可呈菊花链状连接在一起。就此而言，控制系统构造成单独地、同步地或以它们的组合控制集成控制模块中的每个。
[0018]在若干实施例中，多个打印头部模块中的每个可经由一个或多个紧固件可移除地连接于支承框架。
[0019]在特定的实施例中，线性位移系统可与支承框架集成或者安装至支承框架，用于沿着至少一个或多个轴线(诸如沿着x轴线和/或y轴线)移动多个打印头部模块。在此类实施例中，线性位移系统可为铁轨系统或轨道。
[0020]在另一方面中，本公开涉及一种用于与模块化挤压系统一起使用的单独打印头部模块。打印头部模块包括料斗和打印机头部，该料斗用于保持多个聚合物颗粒，该打印机头部用于将多个聚合物颗粒熔化成聚合物树脂制剂。打印机头部包括本体，该本体具有延伸穿过其的筒、延伸穿过筒的旋转挤压螺杆，以及至少部分地包绕筒的一个或多个加热器。打印头部模块还包括打印机喷嘴，其布置在打印机头部的端部处，用于将聚合物树脂制剂打印和沉积到基底上，以形成制品。此外，打印头部模块包括集成控制模块，其具有至少一个处理器和用于控制单独打印头部模块的单独功率源。就此而言，集成控制模块可经由分布式网络通信地耦合于模块化挤压系统的总体控制系统。应当理解的是，打印头部模块还可包括本文中描述的附加特征中的任何特征。
[0021]在又一方面中，本公开涉及一种用于由多个聚合物颗粒形成制品的打印机头部。打印机头部包括本体和旋转挤压螺杆，该本体具有延伸穿过其的筒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于形成制品的模块化挤压系统，其包括：支承框架；多个打印头部模块，其可移除地连接于所述支承框架，所述打印头部模块中的每个包括打印机头部、打印机喷嘴、至少一个料斗，以及集成控制模块，所述料斗用于保持多个聚合物颗粒，所述打印机头部均包括限定筒的本体、延伸穿过所述筒的旋转挤压螺杆，以及一个或多个加热器，所述一个或多个加热器至少部分地包绕所述筒，用于将所述多个聚合物颗粒熔化成聚合物树脂制剂，所述打印机喷嘴构造用于将所述聚合物树脂制剂打印和沉积到基底上，以形成所述制品；以及，控制系统，其通信地耦合于所述集成控制模块中的每个，用于控制所述模块化挤压系统。2.根据权利要求1所述的模块化挤压系统，其中，所述多个打印头部模块中的每个的所述集成控制模块中的每个收纳在壳内，并且还包括容纳在其中的促动器，所述促动器构造用于沿着至少一个轴线移动所述多个打印头部模块中的每个。3.根据权利要求2所述的模块化挤压系统，其中，所述集成控制模块中的每个还包括伺服马达和伺服齿轮箱，用于控制所述促动器。4.根据权利要求2所述的模块化挤压系统，其中，所述集成控制模块中的每个还包括用于驱动相应的打印头部模块的电气构件的组合，所述电气构件包括一个或多个放大器、一个或多个继电器、一个或多个电源，和/或一个或多个输入/输出(I/O)装置中的至少一个。5.根据权利要求2所述的模块化挤压系统，其中，所述集成控制模块中的至少两个还包括电气构件的相同组合，使得所述集成控制模块中的所述至少两个为可互换的。6.根据权利要求1所述的模块化挤压系统，其中，所述挤压螺杆的直径在所述挤压螺杆的第一端部和第二端部之间的所述挤压螺杆的压缩区中变化，所述挤压螺杆的所述直径在所述压缩区中从第一直径增加至第二直径，所述挤压螺杆的所述第二端部邻近于所述打印机喷嘴，其中所述挤压螺杆的螺纹中的深度在所述压缩区内变化。7.根据权利要求6所述的模块化挤压系统，其中，在所述挤压螺杆的所述压缩区的第一端部处的螺纹中的所述深度大于所述多个聚合物颗粒中的一个或多个的最大直径。8.根据权利要求7所述的模块化挤压系统，其中，所述螺纹的所述深度从所述压缩区的所述第一端部朝向所述压缩区的第二端部减小，使得在所述压缩区的所述第二端部处的螺纹中的所述深度小于所述多个聚合物颗粒中的所述一个或多个的所述最大直径。9.根据权利要求1所述的模块化挤压系统，其中，所述打印机喷嘴限定有角度的模形状。10.根据权利要求1所述的模块化挤压系统，其中，所述控制系统经由网络通信地耦合于所述集成控制模块中的每个，所述集成控制模块呈菊花链状连接在一起，所述控制系统构造成单独地、同步地或以它们的组合控制所述集成控制模块中的每个。11.根据权利要求1所述的模块化挤压系统，其中，所述多个打印头部模块中的每个经由一个或多个紧固件可移除地连接于所述支承框架。12.根据权利要求1所述的模块化挤压系统，所述模块化挤压系统还包括线性位移系统，所述线性位移系统与所述支承框架集...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：