在增材制造中的一种添加纤维增强热塑性细丝(111)的片段的方法。添加细丝片段涉及三个任务：(1)确定应当添加细丝片段的位置，(2)将细丝片段沉积在期望位置处，以及(3)夯实细丝片段以确保粘附并消除空隙。通过使轮沿着细丝转向来执行对细丝片段的夯实。根据说明性实施方式，轮围绕横摆轴线(313)转向，横摆轴线(313)从轮的轴线(312)偏移了距离s，其中，s是正实数。正实数。正实数。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在曲线中添加纤维增强热塑性细丝片段
[0001]本专利技术总体上涉及增材制造，并且更特别地涉及使用纤维增强热塑性细丝(filament)的片段作为其基本制造单元的增材制造方法。
技术介绍
[0002]以可以通过在特定位置处并且以特定顺序连续添加砖块来建造建筑物的相同方式，在增材制造领域中众所周知的是，可以通过在特定位置处并且以特定顺序连续添加纤维增强热塑性细丝的片段来制造制品。细丝片段是长的、细的，并且在细丝片段被加热到高于第一温度时类似于湿意大利面条(spaghetti)，并且在细丝片段被冷却到低于第二温度时类似于干意大利面条。
[0003]添加细丝片段涉及三个任务：
[0004](1)确定应当在何处添加每个细丝片段，
[0005](2)将每个细丝片段沉积在期望位置处，以及
[0006](3)夯实每个细丝片段以确保粘合并消除空隙。将依次论述这些方面中的每个方面。
[0007]确定每个细丝片段应当放置在哪里的任务由工程师、计算机辅助设计系统、或工程师和计算机辅助设计系统两者来执行。尽管该任务可以在添加第一细丝片段之前执行，但是该任务也可以在制造期间实时执行，以补偿实际添加细丝片段的位置与应当添加细丝片段的位置之间的任意差异。应当添加细丝片段的纵向轴线的位置称为“目标路径”。
[0008]目标路径可以包括：
[0009](i)一个或更多个笔直部分，或者
[0010](ii)一个或更多个平面弯曲部分，或者
[0011](iii)一个或更多个非平面弯曲部分，或者
[0012](iv)i、ii和iii的任意组合。
[0013]由于细丝片段不能抵抗重力并漂浮在空气中，因此该细丝片段必须全部或部分地沉积在支承结构的表面上。短的细丝片段可以是悬臂式的或悬挂式的，但是片段的大部分必须是直接下围的。用于细丝片段的支承结构可以是但不限于以下各者：
[0014](i)构建板，或者
[0015](ii)模具，或者
[0016](iii)心轴，或者
[0017](iv)支架，或者
[0018](v)一个或更多个先前添加的细丝片段，或者
[0019](vi)i、ii、iii、iv和v的任意组合。
[0020]由于目标路径表示应当添加细丝片段的纵向轴线的位置，因此目标路径靠近支承结构的表面但不与支承结构的表面重合。在大多数情况下，目标路径遵循相邻支承结构的表面的轮廓。
[0021]将细丝片段沉积在期望位置处的任务涉及铺设一定长度的细丝片段，使得该片段的纵向轴线与目标路径精确地重合。
[0022]夯实细丝片段的任务涉及将细丝按压到下面的支承结构中以确保以下各者：
[0023](i)细丝与支承结构的内聚力/粘附力，以及
[0024](ii)消除气穴(即，空隙)，这将削弱最终制品。
[0025]通常，夯实细丝片段的任务是通过以与层压材料和饰面如何卷起类似的方式沿着细丝的长度操纵轮来完成的。
[0026]通常，利用细丝片段的增材制造的成功取决于系统精确地沿着目标路径添加每个细丝片段的能力。另外，存在不容易实现这一点的情况。
技术实现思路
[0027]本专利技术的一些实施方式能够将细丝片段添加到支承结构，而没有在现有技术中这样做的一些成本和缺点。特别地，本专利技术的一些实施方式能够以比现有技术更高的空间精度将细丝片段添加至支承结构。
[0028]在现有技术的一些实施方式中，沉积细丝片段的任务在开始夯实(tamp)片段之前完成。换句话说，将细丝片段沿着目标路径沉积，并且在沉积所有细丝之后，然后夯实该片段。由于各种原因，这是不利的。
[0029]在现有技术的一些替代性实施方式中，并且根据说明性实施方式，沉积任务与夯实任务同时执行。为了帮助理解这一点，考虑细丝片段的四个相邻部分：
[0030](1)细丝片段的已被沉积且正在被夯实的第一部分，
[0031](2)细丝片段的与第一部分相邻且正被沉积的第二部分，
[0032](3)细丝片段的与第二部分相邻且将被沉积的第三部分，以及
[0033](4)细丝片段的与第三部分相邻且将在第三部分被沉积之后沉积的第四部分。
[0034]在这种情况下，本专利技术的专利技术人发现，当目标路径包含曲线(平面或非平面)时，在目标路径之外而不是沿着目标路径添加细丝片段(例如，如图5所示，其中细丝111的位置与目标路径206不重合)。
[0035]为了理解该问题，必须理解第二部分如何被引导到目标路径中以进行沉积。根据现有技术和说明性实施方式，第二部分不被直接引导到目标路径中。没有机械或机构直接接触第二部分。
[0036]相反，第二部分借助于其在第一部分与第三部分之间的位置而被间接地引导。换句话说，只要第二部分自由移动，由于第一部分与第三部分之间的张力，因此第二部分将以直线存在于第一部分与第三部分之间。
[0037]而第一部分在夯实时的位置是固定的，第三部分的位置横向移动以将第二部分引导到目标路径中。为了在曲线中实现这一点，第三部分必须在曲线的切线上移动到曲线之外。此后，当第二部分夯实在目标路径上时，第四部分的位置横向移动，以将第三部分引导到目标路径中。
[0038]然而，在实践中，专利技术人发现，轮同时执行以下各者：
[0039](i)夯实细丝片段的第一部分，并且
[0040](ii)当第二部分在目标路径之外时，第二部分被夹住，这防止第二部分被引导到
目标路径中。
[0041]这个问题可以通过使用具有小半径的轮来改善，但是这不能消除问题，并且使用小轮存在缺点。
[0042]另一种解决方案是改变轮沿着细丝转向的方式。在现有技术中，根据说明性实施方式，轮沿着细丝转向，使得轮的横摆(yaw)轴线与目标路径相交并且沿着目标路径前进。然而，现有技术和说明性实施方式为轮的横摆轴线选择不同的线。这些线相对于轮基本对称的线——轮的俯仰轴线——被部分定义。
[0043]在现有技术中，选择与轮的俯仰轴线相交的直线作为轮的横摆轴线。相反，根据说明性实施方式，选择从轮的俯仰轴线偏移的线作为轮的横摆轴线。
[0044]偏移的大小取决于几个因素，所述几个因素包括：
[0045](i)轮的半径，
[0046](ii)细丝的横截面尺寸，
[0047](iii)细丝在被夯实时的压实程度，以及
[0048](iv)目标路径相对于轮的曲率的曲率。
[0049]此外，由于目标路径的曲率可能在目标路径的不同位置发生变化，因此偏移量可能在目标路径的不同位置发生变化，并且因此偏移量——以及轮的横摆轴线相对于轮的侧倾(roll)轴线的位置——随着轮沿着目标路径前进而动态地调整。
[0050]该说明性实施方式包括：将细丝沿着目标路径沉积在支承结构的表面上；以及通过使轮沿着细丝转向而用轮将细丝夯实到支承结构上；其中，轮包括：(i)俯仰轴线，轮围绕俯仰轴线本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，包括：将细丝(111)沿着目标路径(206)沉积在支承结构(106)的表面上；以及通过使轮沿着所述细丝转向而用所述轮将所述细丝夯实到所述支承结构上；其中，所述轮包括：(i)俯仰轴线(312)，所述轮围绕所述俯仰轴线基本对称；以及(ii)周向表面，所述周向表面包括：(ii
‑
a)辊隙线段(402)，在所述辊隙线段处，所述轮在第一长度的细丝上施加最大径向力，以及(ii
‑
b)夹紧线段(403)，在所述夹紧线段(403)处，所述轮首先将第二长度的细丝夹紧在所述周向表面与所述支承结构之间，使得所述第二长度的细丝的平行于所述俯仰轴线的任意移动基本上被限制；以及(iii)横摆轴线(313)，所述横摆轴线(313)：(iii
‑
a)垂直于所述俯仰轴线，(iii
‑
b)具有距所述俯仰轴线的非零偏移s，其中，s是正实数，并且(iii
‑
c)与所述夹紧线段相交；以及(iv)侧倾轴线(314)，所述侧倾轴线与所述俯仰轴线和所述横摆轴线相交并且...
【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：阿里沃有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。