增材制造系统技术方案

公开了一种用于制造结构的增材制造系统。增材制造系统可以包括支撑件和可操作地连接到支撑件并且可通过支撑件移动的打印头。打印头包括：外壳(22)；供应模块(44)，可操作地安装到外壳并配置成保持连续增强体的供应；浸渍模块(48)，可操作地安装到外壳并且配置成使用基质来浸渍连续增强体；以及夹紧模块(46)，所述夹紧模块(46)相对于增强体通过打印头的移动而可操作地安装到供应模块外壳的下游。夹紧模块配置成选择性地夹紧连续增强体。与支撑件和打印头通信的控制器配置成协调支撑件和打印头的操作以制造三维结构。头的操作以制造三维结构。头的操作以制造三维结构。

Additive manufacturing system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增材制造系统
[0001]相关申请
[0002]本申请基于2020年2月25日提交的美国临时申请第62/981,515号与2020年5月19日提交的美国临时申请第63/027,188号并要求享有其优先权，所述专利申请的全部内容以引用的方式明确地并入本文中。


[0003]本公开通常涉及一种制造系统，更具体而言，涉及一种增材制造系统的打印头。

技术介绍

[0004]连续纤维3D打印(又名)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，能量可固化的单个或者多部分树脂)、快速固化液，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、激光、超声波发射器、热源、催化剂供应等)被激活以引发、改善和/或完成基质的固化。这种固化几乎立即发生，从而允许在自由空间中制造无支撑结构。当纤维，特别是连续纤维嵌入结构内时，结构的强度可能会倍增，超过基质相关强度。这项技术的示例在2016年12月6日授予Tyler的美国专利9,511,543中公开。
[0005]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。在2019年10月17日公布的美国专利申请公布2019/0315057(“'057公布”)中公开了提供这些功能中的至少一部分功能的示例性打印头。
[0006]虽然'057公开的打印头在功能上可能足以满足许多应用，但它可能不是最佳的。例如，打印头可能缺乏其他应用所需的放置、切割、压实和/或固化操作中的准确性和/或控制粒度。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。
附图说明
[0007]图1是公开的示例性制造系统的示意图。
[0008]图2、图3、图4以及图5是可与图1的系统配合使用的示例性公开的打印头的分解图和示意图。
[0009]图6、图7、图8以及图9是可与图2
‑
5的打印头配合使用的示例性滑动件子组件的分解图和示意图。
[0010]图10是可以与图6
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9的滑动件子组件配合使用的示例性供应模块的示意图。
[0011]图11是可以与图6
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9的滑动件子组件配合使用的示例性夹紧模块的示意图。
[0012]图12、图13、图14以及图15是可以与图6
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9的滑动件子组件配合使用的示例性润湿
模块的示意图和截面图。
[0013]图16、图17以及图18是可以与图6
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9的滑动件子组件配合使用的示例性切割和进给模块的示意图和截面图。
[0014]图19、图20以及图21是可以与图16
‑
19的切割和进给模块配合使用的示例性切割和进给轮的示意图和截面图。
[0015]图22、图23以及图24是可与图6
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9的滑动件子组件配合使用的示例性固化模块的分解图和截面图。
[0016]图25、图26、图27、图28、图29以及图30是可以与图6
‑
9的滑动件子组件配合使用的示例性压实模块的示意图和截面图。

技术实现思路

[0017]在一方面，本公开涉及一种增材制造系统。增材制造系统可以包括支撑件和可操作地连接到支撑件并且可以通过支撑件移动的打印头。打印头可以包括：外壳；供应模块，可操作地安装到外壳并配置成保持连续增强体的供应；浸渍模块，可操作地安装到外壳并且配置成使用基质来浸渍连续增强体；以及夹紧模块，夹紧模块相对于增强体通过打印头的移动而可操作地安装到供应模块下游的外壳。夹紧模块可以被配置为选择性地夹紧连续增强体。增材制造系统还可以包括控制器，其与支撑件和打印头通信并且被配置成协调支撑件和打印头的操作以制造三维结构。
[0018]在另一方面，本公开涉及另一种增材制造系统。增材制造系统可以包括支撑件和可操作地连接到支撑件并且可以通过支撑件移动的打印头。打印头可以包括辊和限制器中的至少一个，其被配置为在打印头沿大致垂直于第一方向的第二方向移动期间沿第一方向压到由打印头排出的连续增强体上。打印头可以包括引导件，该引导件被配置为沿着相对于第一和第二方向以倾斜角定向的轨迹将连续增强体引导到辊和限制器中的至少一个。打印头还可以包括能量源，该能量源被配置为将固化能量引导到位于辊和限制器中的至少一个之后的位置处的连续增强体。增材制造系统还可包括与支撑件、打印头和能量源通信的控制器。控制器可以被配置为协调支撑件、打印头和能量源的操作以制造三维结构。
[0019]在另一方面中，辊和限制器中的至少一个可以包括引导辊和从动辊。
[0020]在另一方面，前辊可以具有不同于从动辊的直径。
[0021]在另一方面，前辊的直径可以大于后辊。
[0022]在另一方面中，该能量源可以被配置为将固化能量导向拖曳位置并且导向通过辊和限制器中的至少一个的位置处。
[0023]在另一方面，通过辊和限制器中的至少一个引导的固化能量可能仅足以将连续增强体固定在适当位置，并且引导至拖曳位置的固化能量可能足以彻底固化浸渍连续增强体的基质。
[0024]在另一方面中，拖曳位置可以是拖曳引导辊和引导从动辊的位置。
[0025]在另一方面，拖曳位置可以是拖曳前辊和后辊两者的位置。
[0026]在另一方面，能量源可以被配置为沿着相对于第一方向向后倾斜的轨迹引导固化能量。
[0027]在另一方面，能量源可以被配置为沿着相对于第一方向向前倾斜的轨迹引导固化
能量。
[0028]在另一方面，能量源可以被配置为沿着相对于第一和第二方向中的至少一个倾斜的轨迹引导固化能量。
[0029]在另一方面，能量源可以被配置为沿着相对于第一和第二方向两者倾斜的轨迹引导固化能量。
[0030]在又另一方面，本公开涉及一种增材制造结构的方法。该方法可以包括引导来自头戴式供应模块的连续增强体通过浸渍模块以用基质浸渍连续增强体。该方法还可以包括在头部内部的增强体内保持期望的非零水平的张力，在浸渍模块上游的位置处选择性地夹紧连续增强体，以及在夹紧期间，于浸渍模块下游的位置处切断连续增强体。
[0031]在又一方面，本公开可涉及另一种增材制造方法。该方法可以包括从打印头排出基质浸渍连续增强体并在排出期间压实基体浸渍连续增强体。该方法还可以包括在第一位置选择性地将基体润湿的连续增强体暴露于固化能量以固化基质浸渍的连续增强体的外部，以及在第二位置选择性地将基体浸渍的连续增强体暴露于固化能量以固化内部的基质浸渍连续增强体。
[0032]在另一方面，在第一位置处选择性地将基质浸渍连续增强体暴露于固化能量包括将固化能量沿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种增材制造系统(10)，其中，包括：支撑件(14)；打印头(16)，可操作地连接到支撑件并可通过所述支撑件移动，所述打印头包括：外壳(22)；供应模块(44)，可操作地安装到所述外壳上，并被配置为保持连续增强体(60)的供应；浸渍模块(48)，可操作地安装到所述外壳上，并配置成使用基质来浸渍所述连续增强体；夹紧模块(46)，相对于增强体通过所述打印头的移动，可操作地安装到所述供应模块的所述外壳的下游，所述夹紧模块配置为选择性地夹紧所述连续增强体；以及控制器(20)，与所述支撑件和所述打印头通信，并配置为协调所述支撑件和所述打印头的操作以制造三维结构(12)。2.根据权利要求1所述的增材制造系统，其中，所述夹紧模块被配置成仅禁止所述连续增强体缩回到所述打印头中。3.根据权利要求1所述的增材制造系统，其中，所述夹紧模块位于所述浸渍模块的上游。4.根据权利要求3所述的增材制造系统，其中，还包括位于所述夹紧模块上游的拉紧子组件(64)。5.根据权利要求1所述的增材制造系统，其中，还包括拉紧子组件(64)，所述拉紧子组件(64)被配置成生成所述连续增强体内的张力指示信号，其中，所述控制器被配置成基于所述信号调节所述供应模块的操作。6.根据权利要求1所述的增材制造系统，其中，所述浸渍模块被配置成引导所述基质以大于与所述连续增强体一起从所述打印头排出的量的量浸渍所述连续增强体。7.根据权利要求6所述的增材制造系统，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：连续复合材料公司，
类型：发明
国别省市：