CN105437544B - 沉积制造方法和末端执行器 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及沉积制造方法和末端执行器，具体地涉及纤维强化聚合物的挤出沉积。纤维强化聚合物部件通过如下方法制造：在基板上光栅化沉积头，并且通过将具有夹带的连续强化物的聚合物从沉积头挤出到基板上来添加形成部件特征。

Description

沉积制造方法和末端执行器
技术领域
本公开总体上涉及添加制造(additive manufacturing)技术，并且更具体地说，涉及用于沉积诸如热塑性聚合物这样的纤维强化聚合物的方法和装置。
背景技术
添加制造是一种直接根据3-D(三维)CAD(计算机辅助设计)文件来生产物理部件的工艺。在已知为熔融沉积成型并且有时称为3-D打印的添加制造的一种类型中，通过挤出热塑性聚合物材料的小珠料(bead)，以形成在从嘴挤出之后凝固的材料层，从而生产部件。挤出嘴可以沿工具路径移动，或者通过数控机构“光栅化(rastered)”，以一次一个层地在构建平台上从底部起向上构建该部件。
根据已知添加制造工艺(如)生产的部件可能不适用于需要高结构性能的某些应用，如航空工业。为了实现高结构性能，在这些应用中使用的热塑性部件通常需要使用诸如不连续或连续纤维的嵌入强化物。然而，在熔融沉积成型期间将连续纤维强化物集成到挤出的热塑性聚合物中迄今尚未加以实践。
已知的是将不连续(例如，“斩碎(chopped)”)强化纤维引入到挤出的聚合物中。例如，已经开发了已知为的工序，用于利用直接在线混和成型工艺来模制强化聚合物合成物，其中，模具费用包括利用不连续纤维强化的挤出的聚合物颗粒或线束。然而，工艺利用笨重工业设备来提供不连续纤维强化聚合物线束或颗粒用于模制，而且不适用于诸如FDM这样的添加制造工艺。
因此，对于诸如FDM这样的添加制造工艺来说，其存在这样的需要，即，允许将强化物集成到按层沉积的聚合物珠料中，来形成部件的特征。还需要执行上述工艺的末端执行器(end effector)，其随着该末端执行器构建该部件的特征，而允许将连续强化物夹带到液化聚合物中。
发明内容
所公开实施方式提供了一种用于利用添加制造技术来制造强化聚合物部件的方法和装置。与熔融沉积成型类似，该强化可以是连续的，并且随着聚合物按层沉积而集成到聚合物的熔化的珠料中，以形成该部件的特征。该实施方式准许制造具有更高结构性能需求的部件。使得可以高分辨率沉积连续强化聚合物。
根据一个公开实施方式，提供了一种沉积制造方法。所述沉积制造方法包括以下步骤：通过管道建立熔化的聚合物的加压流，在所述加压流内夹带纤维强化物，以及将所述纤维强化物和所述聚合物的珠料从所述管道沉积到基板上。所述纤维强化物通过将其馈送到所管道中来夹带。所述纤维强化物可以包括：细丝(filament)、丝束(tow)、粗纱(roving)或成纱(yarn)。所述纤维强化物可以通过将干纤维强化物和预浸渍纤维强化物之一馈送到所述管道中来夹带。所述纤维强化物可以被加热。在一个变型例中，可以将多个不连续纤维强化物一起联接成链，并且可以通过将所述链汲取到所述加压流中来夹带所述链。所述方法还可以包括以下步骤：将所述纤维强化物封装在聚合物中，该聚合物具有比所述聚合物在所述加压流中的熔化温度更高的熔化温度。可以通过沿所述管道的长度向其施加可变的量的热来保持希望的聚合物粘度。可选的是，所述方法还可以包括以下步骤：将聚合物的珠料沉积到所述基板上，其中，所述聚合物缺乏所述纤维强化物。可通过在压力下将所述聚合物注入所述管道中来建立所述加压流。在压力下将所述聚合物注入到所述管道中的步骤包括以下步骤：在所述管道的上游端与下游端之间建立压力差。所述方法还可以包括以下步骤：利用所述加压流和/或通过毛细管作用通过所述管道连同所述聚合物一起汲取所述纤维强化物。可以通过将所述纤维强化物引入到所述管道的上游端来夹带所述纤维强化物。所述聚合物被绕所述纤维强化物环状引入到所述管道中。
根据另一实施方式，提供了一种制造复合部件的方法。沉积头在基板上光栅化。通过将具有强化物的聚合物从沉积头挤出到基板上而添加形成所述部件的特征。所述方法可以包括以下步骤：在所述聚合物中夹带不连续强化物，或者另选的是，在所述聚合物中夹带连续强化物。在一个变型例中，可以挤出缺乏所述强化物的特征。所述加压步骤包括：将所述聚合物和所述强化物引入到管道的上游端，迫使所述聚合物流动通过所述管道直至所述管道的下游端，以及利用聚合物经由所述管道的流动，通过所述管道汲取所述强化物至该管道的所述下游端，以随着所述聚合物流拖拉所述强化物。所述方法还可以包括以下步骤：利用毛细管作用来帮助通过所述管道汲取所述强化物。所述聚合物通过在压力下绕所述强化物注入所述聚合物而引入。所述挤出包括：迫使所述聚合物和所述夹带强化物通过模具。所述方法还可以包括以下步骤：在所述沉积头的光栅化期间，切割所述聚合物和所述强化物。
根据又一实施方式，提供了一种用于执行纤维强化聚合物的沉积的末端执行器。所述末端执行器包括：连续纤维强化物的供应部，和可流动聚合物的供应部。设置了沉积头，该沉积头具有聚合物入口和材料供应端，该材料供应端被构造成接纳连续纤维强化物的供应部。所述沉积头还包括沉积端，该沉积端被构造成，沉积其中夹带有所述连续纤维强化物的所述聚合物的珠料。所述末端执行器还可以包括加热器，该加热器用于加热所述夹带桶，所述加热器包括至少一个加热线圈，所述至少一个加热线圈具有沿所述夹带桶的长度在数量上改变的多个线圈匝。所述沉积头包括夹带桶，该夹带桶被构造成，夹带所述连续纤维强化物。所述夹带桶包括汇聚区，该汇聚区汇聚所述连续纤维强化物和可流动的所述聚合物。所述夹带桶还可以包括与所述沉积端联接的挤出模具。所述夹带桶还可以包括毛细管，该毛细管与所述汇聚区联接，并且被构造成，将所述连续纤维强化物夹带所述聚合物中。
这些特征、功能以及优点可以在本公开的不同实施方式中独立实现，或者可以在可以参照下列描述和附图看到进一步细节的其它实施方式中组合。
附图说明
例示性实施方式的新颖特征据信特性在所附权利要求书中加以阐述。然而，当结合附图阅读时，该例示性实施方式，以及优选使用模式、进一步的目的及其优点将通过参照本公开的例示性实施方式的下列详细描述而最佳地理解，其中：
图1是例示用于利用添加制造技术来制造纤维强化部件的装置的总体框图和图解；
图1A是图1中的指定为“图1A”的区域的例示图，挤出珠料的部分被拆解，以显露夹带在聚合物中的纤维强化物；
图2是例示形成图1所示装置的部件的沉积头的横截面图；
图3是例示图2的沿线3-3截取的截面图。
图4是例示图2中的指定为“图4”的区段的放大图；
图5是例示沉积方法的一个实施方式的流程图；
图6是例示制造复合部件的方法的流程图；
图7是例示用于沉积纤维强化聚合物的沉积头阵列的底部立体图；
图8是飞行器生产和保养方法的流程图的例示图。
图9是飞行器的例示框图。
具体实施方式
参照图1，所公开实施方式包括末端执行器20，其可以通过任何合适的操纵器30，在诸如平台24这样的基板23上贯穿三维空间进行光栅化。处理器30可以例如且非限制地包括数控龙门机构(gantry mechanism)(未示出)，和关节机械臂(未示出)或类似机构。末端执行器20和操纵器30两者通过控制器32和构建程序38或类似软件的组合来操作。控制器32可以非限制地包括编程专用或通用计算机，如PC(个人计算机)或PLC(可编程逻辑控制器)。
末端执行器20在平台24上，层22接层22地构建三维的纤维强化聚合物部件26，该平台24随着完成每一个强化聚合物层22而向下移动(28)。该聚合物部件26(在此有时被称为复合部件26)根据一个或更多个CAD(计算机辅助设计)文件34来限定，该CAD文件被转换成限定部件26的表面的STL(立体光刻)格式文件36。利用STL文件36和一个或更多个构建程序38，控制器32控制末端执行器20和操纵器30的操作。操纵器30在平台24上光栅化末端执行器20，以沉积随后固化的软的纤维强化聚合物的珠料44。如图1A所示，每一个珠料44都包括其中夹带有连续纤维强化物76的挤出聚合物80。随着强化聚合物固化，层22熔融在一起，以形成纤维强化复合部件26的各种特征。
末端执行器20包括可以设置有挤出嘴的沉积头40或模具42，通过其，将强化聚合物的纤维强化珠料44沉积到平台24上，或者到底层22上。如上提到，珠料44包括纤维强化物76(图1、2、3以及4)，其随着珠料44被挤出而夹带到挤出聚合物80中，以形成接着固化并熔融在一起的层22。挤出嘴42可以具有嘴开口42a(图2)，其用于挤出具有夹带的纤维强化物76的聚合物珠料44。嘴开口42a可以具有希望的截面形状，例如但不限于，圆形、方形、椭圆形、带形或矩形截面形状。
末端执行器20还包括：纤维供应和馈送部48、加压聚合物供应部50以及一个或更多个合适的加热器52。聚合物供应部50可以包括一个或更多个控制阀和调压器(未示出)，因为可能需要用于控制向沉积头40供应的聚合物的流动和压力。加热器52加热该聚合物，直到其液化并且变得可流动为止，并且还向沉积头40提供热，以保持聚合物的希望粘度，直到聚合物80和夹带的纤维强化物76离开挤出嘴42为止。该希望的聚合物粘度可以取决于多种因素，包括而不限于：聚合物被加热至的温度、由纤维强化物76吸收的热量、所使用的特殊聚合物80及其剪切速率、纤维强化物76要被聚合物80润湿的能力、从沉积头40挤出的希望速率，以及末端执行器20在基板23上光栅化的速率。一般来说，然而，聚合物80应当具有足够低的粘度，以润湿纤维强化物76并且从沉积头40挤出。
可选的是，加热器52可以被用于在将纤维强化物76馈送到沉积头40中之前和/或随着其被馈送到沉积头40中并且夹带到聚合物80中而加热该纤维强化物。末端执行器20还可以包括合适的切割器46，其在沉积层22之后切割纤维强化聚合物珠料44。切割器46可以例如且非限制地包括：激光切割器，超声刀或诸如剪断机这样的机械切割器(全部未示出)，其切断聚合物80和夹带的纤维强化物76两者。
向沉积头40提供的聚合物80可以是任何可相变聚合物，其在被至少加热至其玻璃转化温度时粘度缩减，并接着在冷却时固化和硬化。例如，并且非限制地，从聚合物供应部50汲取到沉积头40中的聚合物80可以包括任何合适的非晶或结晶热塑性聚合物、热固性或热塑性共聚物。
夹带到聚合物80中的纤维强化物76可以包括一个或更多个纤维丝(fiberfilament)、丝束(tow)、粗纱(roving)或成纱(yarn)，其与诸如碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维或金属纤维或这种纤维的组合这样的聚合物80相兼容。纤维强化物76可以非限制地采用一个或更多个丝束、粗纱或成纱，其皆包括多个单个细丝。在一些实施方式中，例如，强化物76可以包括：包括在2到16tex之间的线性重量的单一丝束、粗纱或成纱，其中，“tex”是丝束、粗纱或成纱的1000米细丝的、以克为单位的质量。纤维强化物76可以是干纤维强化物，或者可以是预浸渍纤维强化物。
丝束、粗纱或成纱可以包括干细丝，然而，在一些实施方式中，丝束可以预浸渍有和从聚合物供应部50汲取的聚合物90相同或不同的聚合物。还可以通过在具有相对较高熔化温度的第一聚合物中封装丝束、粗纱或成纱，并接着通过沉积头40馈送所封装的丝束来形成加强线束，在沉积头中，其被夹带到具有比第一聚合物的熔化温度低的熔化温度的第二聚合物内。在其它实施方式中，纤维强化物76可以包括不连续纤维强化物(例如，斩碎的纤维)，其可以或不可以排成行，并且如通过粘合剂共同联接成链(未示出)，该链可以通过其中夹带不连续纤维强化物76的链的聚合物80的流动流，经由沉积头40汲取或“拖拉”。
下面，将注意力引向图2、3以及4，其例示了包括末端执行器20的形成部件的沉积头40的细节。沉积头40包括：具有材料供应端70的伸长夹带桶66；和材料沉积端72，从该材料沉积端72挤出并沉积纤维强化聚合物的珠料44(图1)，如前所述。夹带桶66包括内部毛细管68，该毛细管68具有第一上游端68a和与上游端68a相对的第二下游端68b。毛细管68从夹带桶66的材料沉积端72起纵向延伸至汇聚区86，其中，纤维强化物76被引入并随着被引入到汇聚区86的上游的夹带桶66的聚合物80的流动流而汇聚。
当纤维强化物76被引入聚合物80的流动流中时，纤维强化物76与聚合物80之间的粘性相互作用将纤维强化物76拖入毛细管68的上游端68a并接着穿过该毛细管68。当进入汇聚区86时，纤维强化物76夹带到聚合物80的流动流中，并且随同聚合物80被运送通过毛细管68直至夹带桶66的材料沉积端72，其中，聚合物80和夹带的纤维强化物76被共同挤出为珠料44。
毛细管68的下游端68b可以与挤出模具42联接，以便挤出具有希望截面形状的聚合物珠料44。在某些应用中，挤出模具42可能不是必需的。毛细管68具有取决于多种因素的内径“D”，该多种因素包括特定沉积应用，被制造的部件26(图1)的打印分辨率，以及纤维强化物76的希望容积率。包含在聚合物中的纤维强化物76的容积率是毛细管68的内径“D”与形成纤维强化物76的纤维的数量和直径两者的函数。毛细管68的长度还可以影响夹带的聚合物与纤维相互作用的量，需要其将纤维强化物76移动穿过毛细管68。
夹带桶66的材料供应端70设置有居中定位的导引管74，通过该导引管74可以将纤维强化物76从纤维供应和馈送部48(图1)纵向馈送。导引管74的下游端74a被锥化，并且包括与毛细管68同轴对准的中心开口82(图3和4)。在被馈送到导引管74中之后，纤维强化物76与毛细管68轴对准地引导穿过开口82，并且进入汇聚其的汇聚区86，被暴露并且被熔化聚合物润湿，熔化聚合物流过导引管74的外侧进入毛细管68。随着纤维强化物76进入汇聚区86，其被夹带到流过汇聚区86进入毛细管68的聚合物80内。
夹带桶66的材料供应端70还包括包围导引管74的环状聚合物通道69。在一个实施方式中，可流动熔化聚合物80可以沿通常与将纤维强化物76馈送到导引管74中的方向平行的方向，经由材料供应端70处的聚合物入口69a(如所示)，而引入到环状聚合物通道69中。另选的是，在另一实施方式(未示出)中，可流动熔化聚合物80可以沿与将纤维强化物76馈送到导引管74中的方向横向的方向，而被交叉馈送通过夹带桶66的边侧进入通道69。
聚合物80以压力“P1”从聚合物供应部50注入到聚合物入口69a中，并且流入通过环状通道69。环状通道69锥化，并且利用导引部74的锥化端74a汇聚，使流动的聚合物80流过并越过纤维强化物76，进入毛细管68的上游端68a。压力“P1”大于夹带桶66的材料沉积端72处的大气压力“Pa”，从而，在毛细管68的相对两端68a、68b之间存在压力差P1-Pa。该压力差帮助汲取纤维强化物76并将其夹带到流动的聚合物80中。
图1所示加热器52可以包括一个或更多个电加热线圈52a，其如图2所示包围或嵌入夹带桶66。电加热线圈52a提供必需的热，以保持聚合物80处于具有希望粘度的可流动状态。希望的是，按比材料沉积端72处的温度大的温度，保持夹带桶66在材料供应端70处的温度，以便保证足够润湿纤维强化物76，就像其初始被汲取到毛细管68中一样。为了随着聚合物沿夹带桶66的长度行进来改变提供给聚合物80的热量，并由此控制聚合物80的粘度，加热线圈52a可以在夹带桶66上的材料供应端70处具有比在材料沉积端72处的线圈匝数更大数量的线圈匝数。
在使用时，可以将一个或更多个纤维强化物76松散地馈送到导引管74中，以使它们不按任何大致量的压缩来放置，即，它们未被推动到导引管74中，从而避免纤维强化物76屈曲。如前所述，夹带桶66被加热至保持聚合物80可流动的温度，并且保证大致完全润湿纤维强化物76。压力P1下的聚合物80被引入到聚合物入口69a、填充环状通道69，并且建立聚合物80经由汇聚区86进入毛细管68的上游端68a的流动。在聚合物入口69a与材料沉积端72之间建立的聚合物压力差P1-Pa保持聚合物80流动至毛细管68。换句话说，聚合物80通过从相对较高的压力P1下的聚合物入口69a流动至相对较低压力Pa下的材料沉积端72来寻求平衡。
根据压力差P1-Pa产生的聚合物80穿过汇聚区86的流动，导致聚合物80“抓住”并汲取连同聚合物80流入毛细管68的上游端68a的纤维强化物76，在那里，纤维强化物76被夹带到聚合物80中。另外，根据通过聚合物80与周围毛细管68之间的分子间力所产生的毛细管作用，纤维强化物76被汲取穿过毛细管68。随着纤维强化物76被汲取到毛细管68中，纤维强化物76被夹带到流动的聚合物80内并且被挤出，接着随同聚合物80沉积在融化的珠料44中(图1)，以随着末端执行器20在基板23上光栅化而形成部件26的连续层22。
当形成了部件26的层22或其它特征时，切割器46切断珠料44，并且聚合物供应部50被阻断，直到末端执行器20准备好沉积下一层2为止。切断珠料44导致切断聚合物80和夹带到聚合物80中的纤维强化物76两者。在某些应用中，可以临时中断馈送纤维强化物76，以便沉积作为纯聚合物80的珠料44(缺乏纤维强化物)，以便形成不包含强化物的层22。
下面，将注意力引导至图5，其宽泛地例示了采用上述类型的末端执行器20的沉积制造方法。在54开始，聚合物80的加压流通过可以是毛细管的管道68建立。聚合物80的加压流可以通过在聚合物入口69a(图2)与毛细管68的下游端68b之间建立压力差来建立。在56处，将纤维强化物76夹带到压力聚合物流内。在一些实施方式中，该方法可以可选地包括：在将纤维强化物76夹带到聚合物80的加压流中之前加热该纤维强化物76。在58处，其中夹带有纤维强化物76的聚合物80的珠料44从管道沉积到基板23上。聚合物80的加压流可以通过向毛细管68的压力为P1的上游端68a供应聚合物80来建立(该压力P1高于聚合物存在于毛细管68的下游端68b处的压力Pa)，并且从材料沉积端72沉积。
图6宽泛地例示了通过前述添加制造技术制造复合部件26的方法。在60处，沉积头40在基板23上光栅化。在62处，通过将具有夹带的连续纤维强化物76的聚合物80从沉积头40挤出到基板23上而添加形成复合部件26的特征。可以通过使根据毛细管68的上游端68a与下游端68b之间的压力差P1-Pa所产生的聚合物80的加压流流动通过毛细管68，来实现聚合物80连同夹带的连续纤维强化物76一起挤出。
在某些应用中，为了增加制造速度，可能必需或者希望采用具有比单一沉积头40更多的末端执行器20。参照图7，可以将多个沉积头40在单一末端执行器20(图1)上按阵列88排列在一起。每一个沉积头40都可以包括挤出嘴42，纤维强化聚合物的珠料(未示出)可以从该嘴42沉积到基板23(图1)上，以添加地形成该部件的特征。
本公开的实施方式可以找到多种潜在应用方面的用途，特别是在运输行业方面，例如，包括：航空和航天、海运、汽车应用以及可以使用纤维强化聚合物部件的其它应用。由此，下面，参照图8和9，本公开的实施方式可以在如图8所示飞行器制造和保养方法90和如图9所示飞行器92的背景下使用。所公开实施方式的飞行器应用例如可以包括但不限于：原型组件、低生产运行件以及利用常规工艺可能难于或昂贵地制造的强化结构。在预先生产期间，示例性方法90可以包括飞行器92的规范和设计94以及材料采购96。在生产期间，进行飞行器92的部件和子组件制造98以及系统集成100。在部件和子组件制造98期间，所公开的方法和装置可以被采用以生产接着被集成为系统集成100的零件的部件或子组件。而且，该实施方式可以被用于生产使得其它部件能够一起组装和/或集成的部件。此后，飞行器92可以经历认证和交付102，以便置于使用中104。在处于消费者使用104时，飞行器92被安排例行维护和保养106，其还可以包括：修改、重新配置、再刷新等。所公开的实施方式可以用于制造这样的零件或部件，其用于修理或更换作为该维护和保养106的零件的部件。
方法90的每一个过程都可以通过系统集成商、第三方以及/或操作者(例如，消费者)来执行或完成。出于本描述的目的，系统集成商可以包括但不限于任何数量的飞行器制造商和主系统分包商；第三方可以包括但不限于任何数量的厂商、分包商以及供应商；而操作者可以是航线、租赁公司、军事实体、服务机构等。
如图9所示，根据示例性方法90生产的飞行器92可以包括具有多个系统110和内部112的机身108。高级系统110的示例包括以下各项中的一个或更多个：推进系统114、电气系统116、液压系统122以及环境系统120。可以包括任何数量的其它系统。尽管示出了航空航天示例，但本公开的原理可以应用至其它工业，如海运和汽车工业。所公开的实施方式可以被采用以制造在机身108、任一系统110或内部112中使用的定制设计的、原型或低生产运行纤维强化聚合物部件或零件。
在此具体实施的系统和方法可以在生产和保养方法90的任一个或更多个阶段期间采用。例如，与生产过程98相对应的部件或子组件可以按与在飞行器120保养时所生产的部件或子组件类似的方法来制造或生产。而且，一个或更多个装置实施方式、方法实施方式或其组合可以在生产阶段98和100期间加以利用，例如，通过大致加速飞行器92的组装或者缩减飞行器92的成本。类似的是，装置实施方式、方法实施方式或其组合中的一个或更多个可以在飞行器92保养(例如并且不限于维护和保养106)时加以利用。
如在此使用的，短语“…中的至少一个”在与项目列表一起使用时，意指可以使用列出的项目中的一个或更多个的不同组合，并且可能需要列表中的每一个项目中的仅一个。例如，“项目A、项目B以及项目C中的至少一个”可以非限制地包括项目A、项目A和项目B、或项目B。该示例还可以包括项目A、项目B、以及项目C或项目B和项目C。该项目可以是特定物体、事物或类别。换句话说，“…中的至少一个”意指项目的任何组合，而项目的数目可以根据列表使用，但不需要列表中的所有项目。
由此，总之，根据本发明第一方面，提供了：
A1、一种沉积制造方法，该方法包括以下步骤：
通过管道建立聚合物的加压流；
在所述加压流内夹带纤维强化物；以及
将所述纤维强化物和所述聚合物的珠料从所述管道沉积到基板上。
A2、还提供了根据段落A1的沉积制造方法，其中，夹带所述纤维强化物的步骤包括以下步骤：将丝束、粗纱以及成纱中的至少一种馈送到所述管道中。
A3、还提供了根据段落A1的沉积制造方法，其中，夹带所述纤维强化物的步骤包括以下步骤：将干纤维强化物和预浸渍纤维强化物中的一种馈送到所述管道中。
A4、还提供了根据段落A1的沉积制造方法，其中，夹带所述纤维强化物的步骤包括以下步骤：将连续纤维强化物和不连续纤维强化物中的一种馈送到所述管道中。
A5、还提供了根据段落A1的沉积制造方法，所述方法还包括以下步骤：
加热所述纤维强化物。
A6、还提供了根据段落A1的沉积制造方法，所述方法还包括以下步骤：
将多个不连续纤维强化物一起联接成链，并且
其中，夹带纤维强化物的步骤包括以下步骤：将所述链汲取到所述加压流中。
A7、还提供了根据段落A1的沉积制造方法，所述方法还包括以下步骤：
将所述纤维强化物封装在聚合物中，该聚合物具有比所述聚合物在其所述加压流中的熔化温度高的熔化温度。
A8、还提供了根据段落A1的沉积制造方法，所述方法还包括以下步骤：
通过沿所述管道的长度向所述管道施加可变的量的热来保持所述聚合物的希望粘度。
A9、还提供了根据段落A1的沉积制造方法，所述方法还包括以下步骤：
将聚合物的珠料沉积到所述基板上，其中，所述聚合物缺乏所述纤维强化物。
A10、还提供了根据段落A1的沉积制造方法，其中，建立所述加压流的步骤包括以下步骤：在压力下将所述聚合物注入所述管道中。
A11、还提供了根据段落A10的沉积制造方法，其中，在压力下将所述聚合物注入到所述管道中的步骤包括以下步骤：在所述管道的上游端与下游端之间建立压力差。
A12、还提供了根据段落A10的沉积制造方法，所述方法还包括以下步骤：
利用所述加压流通过所述管道汲取所述纤维强化物。
A13、还提供了根据段落A10的沉积制造方法，所述方法还包括以下步骤：
利用毛细管作用通过所述管道汲取所述纤维强化物。
A14、还提供了根据段落A10的沉积制造方法，其中，夹带所述纤维强化物的步骤包括以下步骤：将所述纤维强化物引入到所述管道的上游端中。
A15、还提供了根据段落A14的沉积制造方法，其中，将所述聚合物引入到所述管道的上游端的步骤包括以下步骤：绕所述纤维强化物环状引入所述聚合物。
根据本发明另一方面，提供了：
B1、一种制造复合部件的方法，该方法包括以下步骤：
在基板上光栅化沉积头；并且
通过将具有强化物的聚合物从沉积头挤出到所述基板上而添加形成所述复合部件的特征。
B2、还提供了根据段落B1的方法，所述方法还包括以下步骤：
在所述聚合物中夹带不连续强化物。
B3、还提供了根据段落B1的方法，所述方法还包括以下步骤：
在所述聚合物中夹带连续强化物。
B4、还提供了根据段落B1的方法，其中，添加形成所述复合部件的特征的步骤包括以下步骤：不连续地挤出具有所述强化物的所述聚合物，以及将缺乏所述强化物的聚合物从所述沉积头连续挤出到所述基板上。
B5、还提供了根据段落B1的方法，其中，挤出具有所述强化物的所述聚合物的步骤包括以下步骤：
将具有所述强化物的所述聚合物引入到管道的上游端，
迫使所述聚合物流动通过所述管道直至所述管道的下游端，以及
利用经由所述管道的流动，通过所述管道汲取所述强化物至该管道的所述下游端，以随着经由所述管道的流动拖拉所述强化物。
B6、还提供了根据段落B5的方法，所述方法还包括以下步骤：
利用毛细管作用帮助通过所述管道汲取所述强化物。
B7、还提供了根据段落B5的方法，其中，引入具有所述强化物的聚合物的步骤包括以下步骤：在压力下绕所述强化物注入所述聚合物。
B8、还提供了根据段落B1的方法，其中，该挤出步骤包括：迫使具有所述强化物的所述聚合物通过所述管道和模具。
B9、还提供了根据段落B1的方法，所述方法还包括以下步骤：
在所述沉积头的光栅化期间，切割具有所述强化物的所述聚合物。
C1、一种用于执行沉积纤维强化物的末端执行器，该末端执行器包括：
连续纤维强化物的供应部；
可流动聚合物的供应部；以及
沉积头，该沉积头具有聚合物入口和材料供应端，该材料供应端被构造成接纳连续纤维强化物的供应部，所述沉积头还包括沉积端，该沉积端被构造成，沉积其中夹带有所述连续纤维强化物的所述聚合物的珠料。
C2、还提供了根据段落C1的末端执行器，其中，所述沉积头包括：
夹带桶，该夹带桶被构造成，将所述连续纤维强化物夹带在所述聚合物中，
所述夹带桶包括汇聚区，在该汇聚区中汇聚所述连续纤维强化物和可流动的所述聚合物。
C3、还提供了根据段落C2的末端执行器，其中，所述夹带桶还包括与所述沉积端联接的挤出模具。
C4、还提供了根据段落C2的末端执行器，其中，所述夹带桶还包括毛细管，该毛细管与所述汇聚区联接，并且被构造成将所述连续纤维强化物夹带所述聚合物中。
C5、还提供了根据段落C4的末端执行器，其中：
所述毛细管包括上游端和下游端，该上游端与所述汇聚区联接，该下游端被构造成挤出其中夹带有所述连续纤维强化物的所述聚合物。
C6、还提供了根据段落C2的末端执行器，所述末端执行器还包括：
加热器，该加热器用于加热所述夹带桶，所述加热器包括至少一个加热线圈，所述至少一个加热线圈具有沿所述夹带桶的长度在数量上改变的多个线圈匝数。
出于例示和描述的目的，呈现了不同的例示性实施方式的描述，但不是旨在排它或按所公开的形式限制这些实施方式。本领域普通技术人员应当清楚许多修改例和变型例。而且，与其它例示性实施方式相比，不同的例示性实施方式可以提供不同的优点。选择并描述该实施方式和所选定的实施方式，以便最佳地说明这些实施方式的原理、实践应用，并且使得本领域普通技术人员能够针对具有如适于预期特定用途的各种修改例的各种实施方式来理解本公开。

Claims (15)

1.一种沉积制造方法，该沉积制造方法包括以下步骤：
通过管道(68)建立聚合物(80)的加压流；
将纤维强化物(76)松散地馈送到导引管(74)中，使得所述纤维强化物(76)不被推动到所述导引管(74)中，且不按任何大致量的压缩来放置，并且通过所述加压流在所述加压流内夹带所述纤维强化物(76)；以及
将所述纤维强化物(76)和所述聚合物(80)的珠料从所述管道(68)沉积到基板(23)上。
2.根据权利要求1所述的沉积制造方法，其中，夹带所述纤维强化物(76)的步骤包括以下步骤：将丝束、粗纱以及成纱中的至少一种馈送到所述管道(68)中。
3.根据权利要求1所述的沉积制造方法，其中，夹带所述纤维强化物(76)的步骤包括以下步骤：将干纤维强化物和预浸渍纤维强化物中的一种馈送到所述管道(68)中。
4.根据权利要求1所述的沉积制造方法，其中，夹带所述纤维强化物(76)的步骤包括以下步骤：将连续纤维强化物和不连续纤维强化物中的一种馈送到所述管道(68)中。
5.根据权利要求1所述的沉积制造方法，所述沉积制造方法还包括以下步骤：
将多个不连续纤维强化物一起联接成链，并且
其中，夹带纤维强化物的步骤包括以下步骤：将所述链汲取到所述加压流中。
6.根据权利要求1所述的沉积制造方法，所述沉积制造方法还包括以下步骤：
将所述纤维强化物(76)封装在聚合物中，该聚合物具有比所述聚合物在其加压流中的熔化温度高的熔化温度。
7.根据权利要求1所述的沉积制造方法，所述沉积制造方法还包括以下步骤：
通过沿所述管道的长度向所述管道(68)施加可变的量的热，来保持所述聚合物(80)的希望粘度。
8.根据权利要求1所述的沉积制造方法，其中，建立所述加压流的步骤包括以下步骤：在压力下将所述聚合物(80)注入所述管道(68)中。
9.根据权利要求8所述的沉积制造方法，其中，在压力下将所述聚合物(80)注入到所述管道(68)中的步骤包括以下步骤：在所述管道的上游端与下游端之间建立压力差。
10.一种用于执行纤维强化聚合物的沉积的末端执行器，该末端执行器包括：
连续纤维强化物(76)的供应部(48)，其用于将所述纤维强化物(76)松散地馈送到导引管(74)中，使得所述纤维强化物(76)不被推动到所述导引管(74)中，且不按任何大致量的压缩来放置；
可流动聚合物(80)的供应部(50)；以及
沉积头(40)，该沉积头(40)具有聚合物入口(69a)和材料供应端(70)，该材料供应端(70)被构造成接纳连续纤维强化物(76)的所述供应部，其中，可流动聚合物的所述供应部(50)连接到所述沉积头(40)的所述聚合物入口(69a)，并且被构造成在所述沉积头(40)的管道(68)中建立聚合物(80)的加压流，并且通过所述加压流在所述加压流内夹带所述纤维强化物(76)，由此所述纤维强化物(76)由所述加压流来夹带，所述沉积头(40)还包括沉积端(72)，该沉积端(72)被构造成沉积其中夹带有所述连续纤维强化物(76)的所述聚合物(80)的珠料(44)。
11.根据权利要求10所述的末端执行器，其中，所述沉积头包括：
夹带桶(66)，该夹带桶(66)被构造成将所述连续纤维强化物(76)夹带在所述聚合物(80)中，
所述夹带桶(66)包括汇聚区(86)，在该汇聚区(86)中汇聚所述连续纤维强化物(76)和所述可流动聚合物(80)。
12.根据权利要求11所述的末端执行器，其中，所述夹带桶(66)还包括与所述沉积端(72)联接的挤出模具(42)。
13.根据权利要求11所述的末端执行器，其中，所述夹带桶(66)还包括所述管道(68)，所述管道(68)与所述汇聚区(86)联接，并且被构造成将所述连续纤维强化物(76)夹带在所述聚合物(80)中。
14.根据权利要求13所述的末端执行器，其中：
所述管道(68)包括上游端和下游端，该上游端与所述汇聚区(86)联接，该下游端被构造成挤出其中夹带有所述连续纤维强化物(76)的所述聚合物(80)。
15.根据权利要求11所述的末端执行器，所述末端执行器还包括：
加热器(52)，该加热器(52)用于加热所述夹带桶(66)，所述加热器包括至少一个加热线圈(52a)，所述至少一个加热线圈(52a)具有沿所述夹带桶(66)的长度在数量上改变的多个线圈匝。
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