CN106393688A - 增材制造复合零件的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的名称是增材制造复合零件的系统和方法。增材制造复合零件(102)的系统(100)包括递送导向器(112)和表面(114),其至少一个相对于另一个是可移动的。递送导向器(112)配置为沿印刷路径(122)沉积至少连续的软线(106)的段(120)。印刷路径(122)相对于表面(114)是静止的。连续的软线(106)包括非树脂组件(108)和部分固化的光聚合物树脂组件(110)。系统100进一步包括进给机构(104),其配置为推动连续的软线(106)通过递送导向器(112)。系统100进一步包括固化能量(118)的来源(116)。来源(116)配置为在连续的软线(106)的段(120)离开递送导向器(112)之后,递送固化能量(118)至少至连续的软线(106)的段(120)的部分(124)。
Description
背景技术
一般而言,制造典型的复合零件依靠连续分层复合材料的多个层片,其中每个层片包含,例如,单向增强纤维或无规定向的短纤维。以此方式制造的零件必然具有层状构造,其不期望地增加成品零件的重量,因为不是所有增强纤维都沿着施加至零件的力(一种或多种)的方向(一个或多个)定向。此外,制造复合材料的层状技术的固有限制不利于实施许多类型的先进的结构设计。
发明内容
因此,意欲解决至少上述问题的设备和方法将发现实用性。
下列是根据本公开内容的主题的实例的非穷尽列举,其可以或可以不要求保护。
本公开内容的一个实例涉及增材制造复合零件的系统。该系统包括递送导向器和表面,其至少一个相对于另一个是可移动的。递送导向器配置为沿印刷路径至少沉积连续的软线的段。印刷路径相对于表面是静止的。连续的软线包括非树脂组件和部分固化的光聚合物树脂组件。该系统进一步包括进给机构,其配置为推动连续的软线通过递送导向器。该系统进一步包括固化能量的来源。该来源配置为在连续的软线的段离开递送导向器之后递送固化能量至少至连续的软线的段的部分。
本公开内容的另一个实例涉及增材制造复合零件的方法。该方法包括沿印刷路径沉积连续的软线的段。连续的软线包括非树脂组件和部分固化的光聚合物树脂组件。该方法还包括在朝向印刷路径推进连续的软线的同时和在沿印刷路径沉积连续的软线的段之后以控制的速率递送预定的或主动确定的量的固化能量至少至连续的软线的段的部分,以至少部分地固化至少连续的软线的段的部分。
本公开内容的仍另一个实例涉及增材制造复合零件的方法。该方法包括推动连续的软线通过递送导向器。连续的软线包括非树脂组件和部分固化的光聚合物树脂组件。该方法还包括沿印刷路径经由递送导向器沉积连续的软线的段。另外地,该方法包括递送固化能量至少至沿印刷路径沉积的连续的软线的段的部分。
附图说明
已经如此概括地描述了本公开内容的实例,现在将参照附图进行描述,附图不必然按比例绘制,并且其中遍及数个视图,相同的附图标记代表相同或相似的零件,并且其中:
图1是根据本公开内容的一个或多个实例的用于增材制造复合零件的系统的示意图;
图2是根据本公开内容的一个或多个实例的由图1的系统沉积的连续的软线的示意性横截面视图;
图3是根据本公开内容的一个或多个实例的由图1的系统沉积的连续的软线的示意性横截面视图;
图4是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的一部分的示意图,其中连续的软线的两层正在被同时固化;
图5是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的一部分的示意图,其中递送导向器包括固化能量通道;
图6是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的一部分的示意图,其中递送导向器包括固化能量通道并且固化能量以环的形式递送;
图7是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的一部分的示意图,其中固化能量以环的形式递送;
图8是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的进给机构和递送导向器的示意图;
图9是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的进给机构的辊和刮板的示意图;
图10是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的包括压实辊的压实机的示意图;
图11是根据本公开内容的一个或多个实例的具有包括压实辊的压实机的图1的系统的一部分的示意图;;
图12是根据本公开内容的一个或多个实例的具有包括压实辊的压实机的图1的系统的一部分的示意图;
图13是根据本公开内容的一个或多个实例的具有包括压实擦具(wiper)的压实机的图1的系统的一部分的示意图;
图14是根据本公开内容的一个或多个实例的具有包括裙部(skirt)的压实机的图1的系统的一部分的示意图;
图15是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的包括可变隔膜(iris-diaphragm)的切割机的示意图;
图16是根据本公开内容的一个或多个实例的具有包括相对于递送导向器可移动的两个刀刃的切割机的图1的系统的一部分的示意图;
图17是根据本公开内容的一个或多个实例的具有包括放置在递送导向器内的至少一个刀刃的切割机的图1的系统的一部分的示意图;
图18是根据本公开内容的一个或多个实例的具有包括切割激光器的切割机的图1的系统的示意图;
图19是根据本公开内容的一个或多个实例的具有包括一个或多个固化激光器的固化能量的来源的图1的系统的示意图;
图20是根据本公开内容的一个或多个实例的包括框架和驱动部件的图1的系统的视图;
图21是根据本公开内容的一个或多个实例的具有切割机、压实机、表面粗化机(roughener)和包括固化激光器的固化源的图1的系统的一部分的视图;
图22是根据本公开内容的一个或多个实例的具有包括固化激光器的固化源的图1的系统的一部分的视图;
图23是根据本公开内容的一个或多个实例的具有压实机和包括固化激光器的固化源的图1的系统的一部分的视图;
图24是根据本公开内容的一个或多个实例的具有包括固化激光器的固化源的图1的系统的一部分的视图;
图25是根据本公开内容的一个或多个实例的具有包括两个固化激光器的固化源的图1的系统的一部分的视图;
图26是根据本公开内容的一个或多个实例的具有包括四个固化激光器的固化源的图1的系统的一部分的视图;
图27是根据本公开内容的一个或多个实例的具有进给机构的图1的系统的一部分的视图;
图28图27的部分的另一视图;
图29图27的部分的另一视图;
图30是根据本公开内容的一个或多个实例的具有包括相对递送导向器可移动的两个刀刃的切割机的图1的系统的一部分的视图;
图31是图30的部分的另一视图;
图32A和32B共同地是根据本公开内容的一个或多个实例的用于增材制造复合零件的方法的框图;
图33A和33B共同地是根据本公开内容的一个或多个实例的用于增材制造复合零件的方法的框图;
图34是代表航空器生产和服务方法的框图;
图35是航空器的示意图。
具体实施方式
在图1中,参考上述,连接各种元件和/或组件的实线——若有的话,可以代表机械的、电气的、流体的、光学的、电磁的和其它连接和/或其组合。如本文所使用,“连接的”意思是直接地以及间接地相关联。例如,构件A可以直接地与构件B相关联,或者可以间接地与其相关联,例如,经由另一个构件C。将理解,不必然展示各种公开的元件之间的所有关系。因此,除在示意图中描绘的那些之外的连接也可以存在。连接标明各种元件和/或组件的方框的虚线——若有的话,代表在功能和目的上与由实线代表的那些相似的连接;然而,由虚线代表的连接可以选择性地提供或者可以涉及本公开内容的可选的实例。同样地,用虚线代表的元件和/或组件——若有的话,指示本公开内容的可选的实例。以实线和/或虚线显示的一个或多个元件可以从特定的实例省略,而不背离本公开内容的范围。周围元件——若有的话,用点划线表示。虚拟的假想元件也可以被显示以便清楚。本领域技术人员将理解,图1中图解的一些特征可以以各种方式组合,而不需要包括在图1、其它附图、和/或所附的公开内容中描述的其它特征,即使这样的一种或多种组合没有在本文明确地说明。类似地,不限于提供的实例的额外的特征可以与本文显示和描述的一些或所有特征组合。
在图32-34中,参考上述,框可以代表操作和/或其部分,并且连接各种框的线不暗示任何具体的顺序或操作或其部分的从属关系。由虚线表示的框指示可选的操作和/或其部分。连接各种框的虚线——若有的话,代表操作或其部分的可选的从属关系。将理解,不必然展示各种公开的操作之间的所有从属关系。图32-34和描述本文陈述的方法(一种或多种)的操作的伴随的公开内容不应当解释为必然确定操作进行的顺序。而是,虽然指示了一种说明性顺序,但是应当理解,可以在适合时修改操作的顺序。因此,可以以不同的顺序或同时地进行某些操作。此外,本领域技术人员将理解,不是描述的所有操作都需要被执行。
在下列描述中,陈述了众多具体的细节以提供对公开的概念的完全理解,其可以在没有一些或所有这些详情的情况下实践。在其它情况下,已知设备和/或过程的细节已经被省略以避免不必要地使本公开内容模糊。虽然一些概念将连同具体的实例一起被描述,但是将理解,这些实例不意欲是限制性的。
除非另外指示,术语“第一”、“第二”等在本文仅用作标示,并且不意欲将顺序、位置或等级要求强加于这些术语涉及的项目。而且,提及,例如,“第二”项目不要求或排除例如“第一”或更小编号项目和/或例如“第三”或更大编号项目的存在。
在本文提及“一个实例”意思是与该实例相关描述的一个或多个特征、结构或特性被包括在至少一个实施中。说明书中多个地方中的短语“一个实例”可以指或可以不指相同的实例。
如本文所使用,“配置为”执行规定的功能的系统、设备、结构、物品、元件或组件确实能够在没有任何改变的情况下执行规定的功能,而不是仅仅在进一步修改后具有执行规定的功能的可能性。换句话说,出于执行规定的功能的目的,系统、设备、结构、物品、元件或组件被具体地选择、建立、实施、利用、规划和/或设计。如本文所使用,“配置为”指的是系统、设备、结构、物品、元件或组件的现有特性,其能够使系统、设备、结构、物品、元件或组件实际地执行规定的功能。出于本公开内容的目的,描述为“配置为”执行具体功能的系统、设备、结构、物品、元件或组件可以另外地或可选地描述为“适合于”和/或描述为“可操作以”执行所述功能。
下面提供了根据本公开内容的主题的说明性、非穷尽性实例,其可以要求保护或可以不要求保护。
参考例如图1,公开了用于增材制造复合零件102的系统100。系统100包括递送导向器112和表面114,其至少一个相对于另一个是可移动的。递送导向器112配置为沿印刷路径122至少沉积连续的软线106的段120。印刷路径122是相对于表面114静止的。连续的软线106包括非树脂组件108和部分固化的光聚合物树脂组件110。系统100进一步包括进给机构104,其配置为推动连续的软线106通过递送导向器112。系统100还包括固化能量118的来源116。来源116配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后递送固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124。本段的前述主题表征本公开内容的实例1。
因此,系统100可以被用于至少由复合材料制造复合零件102,该复合材料包括光聚合物树脂组件110并且在复合零件102被制造,或者在原位时由固化能量118的来源116至少部分地进一步固化。而且,系统100可以用于使用连续的软线106制造复合零件102,所述连续的软线106遍及复合零件102以期望的和/或预定的取向定向,比如以限定复合零件102的期望的性质。
系统100的一些实例可以另外地或可选地被描述为3-D打印机。
如所提到的,进给机构104配置为推动连续的软线106通过递送导向器112。换句话说,当复合零件102正在由系统100制造时,递送导向器112——其沿印刷路径122沉积连续的软线106——关于连续的软线106的移动方向放置在进给机构104的下游。
如本文所使用,“连续的软线”是具有比横向于或垂直于其长度的尺寸(例如,直径或宽度)显著更长的长度的细长结构。如说明性、非排他性实例,连续的软线106可以具有比其直径或宽度大至少100、至少1000、至少10000、至少100000或至少1000000倍的长度。
如所提到的,连续的软线106包括非树脂组件108和部分固化的光聚合物树脂组件110。因为光聚合物树脂组件110是部分固化的,且不处于液体形式,或至少不处于低粘度形式,所以连续的软线106可以由系统100操纵,使得光聚合物树脂组件110和非树脂组件108在由系统100操纵期间至少基本上保持在一起并且在由递送导向器112沿印刷路径122沉积期间最终保持在一起。
如本文所使用,“光聚合物树脂组件”是配置为通过选择性施加光被固化或硬化的树脂材料。在系统100的情况中,根据其一个或多个实例,因为光聚合物树脂组件110是部分固化的,所以光聚合物树脂组件110是配置为通过选择性施加光被进一步固化或进一步硬化的树脂材料。作为说明性、非排他性实例,光聚合物树脂组件110可以配置为当通过来源116递送为紫外光、可见光、红外光和/或X-射线的形式的固化能量118至连续的软线106的部分124时被进一步固化或进一步硬化。
一般地参考图1,连续的软线106包括预浸渍复合材料。本段的前述主题表征本公开内容的实例2,其中实例2还包括上述的根据实例1的主题。
因为连续的软线106包括预浸渍复合材料,所以连续的软线106的组件部分,即非树脂组件108和光聚合物树脂组件110,可以作为复合零件102的连续的源材料由进给机构104接收,递送至递送导向器112,并且沿印刷路径122沉积。而且,当正形成复合零件102时,预浸渍复合材料的天然粘性可以促进由系统100正被沉积的层之间的粘附。
如本文所使用,“预浸渍复合材料”是复合材料,其包括结构材料,通常为纤维或多个纤维,其被部分固化的基质或粘合材料浸渍,或以其它方式处于部分固化的基质或粘合材料内——在该实例中,非树脂组件108处于部分固化的光聚合物树脂组件110的基质中。粘合材料被部分地固化,或预固化,以便允许复合材料和其选择性部件的处理。预浸渍复合材料与其中在制造过程中粘合材料以液体形式施加至在下面的结构材料的复合材料的湿敷设和其它施加相反。
一般地参考图1且具体地参考如图2和3,连续的软线106的非树脂组件108包括纤维、碳纤维、玻璃纤维、合成有机纤维、芳纶纤维、天然纤维、木质纤维、硼纤维、碳化硅纤维、光学纤维、纤维丛、纤维丝束(fiber tow)、纤维织物(fiber weave)、丝、金属丝、导丝或丝丛中的一种或多种。本段的前述主题表征本公开内容的实例3,其中实例3还包括上述的根据实例1或2中任一项的主题。
在连续的软线106中包括一种或多种纤维允许选择复合零件102的期望的性质。而且,选择具体的纤维材料和/或选择具体的纤维构型(例如,丛、丝束和/或织物)可以允许精确地选择复合零件102的期望的性质。复合零件102的实例性质包括强度、刚度、挠性、硬度、导电性、导热性等。非树脂组件108不限于指定的实例,并且可以使用其它类型的非树脂组件108。
图2示意性地表示具有单个纤维作为光聚合物树脂组件110的基质内的非树脂组件108的连续的软线106。
图3示意性地表示具有超过一个纤维作为光聚合物树脂组件110的基质内的非树脂组件108的连续的软管106。
一般地参考图1,光聚合物树脂组件110包括紫外光光聚合物树脂、可见光光聚合物树脂、红外光光聚合物、或X-射线光聚合物树脂中的至少一种。本段的前述主题表征本公开内容的实例4,其中实例4还包括上述的根据实例1-3中任一项的主题。
可以选择紫外光光聚合物树脂、红外光光聚合物树脂或X-射线光聚合物树脂,以便避免通过可见光的非故意固化,和/或允许在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后精确地引导固化能量118至连续的软线106的段120的部分124。在另一方面,可以选择可见光光聚合物以致来源116仅需要递送可见光来固化部分124。
一般地参考图1,系统100进一步包括连续的软线106的起源126。本段的前述主题表征本公开内容的实例5,其中实例5还包括上述的根据实例1-4中任一项的主题。
具有起源126的系统100包括限定连续的软线106的材料本身。当被提供时,起源126可以提供一个或多个连续的软线106,比如包括具有第一期望性质的第一连续的软线106和具有与第一期望性质不同的第二期望性质的第二连续的软线106。例如,当提供多于一个连续的软线106时,可以为了复合零件102的期望的性质选择不同的非树脂组件108和/或不同的光聚合物树脂组件110。
一般地参考图1,连续的软线106的起源126包括连续的软线106的线圈(spool)128。本段的前述主题表征本公开内容的实例6,其中实例6还包括上述的根据实例5的主题。
线圈128形式的起源126可以提供显著长度的紧凑体积的连续的软线106,其在制造操作期间容易补充或替换。
因此,进给机构104可以被配置为由线圈128拉延(draw)或拉动连续的软线106。
另外地或可选地,连续的软线106的起源126可以包括多个单独长度的连续的软线106。
一般地参考图1且具体地参考如图4-6、12、19和21-26,固化能量118的来源116配置为当进给机构104朝向印刷路径122推动连续的软线106通过递送导向器112时和在连续的软线106的段120被沿印刷路径122沉积之后递送固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124。本段的前述主题表征本公开内容的实例7,其中实例7还包括上述的根据实例1-6中任一项的主题。
通过在由递送导向器112沉积段120之后递送固化能量118至连续的软线106的段120的部分124,部分124内的光聚合物树脂组件110被进一步固化或进一步硬化,以致相对于已经由递送导向器112沉积的段120的剩余部分,部分124被有效地固定在期望的位置。换句话说,当复合零件102正由系统100制造时,来源116提供复合零件102的原位固化。
一般地参考图1且具体地参考如图4-6、12、19和21-26,固化能量118的来源116配置为以控制的速率递送预定的或主动确定的量的固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124。本段的前述主题表征本公开内容的实例8,其中实例8还包括上述的根据实例1-7中任一项的主题。
由于以控制的速率递送预定的或主动确定的量的固化能量118,期望水平或程度的固化可以在复合零件102的制造期间的任何给定时间关于段120的部分124建立。例如,在复合零件102的制造期间固化一部分124——其大于或小于另一部分124——可以是期望的。预定量的固化能量118可以基于例如用于光聚合物树脂组件110的光聚合物树脂。主动确定的量的固化能量118可以基于例如由连续的软线106——当其正在被沉积时——感测的实时数据,其包括(但不限于)硬度、颜色、温度、辉光等。
一般地参考图1且具体地参考如图4-6、12、19和21-26,固化能量118的来源116包括至少一个光源134。至少一个光源134包括一个或多个固化激光器。本段的前述主题表征本公开内容的实例9,其中实例9还包括上述的根据实例1-8中任一项的主题。
包括一个或多个固化激光器促进集中的和定向的固化能量118的流,以便固化能量118可以在复合零件102的制造期间选择性地和精确地引导至段120的部分124处。
一般地参考图1且具体地参考如图4-6、12、19和21-26,固化能量118的来源116包括至少一个光源134。至少一个光源134包括一个或多个紫外光源、红外光源或X-射线源。本段的前述主题表征本公开内容的实例10,其中实例10还包括上述的根据实例1-9中任一项的主题。
包括一个或多个紫外光源、红外光源或X-射线源允许使用具有配置为在紫外光、红外光或X-射线存在下进一步固化或进一步硬化的光聚合物树脂组件110的连续的软线106。
一般地参考图1且具体地参考如图4-6、12、19、和21-26,固化能量118的来源116包括至少一个光源134。至少一个光源134包括一个或多个可见光源。本段的前述主题表征本公开内容的实例11,其中实例11还包括上述的根据实例1-10中任一项的主题。
包括一个或多个可见光源允许使用具有配置为在可见光存在下进一步固化或进一步硬化的光聚合物树脂组件110的连续的软线106。
一般地参考图1,固化能量118的来源116包括热源136。本段的前述主题表征本公开内容的实例12,其中实例12还包括上述的根据实例1-11中任一项的主题。
包括热源136允许使用具有配置为在热存在下进一步固化或进一步硬化的光聚合物树脂组件110的连续的软线106。
一般地参考图1且具体地参考如图6和21-26,固化能量118的来源116被可操作地连接至递送导向器112并配置为随递送导向器112移动。本段的前述主题表征本公开内容的实例13,其中实例13还包括上述的根据实例1-12中任一项的主题。
因此,来源116可以被放置、对齐或以其它方式配置,使得固化能量118被总是引导至段120的部分124处,并当递送导向器112移动时,来源118随递送导向器112移动。由此,来源116不需要包括复杂的机构以当递送导向器112相对于表面114移动时和/或反之亦然,保持递送固化能量118至段120的部分124。
一般地参考图1且具体地参考如图21-23,固化能量118的来源116相对于递送导向器112是可转动的。本段的前述主题表征本公开内容的实例14,其中实例14还包括上述的根据实例1-13中任一项的主题。
通过相对于递送导向器112可转动,可以选择性地放置来源116以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——和/或反之亦然,递送固化能量118至段120的部分124。
一般地参考图1且具体地参考如图21-23,固化能量118的来源116配置为当递送导向器112或表面114中至少一个相对于另一个移动时追随递送导向器112。本段的前述主题表征本公开内容的实例15,其中实例15还包括上述的根据实例1-14中任一项的主题。
通过追随递送导向器112,选择性地放置来源116以在部分124离开递送导向器112之后直接(directly)递送固化能量118至段120的部分124。
一般地参考图1且具体地参考如图6、7和19,固化能量118的来源116配置为递送与连续的软线106的段120交叉的固化能量118的环148。本段的前述主题表征本公开内容的实例16,其中实例16还包括上述的根据实例1-15中任一项的主题。
当固化能量118的环148与段120交叉时,环148确保当递送导向器112相对于表面114移动时和/或反之亦然,固化能量118被递送至部分124,而不管段120离开递送导向器112的方向如何。
固化能量118的环148可以由任何适合的过程和/或结构限定。例如,参照图6,和如本文所讨论的,递送导向器112可以包括固化能量通道146,并且固化能量118的来源116可以配置为通过固化能量通道146递送固化能量118,以便固化能量118限定环148。另外地或可选地,参照图19,也如本文所讨论的,能量来源116可以包括至少一个检流计镜定位(mirror-positioning)系统150,其配置为递送固化能量118的环148至段120的部分124。
一般地参考图1且具体地参考如图19,固化能量118的来源116不配置为随递送导向器112移动。本段的前述主题表征本公开内容的实例17,其中实例17还包括上述的根据实例1-12中任一项的主题。
系统100的这样的实例可以提供与递送导向器112相关联的较不笨重的(lesscumbersome)部件,允许递送导向器112相对于表面114更容易地进行微移动和转动、或角度改变,和/或反之亦然,比如基于正在制造的复合零件102的构型和其期望的性质。
图19提供了系统100的实例,其中能量来源116包括两个检流计镜定位系统150,当递送导向器112相对于表面114移动时,其相对于递送导向器112是静止的,但是检流计镜定位系统150配置为当连续的软线106的段120的部分124离开递送导向器112时递送固化能量118至其。
一般地参考图1且具体地参考如图19,固化能量118的来源116包括至少一个检流计镜式定位系统150,其配置为响应于递送导向器112相对于表面114的移动递送固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124。本段的前述主题表征本公开内容的实例18,其中实例18还包括上述的根据实例1-12和17中任一项的主题。
换句话说,当连续的软线106离开递送导向器112时,一个或多个检流计镜定位系统150可以主动地引导固化能量118至段120的部分124处。
参考图4,固化能量118的来源116配置为当第一层140的至少一部分正被递送导向器112抵靠表面114沉积时部分地固化连续的软线106的段120的第一层140,和当第二层142正被递送导向器112抵靠第一层140沉积时进一步固化第一层140和部分地固化第二层142。本段的前述主题表征本公开内容的实例19,其中实例19还包括上述的根据实例1-18中任一项的主题。
通过当正沉积第一层140时仅部分地固化第一层140,第一层140可以保持发粘或者粘性,从而当第二层142抵靠第一层140被沉积时,促进第二层142抵靠第一层140粘附。然后,当第二层142被部分地固化时,第一层140进一步固化,以便抵靠第二层142沉积后继层,诸如此类。
进一步固化第一层140,其意思是第一层140可以被完全固化或不完全固化。例如,在一些应用中,复合零件102的不完全固化在通过系统100的制造期间可以是期望的,以允许在整体的复合零件102完全固化前对复合零件102进行后续工作,比如独立于系统100的过程。例如,复合零件102可以被烧制、加热、和/或放置在高压釜中,用于最终固化。
一般地参考图1且具体地参考如图4,固化能量118的来源116配置为当至少第一层140的部分正被递送导向器112抵靠表面114沉积时部分地固化连续的软线106的段120的第一层140,和当第二层142正被递送导向器112抵靠第一层140沉积时完全固化第一层140和部分地固化第二层142。本段的前述主题表征本公开内容的实例20,其中实例20还包括上述的根据实例1-18中任一项的主题。
再次,通过当正沉积第一层140时仅部分地固化第一层140,第一层140可以保持发粘或者粘性,从而当第二层142抵靠第一层140被沉积时,促进第二层142抵靠第一层140粘附。然而,根据该实例20,当第二层142正被部分地固化时第一层140被完全地固化。
一般地参考图1且具体地参考如图21,系统100进一步包括表面粗化机144。固化能量118的来源116配置为在利用表面粗化机144磨损部分124的表面之前递送固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124。本段的前述主题表征本公开内容的实例21,其中实例21还包括上述的根据实例1-20中任一项的主题。
表面粗化机144,当存在时,磨损部分124,这向其提供增加的表面积,以便更好地粘附抵靠其沉积的后继层。而且,通过在表面粗化机144磨损部分124之前递送固化能量118至部分124,由于递送固化能量118至光聚合物树脂组件110之后其是较少粘性的,所以增加的表面积可以不松弛或返回至较少磨损的条件。
一般地参考图1,系统100进一步包括表面粗化机144。固化能量118的来源116配置为在利用表面粗化机144磨损部分124的表面之后递送固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124。本段的前述主题表征本公开内容的实例22,其中实例22还包括上述的根据实例1-20中任一项的主题。
与实例21相反,实例22可允许部分124的增加的表面积或磨损由固化能量118至少暂时地固定,使得它依然处于期望的磨损状态,直到连续的软线106的后继层被抵靠其沉积。
一般地参考图1且具体地参考如图21-23,系统100进一步包括枢转臂152,其相对于递送导向器112连接,使得当递送导向器112或表面114中至少一个相对于另一个移动时枢转臂152追随递送导向器112。固化能量118的来源116被连接至枢转臂152。本段的前述主题表征本公开内容的实例23,其中实例23还包括上述的根据实例1-16中任一项的主题。
与实例14和15一样,通过连接至枢转臂152,选择性地放置来源116以在部分124离开递送导向器112之后直接递送固化能量118至段120的部分124。
一般地参考图1且具体地参考如图21-23,系统100进一步包括枢转臂致动器188,其可操作地连接至枢转臂152并配置为当递送导向器112或表面114中至少一个相对于另一个移动时主动地控制枢转臂152相对于递送导向器112的转动位置。本段的前述主题表征本公开内容的实例24,其中实例24还包括上述的根据实例23的主题。
通过主动控制枢转臂152相对于递送导向器112的转动位置,枢转臂致动器188确保来源116追随递送导向器112,使得选择性地放置来源116以在部分124离开递送导向器112之后直接递送固化能量118至段120的部分124。
一般地参考图1且具体地参考如图21-23,枢转臂致动器188配置为利用递送导向器112或表面114中至少一个相对于另一个的移动主动地协调枢转臂152的转动位置。本段的前述主题表征本公开内容的实例25,其中实例25还包括上述的根据实例24的主题。
通过主动地协调枢转臂152相对于递送导向器112的转动位置,枢转臂致动器188确保来源116追随递送导向器112,使得选择性地放置来源116以在部分124离开递送导向器112之后直接递送固化能量118至段120的部分124。
一般地参考图1且具体地参考如图8和21-28,进给机构104被连接至递送导向器112。本段的前述主题表征本公开内容的实例26,其中实例26还包括上述的根据实例1-25中任一项的主题。
具有连接至递送导向器112的进给机构104促进进给机构104能够可操作地推动连续的软线106通过递送导向器112。
一般地参考图1且具体地参考如图8和21-28,递送导向器112由进给机构104延伸。本段的前述主题表征本公开内容的实例27,其中实例27还包括上述的根据实例1-26中任一项的主题。
通过自进给机构104延伸,可以放置递送导向器112用于沿印刷路径122在期望的位置选择性沉积连续的软线106。
一般地参考图1且具体地参考如图8,递送导向器112包括线通道154,连续的软线106通过其被递送至印刷路径122。递送导向器112的线通道154具有入口170。进给机构104配置为推动连续的软线106通过线通道154。进给机构104包括支撑框架156和具有各自转动轴159的相对辊157。相对辊157被可转动地连接至支撑框架156。相对辊157配置为接合连续的软线106的相对侧。相对辊157配置为选择性地转动以推动连续的软线106通过线通道154。本段的前述主题表征本公开内容的实例28,其中实例28还包括上述的根据实例1-27中任一项的主题。
支撑框架156向进给机构104的组件部分——包括相对辊157——提供支撑。相对辊157,当选择性地转动时,作用为摩擦地接合连续的软线106,从而在相对辊157之间进给它并且推动其进入入口170并通过线通道154。
一般地参考图8且具体地参考如图27和28,相对辊157彼此接触。本段的前述主题表征本公开内容的实例29,其中实例29还包括上述的根据实例28的主题。
相对辊157之间的接触可以确保相对辊157一起滚动,并且当连续的软线106在辊之间拉延时,避免给予将使连续的软线106弯曲或者以其它方式产生至连续的软线106的内部弯曲的偏压的不均匀扭矩。另外地或可选地,相对辊157之间的接触可以允许仅相对辊157中的一个被马达直接地驱动,而由于与被驱动的辊接合另一个相对辊157简单地转动。
一般地参考图8且具体地参考如图27和28,每个相对辊157包括圆周槽161,其配置为接触连续的软线106的部分。本段的前述主题表征本公开内容的实例30,其中实例30还包括上述的根据实例28或29中任一项的主题。
在相对辊157的每个中包括圆周槽161,从而产生连续的软线106可以通过其延伸的通道并且在相对辊157和连续的软线106之间提供更大的接触表面积,从而促进将连续的软线106推动进入入口170并通过线通道154。
参考图8,相对辊157中的一个包括圆周槽161,其配置为接触连续的软线106。本段的前述主题表征本公开内容的实例31,其中实例31还包括上述的根据实例28或29中任一项的主题。
与实例30一样,包括一个圆周槽161产生连续的软线106可以通过其延伸的通道并且在相对辊157和连续的软线106之间提供更大的接触表面积,从而促进将连续的软线106推动进入入口170并通过线通道154。
一般地参考图1且具体地参考如图27和28,相对辊157是不同尺寸的。本段的前述主题表征本公开内容的实例32,其中实例32还包括上述的根据实例28-31中任一项的主题。
不同尺寸的相对辊157可以允许进给机构104的高效包装。另外地或可选地,不同尺寸的相对辊157可以提供驱动辊158和从动辊(idle roller)160之间期望的扭矩传递。
一般地参考图1且具体地参考如图8,相对辊157是相同尺寸的。本段的前述主题表征本公开内容的实例33,其中实例33还包括上述的根据实例28-31中任一项的主题。
相同尺寸的相对辊157可以允许进给机构104的高效包装。另外地或可选地,相同尺寸的相对辊157可以提供驱动辊158和从动辊160之间期望的扭矩传递。
一般地参考图1且具体地参考如图8和21-29,进给机构104进一步包括马达162,其可操作地至少连接至相对辊157中的一个,并且配置为选择性地转动相对辊157中的至少一个。本段的前述主题表征本公开内容的实例34,其中实例34还包括上述的根据实例28-33中任一项的主题。
马达162提供用于转动进给机构104的相对辊157的动力,以推动连续的软线106通过递送导向器112。
一般地参考图1且具体地参考如图8和27-29,相对辊157包括驱动辊158——其可操作地连接至马达162——和从动辊160——其朝向驱动辊158偏压以可操作地接合连续的软线106的相对侧。本段的前述主题表征本公开内容的实例35,其中实例35还包括上述的根据实例34的主题。
通过具有朝向驱动辊158偏压的从动辊160,从动辊160不必直接由进给机构104的马达驱动以推动连续的软线106通过递送导向器112。相反,从动辊160通过与驱动辊158接合和/或通过与连续的软线106接合——其又与驱动辊158接合——而转动。
从动辊160可以通过偏压构件164朝向驱动辊158偏压,所述偏压构件164可以是弹簧,比如螺旋弹簧。
一般地参考图1且具体地参考如图27-29,进给机构104进一步包括摇臂(rockerarm)169。摇臂169被枢转地连接至支撑框架156。从动辊160被转动地连接至摇臂169。摇臂169被相对于支撑框架156偏压,使得从动辊160朝向驱动辊158偏压。摇臂169配置为选择性地枢转从动辊160远离驱动辊158。本段的前述主题表征本公开内容的实例36,其中实例36还包括上述的根据实例35的主题。
摇臂169为使用者提供抓握(engage)的结构并且抵抗偏压构件164的偏压枢转从动辊160远离驱动辊158。因此,使用者可以选择性地枢转从动辊160以促进比如在系统100的初始设置期间在相对辊157之间初始插入连续的软线106,和/或在复合零件102的制造期间改变连续的软线106。
如本文所使用,“偏压”意思是连续地施加力,其可能具有或可能不具有恒定大小。
一般地参考图1且具体地参考如图27-29,进给机构104进一步包括摇臂调节器171,其配置为选择性地调节施加至摇臂169以使从动辊160朝向驱动辊158偏压的力。本段的前述主题表征本公开内容的实例37,其中实例37还包括上述的根据实例36的主题。
摇臂调节器171允许使用者选择性地调节从动辊160朝向驱动辊158的偏压力和因此选择性地调节施加至相对辊157之间的连续的软线106的力。例如,与可以由系统100使用的连续的软线106的不同构型和/或不同尺寸的不同材料性质相关,不同大小的力促进系统100的操作。
一般地参考图1且具体地参考如图8、27和28,递送导向器112进一步包括第一端部163、第二端部165、和第一端部163与第二端部165之间的接合处167。第一端部163被成形以与相对辊157中的一个互补,并且第二端部165被成形以与相对辊157中的另一个互补。本段的前述主题表征本公开内容的实例38,其中实例38还包括上述的根据实例28-37中任一项的主题。
具有与相对辊157互补的第一端部163和第二端部165,可以放置递送导向器112非常靠近相对辊157。因此,当进给机构104推动连续的软线106进入并通过递送导向器112时,连续的软线106不太可能隆起、扭结、阻塞或以其它方式从进给机构104错误进给(mis-feed)至递送导向器112。
参考图8,接合处167和平面173——包含相对辊157的各自的转动轴159——之间的最短距离D小于相对辊157中最小的一个的半径。本段的前述主题表征本公开内容的实例39,其中实例39还包括上述的根据实例38的主题。
再次,使递送导向器112非常靠近相对辊157,比如接合处167在平面173的距离D内,连续的软线106可以被可操作地推入并通过递送导向器112。
一般地参考图1且具体地参考如图8、27和28,接合处167包括边缘。本段的前述主题表征本公开内容的实例40,其中实例40还包括上述的根据实例38或39中任一项的主题。
当接合处167包括边缘时,可以放置边缘非常靠近相对辊157之间的界面和相对辊157与连续的软线106之间的界面。
在一些实例中,边缘可以是线性的。在一些实例中,边缘可以是锐边。在一些实例中,边缘可以是圆边。
一般地参考图1且具体地参考如图8、27和28,进给机构104进一步包括刮板172,其与相对辊157中的至少一个接触以当相对辊157转动以选择性地平移连续的软线106进而推动连续的软线106通过线通道154时,移除通过相对辊157和连续的软线106之间的接合而产生的光聚合物树脂组件110的残留物。本段的前述主题表征本公开内容的实例41,其中实例41还包括上述的根据实例28-40中任一项的主题。
刮板172从相对辊157移除光聚合物树脂组件110的残留物以确保树脂不在相对辊157上积累并阻碍进给机构104的操作。
刮板172可以采取任何合适的形式以可操作地从相对辊157或者移除或者刮除树脂。例如,参照图27和28,刮板172可以是矩形的或其它的突出部分,其延伸靠近相对辊157中的一个,比如3mm、2mm、1mm、0.5mm内,或延伸以物理地接合相对辊157中的一个。更具体地,如图27-28中所见,刮板172可以延伸相邻于相对辊接合连续的软线106处的相对辊157的区域。
参考图9,相对辊157中的至少一个包括圆周槽161,其配置为接触连续的软线106。刮板172包括突出部分175,其配置为当相对辊157转动以选择性地平移连续的软线106进而推动连续的软线106通过线通道154时,从圆周槽161移除通过圆周槽161和连续的软线106之间的接合而产生的光聚合物树脂组件110的残留物。本段的前述主题表征本公开内容的实例42,其中实例42还包括上述的根据实例41的主题。
在包括圆周槽161的相对辊157的实例中,具有在其中延伸的突出部分175的刮板172促进刮除或移除通过相对辊157和连续的软线106之间的接合而产生的光聚合物树脂组件110的任何残留物。
一般地参考图1且具体地参考如图8和27-29,进给机构104进一步包括连接至支撑框架156的收集储罐174。收集储罐174配置为收集由刮板172移除的光聚合物树脂组件110的残留物。本段的前述主题表征本公开内容的实例43,其中实例43还包括上述的根据实例41或42中任一项的主题。
如所提到的,收集储罐174收集由刮板172移除的残留物。因此,残留物不干扰进给机构104的其它组件,并且不导致阻碍复合零件102的制造的不需要的颗粒。而且,收集储罐174可以被使用者选择性地清空,比如当装满时或在由系统100执行的过程结束时。
一般地参考图1且具体地参考如图5和6,递送导向器112进一步包括固化能量通道146。固化能量118的来源116配置为通过固化能量通道146至少递送固化能量118至连续的软线106的段120的部分124。固化能量通道146与线通道154光学隔离。本段的前述主题表征本公开内容的实例44,其中实例44还包括上述的根据实例28-43中任一项的主题。
根据实例44的系统100提供了当连续的软线106离开递送导向器112时固化能量118至部分124的精确方向。而且,通过与线通道154光学隔离,固化能量通道146限制固化能量18在连续的软线106离开递送导向器112前接触连续的软线106。
根据实例44(参考例如图6),固化能量通道146可以环绕线通道154并且可以具有围绕线通道154的出口206的圆形出口,以便固化能量118从固化能量通道146离开导致固化能量118的环148,比如根据本文的实例16。
一般地参考图1且具体地参考如图10-14和21-23,系统100进一步包括压实机138。固化能量118的来源116配置为在由压实机138压实之后的位置处递送固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124。本段的前述主题表征本公开内容的实例45,其中实例45还包括上述的根据实例1-44中任一项的主题。
压实机138压实已经由递送导向器112沿印刷路径122沉积的连续的软线106的邻近层。当固化能量118被递送至由压实机138压实之后的部分124时,这允许在固化或硬化连续的软线106的光聚合物树脂组件110之前发生压实。
一般地参考图1且具体地参考如图10-14、21和23,系统100进一步包括压实机138,其可操作地连接至递送导向器112并且配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112后至少给予压实力至连续的软线106的段120的分段180。本段的前述主题表征本公开内容的实例46,其中实例46还包括上述的根据实例1-44中任一项的主题。
再次,压实机138压实已经由递送导向器112沿印刷路径122沉积的连续的软线106的相邻层。
一般地参考图1且具体地参考如图10-12,压实机138包括具有压实辊表面184的压实辊182,其配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112后在至少连续的软线106的段120的分段180上滚动。本段的前述主题表征本公开内容的实例47,其中实例47还包括上述的根据实例46的主题。
压实辊182,与压实机138的可选实例相比,可以减少光聚合物树脂组件110在压实期间沿着段120的轴向移动。另外地,与压实机138的可选实例相比,压实辊182可以提供更加期望的正交的、或垂直的压实力分量。
一般地参考图1且具体地参考如图10,压实辊表面184具有纹理。本段的前述主题表征本公开内容的实例48,其中实例48还包括上述的根据实例47的主题。
当压实辊表面184具有纹理时,压实辊表面184给予纹理至段120或磨损段120,这向其提供增加的表面积,以便更好地粘附抵靠其沉积的连续的软线106的后继层。
一般地参考图1且具体地参考如图11,压实辊表面184被成形以在连续的软线106的段120离开递送导向器112后给予预定的横截面形状至少至连续的软线106的段120的分段180。本段的前述主题表征本公开内容的实例49,其中实例49还包括上述的根据实例47或48中任一项的主题。
在一些应用中,给予预定的横截面形状至连续的软线106——当其通过递送导向器112沉积时——可以是期望的。
一般地参考图1且具体地参考如图13,压实机138包括具有擦具拖曳表面186的压实擦具185,所述擦具拖曳表面186配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112后抵靠至少连续的软线106的段120的分段180拖曳。本段的前述主题表征本公开内容的实例50,其中实例50还包括上述的根据实例46的主题。
压实擦具185,与压实机138的可选实例相比,可以增加光聚合物树脂组件110在压实期间沿着段120的轴向移动。
一般地参考图1且具体地参考如图13,擦具拖曳表面186具有纹理。本段的前述主题表征本公开内容的实例51,其中实例51还包括上述的根据实例50的主题。
当拖曳表面186具有纹理时,擦具拖曳表面186给予纹理至段120或磨损段120,这向其提供增加的表面积,以便更好地粘附抵靠其沉积的连续的软线106的后继层。
一般地参考图1且具体地参考如图13,擦具拖曳表面186被成形以在连续的软线106的段120离开递送导向器112后给予预定的横截面形状至连续的软线106的段120。本段的前述主题表征本公开内容的实例52,其中实例52还包括上述的根据实例50或51中任一项的主题。
如所提到的,在一些应用中,给予预定的横截面形状至连续的软线106——当其通过递送导向器112沉积时——可以是期望的。
一般地参考图1且具体地参考如图12、21、和23,压实机138朝向连续的软线106的段120的分段180偏压。本段的前述主题表征本公开内容的实例53,其中实例53还包括上述的根据实例46-52中任一项的主题。
通过朝向分段180偏压,压实机138抵靠分段180给予期望的压实力。
压实机138可以比如通过弹簧181或其它偏压构件朝向分段180偏压。
一般地参考图1且具体地参考如图12、21、和23,压实机138相对于递送导向器112是可转动的。本段的前述主题表征本公开内容的实例54,其中实例54还包括上述的根据实例46-53中任一项的主题。
通过相对于递送导向器112可转动,可以选择性地放置压实机138以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——和/或反之亦然,抵靠段120的分段180给予其压实力。
图12示意性地图解了相对于递送导向器112自由转动的压实辊182。图21和23图解了由枢转臂致动器188选择性地和主动地转动的压实辊182,如本文中所讨论的。
一般地参考图1且具体地参考如图12、21和23,压实机138配置为当递送导向器112或表面114中至少一个相对于另一个移动时追随递送导向器112。本段的前述主题表征本公开内容的实例55,其中实例55还包括上述的根据实例46-54中任一项的主题。
通过追随递送导向器112,选择性地放置压实机138以在分段180离开递送导向器112之后直接抵靠段120的分段180给予其压实力。
参考图14,压实机138包括连接至递送导向器112的裙部190。裙部190包括裙拖曳表面192,其被放置以在连续的软线106的段120离开递送导向器112后抵靠至少连续的软线106的段120的分段180拖曳。本段的前述主题表征本公开内容的实例56,其中实例56还包括上述的根据实例46的主题。
裙部190从递送导向器112并且周向地围绕出口206延伸。因此,不管递送导向器112相对于表面114的移动方向如何和/或反之亦然,放置裙部190以当连续的软线106的段120的分段180沉积时将其压实。
一般地参考图1且具体地参考如图21和23,系统100进一步包括压实机138,其被可操作地连接至递送导向器112并配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112后给予压实力至少至连续的软线106的段120的分段180。系统100还包括枢转臂152,其相对于递送导向器112连接,使得当递送导向器112或表面114中的至少一个相对于另一个移动时,枢转臂152追随递送导向器112。压实机138被连接至枢转臂152。本段的前述主题表征本公开内容的实例57,其中实例57还包括上述的根据实例1的主题。
枢转臂152提供压实机138相对于递送导向器112的选择性枢转。因此,可以选择性地放置压实机138以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——和/或反之亦然,抵靠段120的分段180给予其压实力。
一般地参考图1且具体地参考如图21和23,系统100进一步包括枢转臂致动器188,其可操作地连接至枢转臂152并配置为当递送导向器112或表面114中的至少一个相对于另一个移动时主动地控制枢转臂152相对于递送导向器112的转动位置。本段的前述主题表征本公开内容的实例58,其中实例58还包括上述的根据实例57的主题。
枢转臂致动器188提供枢转臂152的选择性枢转并且因而提供压实机138相对于递送导向器112的选择性枢转。因此,可以选择性地放置压实机138以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——和/或反之亦然,抵靠段120的分段180给予其压实力。
一般地参考图1且具体地参考如图21和23,枢转臂致动器188配置为利用递送导向器112或表面114中的至少一个相对于另一个的移动主动地协调枢转臂152的转动位置。本段的前述主题表征本公开内容的实例59,其中实例59还包括上述的根据实例58的主题。
因此,可以选择性地和主动地放置压实机138以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——和/或反之亦然,抵靠段120的分段180给予其压实力。
一般地参考图1且具体地参考如图21,系统100进一步包括表面粗化机144,其可操作地连接至递送导向器112并且配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后磨损至少连续的软线106的段120的分段194。本段的前述主题表征本公开内容的实例60,其中实例60还包括上述的根据实例1-20中任一项的主题。
表面粗化机144磨损分段194,这向其提供增加的表面积,以便更好地粘附抵靠其沉积的后继层。
参考图1,表面粗化机144包括粗化辊196,其配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后转动地磨损至少连续的软线106的段120的分段194。本段的前述主题表征本公开内容的实例61,其中实例61还包括上述的根据实例60的主题。
粗化辊196,与表面粗化机144的可选实例相比,可以减少光聚合物树脂组件110在其磨损期间沿着段120的轴向移动。
一般地参考图1,粗化辊196包括粗化辊表面198,其被成形以在连续的软线106的段120离开递送导向器112后给予预定的横截面形状至连续的软线106的段120。本段的前述主题表征本公开内容的实例62,其中实例62还包括上述的根据实例61的主题。
在一些应用中,给予预定的横截面形状至连续的软线106——当其通过递送导向器112沉积时——可以是期望的。
一般地参考图1且具体地参考如图21,表面粗化机144包括粗化拖曳表面200,其配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112后平移地磨损至少连续的软线106的段120的分段194。本段的前述主题表征本公开内容的实例63,其中实例63还包括上述的根据实例60的主题。
粗化拖曳表面200,与表面粗化机144的可选实例相比,可以增加光聚合物树脂组件110在其磨损期间沿着段120的轴向移动。
一般地参考图1且具体地参考如图21,表面粗化机144在连续的软线106的段120离开递送导向器112后朝向连续的软线106的段120的分段194偏压。本段的前述主题表征本公开内容的实例64,其中实例64还包括上述的根据实例60-63中任一项的主题。
通过朝向分段194偏压,表面粗化机144抵靠分段194给予期望的磨损力。
一般地参考图1且具体地参考如图21,表面粗化机144相对于递送导向器112是可转动的。本段的前述主题表征本公开内容的实例65,其中实例65还包括上述的根据实例60-64中任一项的主题。
通过相对于递送导向器112可转动,可以选择性地放置表面粗化机144以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——和/或反之亦然,磨损分段194。
一般地参考图1且具体地参考如图21,表面粗化机144配置为当递送导向器112或表面114中的至少一个相对于另一个移动时追随递送导向器112。本段的前述主题表征本公开内容的实例66,其中实例66还包括上述的根据实例60-65中任一项的主题。
通过追随递送导向器112,选择性地放置表面粗化机144以在段120离开递送导向器112之后直接磨损分段194。
一般地参考图1且具体地参考如图21,系统100进一步包括枢转臂152,其被配置使得当递送导向器112或表面114中的至少一个相对于另一个移动时,枢转臂152追随递送导向器112。表面粗化机144连接至枢转臂152。本段的前述主题表征本公开内容的实例67,其中实例67还包括上述的根据实例60-66中任一项的主题。
枢转臂152提供表面粗化机144相对于递送导向器112的选择性枢转。因此,可以选择性地放置表面粗化机144以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——和/或反之亦然,磨损分段194。
一般地参考图1且具体地参考如图21,系统100进一步包括枢转臂致动器188,其可操作地连接至枢转臂152并配置为当递送导向器112或表面114中的至少一个相对于另一个移动时主动地控制枢转臂152相对于递送导向器112的转动位置。本段的前述主题表征本公开内容的实例68,其中实例68还包括上述的根据实例67的主题。
枢转臂致动器188提供枢转臂152的选择性枢转并且因而提供表面粗化机144相对于递送导向器112的选择性枢转。因此,可以选择性地放置表面粗化机144以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——和/或反之亦然,磨损分段194。
一般地参考图1且具体地参考如图21,枢转臂致动器188配置为利用递送导向器112或表面114中的至少一个相对于另一个的移动主动地协调枢转臂152的转动位置。本段的前述主题表征本公开内容的实例69,其中实例69还包括上述的根据实例68的主题。
因此,可以选择性地和主动地放置表面粗化机144以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——和/或反之亦然,磨损分段194。
一般地参考图1且具体地参考如图21,系统100进一步包括压实机138。放置表面粗化机144以在通过压实机138压实至少分段194之后磨损至少连续的软线106的段120的分段194。本段的前述主题表征本公开内容的实例70,其中实例70还包括上述的根据实例60-69中任一项的主题。
根据实例70的系统包括压实机138和表面粗化机144二者。通过具有放置以在由压实机138压实之后磨损分段194的表面粗化机144,分段194的磨损不被其随后的压实阻碍或迟缓。因此,磨损分段194具有增加的表面积,以便更好地粘附抵靠其沉积的后继层。
一般地参考图1且具体地参考如图21,系统100进一步包括碎片入口202,其配置为收集使用表面粗化机144磨损至少连续的软线106的段120的分段194而造成的碎片。本段的前述主题表征本公开内容的实例71,其中实例71还包括上述的根据实例60-66中任一项的主题。
通过碎片入口202收集通过表面粗化机144磨损分段194而造成的碎片避免了光聚合物树脂组件110的不需要的、松散的颗粒陷入连续的软线106的相邻的沉积层之间,这否则可以导致复合零件102的不需要的性质。
参考图1,系统100进一步包括真空源203,其选择性地与碎片入口202连通地连接。本段的前述主题表征本公开内容的实例72,其中实例72还包括上述的根据实例71的主题。
真空源203通过碎片入口202从相邻的分段194抽吸空气和碎片。
一般地参考图1且具体地参考如图21,系统100进一步包括枢转臂152,其相对于递送导向器112连接,使得当递送导向器112或表面114中的至少一个相对于另一个移动时,枢转臂152追随递送导向器112。碎片入口202可操作地连接至枢转臂152。本段的前述主题表征本公开内容的实例73,其中实例73还包括上述的根据实例71或72中任一项的主题。
通过连接至枢转臂152,选择性地放置碎片入口202以当递送导向器112相对于表面114移动时和/或反之亦然,直接地从相邻的分段194收集碎片。
一般地参考图1且具体地参考如图21,系统100进一步包括枢转臂致动器188,其可操作地连接至枢转臂152并配置为当递送导向器112或表面114中的至少一个相对于另一个移动时主动地控制枢转臂152相对于递送导向器112的转动位置。本段的前述主题表征本公开内容的实例74,其中实例74还包括上述的根据实例73的主题。
枢转臂致动器188通过主动地控制枢转臂152相对于递送导向器112的转动位置确保碎片入口202追随递送导向器112,使得选择性地放置碎片入口202以当递送导向器112相对于表面114移动时和/或反之亦然,收集直接相邻分段194的碎片。
一般地参考图1且具体地参考如图21,枢转臂致动器188配置为利用递送导向器112或表面114中的至少一个相对于另一个的移动主动地协调枢转臂152的转动位置。本段的前述主题表征本公开内容的实例75,其中实例75还包括上述的根据实例74的主题。
枢转臂致动器188通过主动地协调枢转臂152相对于递送导向器112的转动位置确保碎片入口202追随递送导向器112,使得选择性地放置碎片入口202以当递送导向器112相对于表面114移动时和/或反之亦然,收集直接相邻分段194的碎片。
一般地参考图1且具体地参考如图21,系统100进一步包括加压气体出口204,其配置为利用加压气体分散通过表面粗化机144粗化连续的软线106的段120而造成的碎片。本段的前述主题表征本公开内容的实例76,其中实例76还包括上述的根据实例60-66中任一项的主题。
通过加压气体出口204分散通过表面粗化机144磨损分段194而造成的碎片避免了光聚合物树脂组件110的不需要的、松散的颗粒陷入连续的软线106的相邻的沉积层之间,这否则可以导致复合零件102的不需要的性质。
参考图1,系统100进一步包括加压气体源205,其选择性地与加压气体出口204连通地连接。本段的前述主题表征本公开内容的实例77,其中实例77还包括上述的根据实例76的主题。
加压气体源205提供了经由加压气体出口204递送至分段194的加压气体的来源。
一般地参考图1且具体地参考如图21,系统100进一步包括枢转臂152,其被配置使得当递送导向器112或表面114中的至少一个相对于另一个移动时枢转臂152追随递送导向器112。加压气体出口204可操作地连接至枢转臂152。本段的前述主题表征本公开内容的实例78,其中实例78还包括上述的根据实例76或77中任一项的主题。
通过连接至枢转臂152,选择性地放置加压气体出口204以当递送导向器112相对于表面114移动时和/或反之亦然,分散直接来自相邻分段194的碎片。
一般地参考图1且具体地参考如图21,系统100进一步包括枢转臂致动器188,其可操作地连接至枢转臂152并配置为当递送导向器112或表面114中的至少一个相对于另一个移动时主动地控制枢转臂152相对于递送导向器112的转动位置。本段的前述主题表征本公开内容的实例79,其中实例79还包括上述的根据实例78的主题。
枢转臂致动器188通过主动地控制枢转臂152相对于递送导向器112的转动位置确保加压气体出口204追随递送导向器112,使得选择性地放置加压气体出口204以当递送导向器112相对于表面114移动时和/或反之亦然,分散直接相邻分段194的碎片。
一般地参考图1且具体地参考如图21,枢转臂致动器188配置为利用递送导向器112或表面114中的至少一个相对于另一个的移动主动地协调枢转臂152的转动位置。本段的前述主题表征本公开内容的实例80,其中实例80还包括上述的根据实例79的主题。
枢转臂致动器188通过主动地协调枢转臂152相对于递送导向器112的转动位置确保加压气体出口204追随递送导向器112,使得选择性地放置加压气体出口204以当递送导向器112相对于表面114移动时和/或反之亦然,分散直接相邻分段194的碎片。
一般地参考图1且具体地参考如图15-18、21、30和31,递送导向器112包括线通道154,连续的软线106通过其被递送至印刷路径122。线通道154包括出口206。系统100进一步包括切割机208,其配置为选择性地切割相邻出口206的连续的软线106。本段的前述主题表征本公开内容的实例81,其中实例81还包括上述的根据实例1-80中任一项的主题。
包括切割机208允许选择性地停止和开始通过递送导向器112递送连续的软线106。通过具有配置为切割相邻出口206的连续的软线106的切割机208,连续的软线106可以在通过固化能量118至少部分地固化之前被切割,并且同时连续的软线106还没有与连续的软线106的先前的沉积层接触,和任选地抵靠其压实。换句话说,允许切割机208接近连续的软线106的整个圆周。
一般地参考图1且具体地参考如图15-17、21、30和31,切割机208包括至少一个刀刃210,其相对于递送导向器112可移动。本段的前述主题表征本公开内容的实例82,其中实例82还包括上述的根据实例81的主题。
一般地参考图1且具体地参考如图15,切割机208是可变隔膜212。本段的前述主题表征本公开内容的实例83,其中实例83还包括上述的根据实例81或82中任一项的主题。
可变隔膜212能够从连续的软线106的多侧切割连续的软线。因此,与可以以其它方式由切割机208的其它实例造成的变形相比,由可变隔膜212造成的连续的软线106的横截面轮廓的变形较少。
一般地参考图1且具体地参考如图17,切割机208放置在递送导向器112内。本段的前述主题表征本公开内容的实例84,其中实例84还包括上述的根据实例81-83中任一项的主题。
将切割机208放置在递送导向器112内提供了系统100的紧凑组装,使得切割机208不阻碍递送导向器112相对于表面114的移动和/或反之亦然。
一般地参考图1且具体地参考如图18,切割机208包括切割激光器213。本段的前述主题表征本公开内容的实例85,其中实例85还包括上述的根据实例81的主题。
使用切割激光器213切割连续的软线106促进在复合零件102的制造期间在期望的位置处精确切割连续的软线106。
一般地参考图1且具体地参考如图18,切割机208进一步包括至少一个检流计镜定位系统214,其配置为引导切割激光器213选择性地切割相邻出口206的连续的软线106。本段的前述主题表征本公开内容的实例86,其中实例86还包括上述的根据实例85的主题。
换句话说,当连续的软线106离开递送导向器112时,一个或多个检流计镜定位系统214可以主动地引导切割激光器213至连续的软线106。
一般地参考图1且具体地参考如图20,系统100进一步包括驱动部件216,其可操作地至少连接至递送导向器112或表面114中的至少一个,并且配置为相对于另一个可操作地和选择性地移动递送导向器112或表面114中的至少一个。本段的前述主题表征本公开内容的实例87,其中实例87还包括上述的根据实例1-86中任一项的主题。
驱动部件216促进递送导向器112和表面114之间的相对移动,使得当连续的软线106经由递送导向器112沉积时,由连续的软线106制造复合零件102。
一般地参考图1且具体地参考如图20,驱动部件216包括X轴驱动器217、Y轴驱动器219和Z轴驱动器215,其中的至少一个至少可操作地连接至递送导向器112或表面114中的一个。本段的前述主题表征本公开内容的实例88,其中实例88还包括上述的根据实例87的主题。
根据实例88的系统100提供了递送导向器112和表面114之间的三维相对移动。
参考图1,驱动部件216包括机械臂218。本段的前述主题表征本公开内容的实例89,其中实例89还包括上述的根据实例87或88中任一项的主题。
使用机械臂218以可操作地和选择性地相对于表面114移动递送导向器112和/或反之亦然允许多个自由度和制造复杂的三维复合零件102。
一般地参考图1且具体地参考如图20,驱动部件216配置为可操作地和选择性地相对于另一个在三维中正交地移动递送导向器112或表面114中的至少一个。本段的前述主题表征本公开内容的实例90,其中实例90还包括上述的根据实例87-89中任一项的主题。
根据实例90的系统可以在三维中制造复合零件102。
一般地参考图1且具体地参考如图20,驱动部件216配置为利用相对于另一个的至少三个自由度可操作地和选择性地在三维中移动递送导向器112或表面114中的至少一个。本段的前述主题表征本公开内容的实例91,其中实例91还包括上述的根据实例87-89中任一项的主题。
根据实例91的系统可以制造复杂的三维复合零件102。
一般地参考图1且具体地参考如图20,驱动部件216配置为利用相对于另一个的至少六个自由度可操作地和选择性地在三维中移动递送导向器112或表面114中的至少一个。本段的前述主题表征本公开内容的实例92,其中实例92还包括上述的根据实例87-89中任一项的主题。
根据实例92的系统可以制造复杂的三维复合零件102。
参考图1,驱动部件216配置为利用相对于另一个的至少九个自由度可操作地和选择性地在三维中移动递送导向器112或表面114中的至少一个。本段的前述主题表征本公开内容的实例93,其中实例93还包括上述的根据实例87-89中任一项的主题。
根据实例93的系统可以制造复杂的三维复合零件102。
参考图1,驱动部件216配置为利用相对于另一个的至少十二个自由度可操作地和选择性地在三维中移动递送导向器112或表面114中的至少一个。本段的前述主题表征本公开内容的实例94,其中实例94还包括上述的根据实例87-89中任一项的主题。
根据实例94的系统可以制造复杂的三维复合零件102。
参考图1,系统100进一步包括进一步包括保护气出口220,其配置为在段120离开递送导向器112后通过递送保护气221至连续的软线106的段120至少部分地保护连续的软线106的段120免于氧化。本段的前述主题表征本公开内容的实例95,其中实例95还包括上述的根据实例1-94中任一项的主题。
包括保护气出口220和从其递送保护气221至段120限制了连续的软线106在通过来源116被至少部分地固化之前和/或在固化期间的氧化。
参考图1,系统100进一步包括保护气源222,其选择性地与保护气出口220连通地连接。本段的前述主题表征本公开内容的实例96,其中实例96还包括上述的根据实例95的主题。
保护气源222提供经由保护气出口220递送至段120的保护气的来源。
参考图1,系统100进一步包括保护气出口220,其配置为在段120离开递送导向器112之后通过将保护气221递送至连续的软线106的段120至少部分地保护连续的软线106的段120免于氧化。系统100还包括枢转臂152,其相对于递送导向器112连接,使得当递送导向器112或表面114中的至少一个相对于另一个移动时,枢转臂152追随递送导向器112。保护气出口220可操作地连接至枢转臂152。本段的前述主题表征本公开内容的实例97,其中实例97还包括上述的根据实例1的主题。
通过连接至枢转臂152,选择性地放置保护气出口220以当递送导向器112相对于表面114移动时和/或反之亦然递送保护气221至段120。
参考图1,系统100进一步包括枢转臂致动器188,其可操作地连接至枢转臂152并配置为当递送导向器112或表面114中的至少一个相对于另一个移动时主动地控制枢转臂152相对于递送导向器112的转动位置。本段的前述主题表征本公开内容的实例98,其中实例98还包括上述的根据实例97的主题。
枢转臂致动器188,通过主动地控制枢转臂152相对于递送导向器112的转动位置,确保保护气出口220追随递送导向器112,以便选择性地放置保护气出口220以当递送导向器112相对于表面114移动时和/或反之亦然递送保护气221至段120。
参考图1,枢转臂致动器188配置为利用递送导向器112或表面114中的至少一个相对于另一个的移动主动地协调枢转臂152的转动位置。本段的前述主题表征本公开内容的实例99,其中实例99还包括上述的根据实例98的主题。
枢转臂致动器188,通过主动地协调枢转臂152相对于递送导向器112的转动位置,确保保护气出口220追随递送导向器112,以便选择性地放置保护气出口220以当递送导向器112相对表面114移动时和/或反之亦然递送保护气221至段120。
参考图1,系统100进一步包括缺陷检测器224,其配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112后检测连续的软线106的段120中的缺陷。本段的前述主题表征本公开内容的实例100,其中实例100还包括上述的根据实例1-99中任一项的主题。
检测段120中的缺陷允许在完成复合零件102之前选择性地废弃(scrap)具有缺陷的复合零件102。因此,可以浪费更少的材料。而且,可以在连续的软线106的后继层将缺陷遮掩或隐藏在视野外之前,通过缺陷检测器224检测否则将隐藏于多种类型的缺陷检测器的视野外的缺陷。
参考图1,缺陷检测器224包括光学检测器226。本段的前述主题表征本公开内容的实例101,其中实例101还包括上述的根据实例100的主题。
光学检测器226可以很好地适合于检测连续的软线106的段120中的缺陷。
参考图1,缺陷检测器224包括照相机228。本段的前述主题表征本公开内容的实例102,其中实例102还包括上述的根据实例100的主题。
照相机228可以良好地适合于检测连续的软线106的段120中的缺陷。
参考图1,系统100进一步包括控制器230和以下中的一个或多个:连续的软线106的起源126;枢转臂致动器188;压实机138;表面粗化机144;碎片入口202;真空源203,其选择性地与碎片入口202连通地连接;加压气体出口204;加压气体源205,其选择性地与加压气体出口204连通地连接;切割机208;驱动部件216;保护气出口220;保护气源222,其选择性地与保护气出口220连通地连接;和缺陷检测器224。控制器230被编程以选择性地操作递送导向器112、进给机构104、固化能量118的来源116、连续的软线106的起源、枢转臂致动器188、压实机138、表面粗化机144、真空源203、加压气体源205、切割机208、驱动装置216、保护气源222和缺陷检测器224中的一个或多个。本段的前述主题表征本公开内容的实例103,其中实例103还包括上述的根据实例1的主题。
控制器230控制系统100的各种组件部分的操作。例如,可以控制递送导向器112和/或表面114相对于彼此的精确移动以制造期望的三维复合零件102。可以通过枢转臂致动器188控制枢转臂152的精确枢转以通过压实机138精确地递送压实力,精确地递送固化能量118,通过表面粗化机144精确地磨损连续的软线106,诸如此类。另外地,各种组件部分的操作可以在复合零件102的制造期间通过控制器230选择性地开始和停止以产生复合零件102的期望的性质和构型。
在图1中,控制器230和系统100的各种组件部分之间的连通由闪电形状(lightning bolt)示意性地代表。这样的连通事实上可以是有线的和/或无线的。
控制器230可以包括任何适合的结构,其可以被改造、配置、设计、构造和/或编程以自动地控制系统100的至少一部分的操作。作为说明性、非排他性的实例,控制器230可以包括和/或是电子控制器、专用控制器、特定用途控制器、个人计算机、显示装置、逻辑装置和/或存储装置。此外,控制器230可以被编程以执行一种或多种算法来自动地控制系统100的操作。这可以包括如下的算法:其可以基于本文公开的方法300和方法400和/或可以使控制器230引导系统100执行本文公开的方法300和400。
一般地参考图1且具体地参考如图20,系统100进一步包括框架232,其支撑进给机构104和表面114。本段的前述主题表征本公开内容的实例104,其中实例104还包括上述的根据实例1-103中任一项的主题。
框架232在结构上支撑进给机构104和表面114,使得进给机构104可以可操作地和选择性地相对于表面114移动递送导向器112,和/或反之亦然。
参考例如图1-7、12和19-29且具体参考图32,公开了增材制造复合零件102的方法300。方法300包括(方框302)沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120。连续的软线106包括非树脂组件108和部分固化的光聚合物树脂组件110。方法300进一步包括(方框304),在朝向印刷路径122推进连续的软线106的同时和在连续的软线106的段120沿印刷路径122沉积之后,以控制的速率递送预定的或主动确定的量的固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124以至少部分地固化至少连续的软线106的段120的部分124。本段的前述主题表征本公开内容的实例105。
因此,可以执行方法300以由至少复合材料制造复合零件102,所述复合材料包括光聚合物树脂组件110并且其当复合零件102正在被制造时,或原位时,通过固化能量118至少进一步部分地固化。由于以控制的速率递送预定的或主动确定的量的固化能量118,可以在复合零件102的制造期间的任何给定时间关于段120的部分124建立期望水平或程度的固化。例如,如本文所讨论的,在一些实施例中,在复合零件102的制造期间固化一部分124——其大于或小于另一部分124——可以是期望的。而且,可以执行方法300以制造复合零件102,其中连续的软线106贯穿复合零件102以期望的和/或预定的取向定向,诸如以限定复合零件102的期望性质。
方法300可以由系统100执行。
参考例如图1,连续的软线106包括预浸渍复合材料。本段的前述主题表征本公开内容的实例106,其中实例106还包括上述的根据实例105的主题。
因为连续的软线106包括预浸渍复合材料,所以连续的软线106的组件部分,即非树脂组件108和光聚合物树脂组件110,可以作为复合零件102的连续的源材料,被朝向印刷路径122推进。而且,当正形成复合零件102时,预浸渍复合材料的天然粘性可以促进通过执行方法300正沉积的层之间的粘附。
参考例如图1-3,非树脂组件108包括纤维、碳纤维、玻璃纤维、合成有机纤维、芳纶纤维、天然纤维、木质纤维、硼纤维、碳化硅纤维、光学纤维、纤维丛、纤维丝束、纤维织物、丝、金属丝、导丝或丝丛中的一种或多种。本段的前述主题表征本公开内容的实例107,其中实例107还包括上述的根据实例105或106中任一项的主题。
在连续的软线106中包括一种或多种纤维允许选择复合零件102的期望的性质。而且,选择具体的纤维材料和/或选择具体的纤维构型(例如,丛、丝束和/或织物)可以允许精确地选择复合零件102的期望的性质。复合零件102的实例性质包括强度、刚度、挠性、硬度、导电性、导热性等。非树脂组件108不限于指定的实例,并且可以使用其它类型的非树脂组件108。
参考例如图1,光聚合物树脂组件110包括紫外光光聚合物树脂、可见光光聚合物树脂、红外光光聚合物树脂或X-射线光聚合物树脂中的至少一种。本段的前述主题表征本公开内容的实例108,其中实例108还包括上述的根据实例105-107中任一项的主题。
可以选择紫外光光聚合物树脂、红外光光聚合物树脂或X-射线光聚合物树脂,以便避免通过可见光的非故意固化,和/或允许精确地引导固化能量118至连续的软线106的段120的部分124。在另一方面,可以选择可见光光聚合物,以便可以使用可见光形式的固化能量118来固化部分124。
参考例如图1和4且具体参考图32,(方框302)沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120包括(方框306)抵靠自身分层敷设(layer)连续的软线106,以增材制造复合零件102。本段的前述主题表征本公开内容的实例109,其中实例109还包括上述的根据实例105-108中任一项的主题。
通过抵靠其自身分层敷设连续的软线106,可以通过执行方法300制造三维复合零件102。
因此,方法300可以被描述为3-D打印方法和/或增材制造方法。
参考例如图1且具体参考图32,(方框302)沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120包括(方框308)以预定的模式沉积连续的软线106以选择性地控制复合零件102的一个或多个物理特性。本段的前述主题表征本公开内容的实例110,其中实例110还包括上述的根据实例105-109中任一项的主题。
通过控制复合零件102的一个或多个物理特性,当与通过传统的复合材料敷设方法制造的类似零件相比时,可以使用更少的总材料和/或可以减小具体零件的尺寸。
例如,与由复合材料的平面层片的多个层构建的复合零件相比,可以制造复合零件102,使得连续的软线106的取向并且因而非树脂组件108的取向产生期望的性质。例如,如果零件包括洞,则通常可以以围绕洞的同心圆或螺旋布置连续的软线,这导致连续的软线在洞的边界处没有或几乎没有中断。结果,与通过传统的复合材料敷设方法构建的类似零件相比,该零件的强度在洞的周围显著地更大。此外,该零件在洞的边界处可以更少地遭受裂纹和其扩展。而且,由于在洞的周围的期望的性质,当与通过传统的复合材料敷设方法构建的类似零件相比时,该零件的总厚度、体积和/或质量可以减小,同时实现期望的性质。
一般地参考图1且具体地参考如图32,(方框302)沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120或(方框304)以控制的速率递送预定的或主动确定的量的固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124中的至少一种在复合零件102的不同位置处提供不同的物理特性。本段的前述主题表征本公开内容的实例111,其中实例111还包括上述的根据实例105-110中任一项的主题。
可以选择连续的软线106的受控沉积和/或固化能量118的受控递送以在复合零件102的不同位置处得到期望的物理特性。例如,在复合零件102的制造期间固化连续的软线106的一部分——其大于或小于连续的软线106的另一部分——可以是期望的。在一些应用中,较少的固化部分可以是期望的,使得其随后可以被后续过程加工,比如移除材料和/或添加结构或其它组件至复合零件102。
参考例如图1,物理特性包括强度、刚度、挠性或硬度中的至少一种。本段的前述主题表征本公开内容的实例112,其中实例112还包括上述的根据实例111的主题。
可以选择这些物理特性中的每一种用于特定的目的。例如,在复合零件——与复合零件的其余部分相比,在使用中复合零件在其子零件上接收显著的扭矩——中,与复合零件的其它部分相比具有较低刚度和/或较高挠性的这样的子零件可以是期望的。另外地,出于多种原因,取决于复合零件102的具体应用,与复合零件102的其它部分相比使子零件具有更大的强度可以是期望的。
参考例如图1和4且具体参考图32,(方框304)以控制的速率递送预定的或主动确定的量的固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124包括(方框310)当第一层140正在被沉积时部分地固化连续的软线106的段120的第一层140和当第二层142正抵靠第一层140沉积时进一步固化第一层140。本段的前述主题表征本公开内容的实例113,其中实例113还包括上述的根据实例105-112中任一项的主题。
通过当正沉积第一层140时仅部分地固化第一层140,第一层140可以保持发粘或者粘性,从而当第二层142抵靠第一层140被沉积时,促进第二层142抵靠第一层140粘附。然后,当第二层142正被部分地固化时,第一层140进一步固化,以便抵靠第二层142沉积后继层,诸如此类。
参考例如图1和4且具体参考图32,(方框304)以控制的速率递送预定的或主动确定的量的固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124包括(方框312)当第一层140正在被沉积时部分地固化连续的软线106的段120的第一层140和当第二层142正抵靠第一层140沉积时完全固化第一层140。本段的前述主题表征本公开内容的实例114,其中实例114还包括上述的根据实例105-112中任一项的主题。
再次,通过当正沉积第一层140时仅部分地固化第一层140,第一层140可以保持发粘或者粘性,从而当第二层142抵靠第一层140被沉积时,促进第二层142抵靠第一层140粘附。然而,根据该实例114,当第二层142正部分地固化时第一层140被完全地固化。
参考例如图1且具体参考图32,(方框304)以控制的速率递送预定的或主动确定的量的固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124包括(方框314)固化小于整体的复合零件102。本段的前述主题表征本公开内容的实例115,其中实例115还包括上述的根据实例105-114中任一项的主题。
在一些应用中,较少的固化部分可以是期望的,使得其随后可以被后续过程加工,比如移除材料和/或添加结构或其它组件至复合零件102。
参考例如图1,和具体地参考图32,方法300进一步包括(方框316)限制性地固化至少复合零件102的部分。本段的前述主题表征本公开内容的实例116,其中实例116还包括上述的根据实例105-114中任一项的主题。
再次,在一些应用中,较少的固化部分可以是期望的,使得其随后可以被后续过程加工,比如移除材料和/或添加结构或其它组件至复合零件102,并且较少的固化部分可以由固化过程的限制造成。
参考例如图1且具体参考图32,(方框317)限制性地固化复合零件102的部分以促进该部分的后续加工。本段的前述主题表征本公开内容的实例117,其中实例117还包括上述的根据实例116的主题。
对复合零件102的后续加工可以是期望的,比如移除材料和/或添加结构或其它组件至复合零件102。
参考例如图1且具体参考图32,(方框304)以控制的速率递送预定的或主动确定的量的固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124包括(方框318)选择性地改变固化能量118的递送速率或递送持续时间中的至少一个以给予不同的物理特性至复合零件102。本段的前述主题表征本公开内容的实例118,其中实例118还包括上述的根据实例105-117中任一项的主题。
通过给予复合零件102不同的物理特性,可以使用具有与其它子零件不同的期望性质的子零件制造定制的复合零件102。
参考例如图1,不同的物理特性包括强度、刚度、挠性或硬度中至少一种。本段的前述主题表征本公开内容的实例119,其中实例119还包括上述的根据实例118的主题。
如所提到的,可以选择这些性质中的每一种用于特定的目的。例如,在复合零件102——与复合零件102的其余部分相比,在使用中复合零件102在其子零件上接收显著的扭矩——中,与复合零件102的其它部分相比具有较低刚度和/或较高挠性的这样的子零件可以是期望的。另外地,出于多种原因,取决于复合零件102的具体应用,与复合零件102的其它部分相比使子零件具有更大的强度可以是期望的。
参考例如图1、10-14、和21-23且具体参考图32,方法300进一步包括,(方框320)与沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120同时地,在沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120之后压实至少连续的软线106的段120的分段180。本段的前述主题表征本公开内容的实例120,其中实例120还包括上述的根据实例105-119中任一项的主题。
在方法300的执行期间压实连续的软线106的分段180促进在方法300的执行期间沉积的连续的软线106的相邻层之间的粘附。
参考例如图1和11且具体参考图32,(方框320)在沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120后压实至少连续的软线106的段120的分段180包括(方框322)给予期望的横截面形状至连续的软线106的段120。本段的前述主题表征本公开内容的实例121,其中实例121还包括上述的根据实例120的主题。
在一些应用中,当连续的软线106被沉积时,给予预定的横截面形状至连续的软线106可以是期望的。
参考例如图1、10、和21且具体参考图32,方法300进一步包括,(方框324)与沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120同时地,在沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120后粗化至少连续的软线106的段120的分段194。本段的前述主题表征本公开内容的实例122,其中实例122还包括上述的根据实例105-121中任一项的主题。
粗化连续的软线106的分段194增加其表面积,并且有助于在方法300的执行期间抵靠其沉积的连续的软线106的后继层的粘附。
参考例如图1和21且具体参考图32,方法300进一步包括,(方框326)与粗化至少连续的软线106的段120的分段194同时地,收集由粗化至少连续的软线106的段120的分段194造成的碎片。本段的前述主题表征本公开内容的实例123,其中实例123还包括上述的根据实例122的主题。
收集由粗化分段194造成的碎片避免了光聚合物树脂组件110的不需要的、松散的颗粒陷入连续的软线106的相邻的沉积层之间,这否则可导致复合零件102的不需要的性质。
参考例如图1和21且具体参考图32,方法300进一步包括,(方框328)与粗化至少连续的软线106的段120的分段194同时地,分散由粗化至少连续的软线106的段120的分段194造成的碎片。本段的前述主题表征本公开内容的实例124,其中实例124还包括上述的根据实例122的主题。
分散由粗化分段194造成的碎片避免了光聚合物树脂组件110的不需要的、松散的颗粒陷入连续的软线106的相邻的沉积层之间,这否则可以导致复合零件102的不需要的性质。
参考例如图1、15-18、21、30、和31且具体参考图32,方法300进一步包括(方框330)选择性切割连续的软线106。本段的前述主题表征本公开内容的实例125,其中实例125还包括上述的根据实例105-124中任一项的主题。
在执行方法300期间选择性地切割连续的软线106允许在复合零件102上的不同的位置中停止和开始连续的软线106。
参考例如图1、15-18、21、30和31且具体参考图32,(方框302)与沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120同时地(方框331)选择性地切割连续的软线106。本段的前述主题表征本公开内容的实例126,其中实例126还包括上述的根据实例125的主题。
同时地切割和递送连续的软线106提供了连续的软线106沿印刷路径122的受控沉积。
参考例如图1且具体参考图32,方法300进一步包括,(方框332)与以控制的速率递送预定的或主动确定的量的固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124同时地,在段120离开递送导向器112之后至少部分地保护至少连续的软线106的段120的部分124免于氧化。本段的前述主题表征本公开内容的实例127,其中实例127还包括上述的根据实例105-126中任一项的主题。
保护部分124免于氧化可以促进部分124的随后的和/或同时的固化。
参考例如图1且具体参考图32,(方框333)利用保护气221至少部分地保护至少连续的软线106的段120的部分124免于氧化。本段的前述主题表征本公开内容的实例128,其中实例128还包括上述的根据实例127的主题。
再次,保护部分124免于氧化可以促进部分124的随后的和/或同时的固化。
参考例如图1且具体参考图32,方法300进一步包括,(方框334)与沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120同时地,检测复合零件102中的缺陷。本段的前述主题表征本公开内容的实例129,其中实例129还包括上述的根据实例105-128中任一项的主题。
检测段120中的缺陷允许在完成复合零件102之前选择性地废弃具有缺陷的复合零件102。因此,可以浪费更少的材料。而且,在连续的软线106的后继层将缺陷遮掩或隐藏在视野外之前,可以检测否则将隐藏于多种类型的缺陷检测器的视野外的缺陷。
参考例如图1且具体参考图32,(方框302)沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120包括(方框336)在牺牲层上沉积至少连续的软线106的段120的部分。本段的前述主题表征本公开内容的实例130,其中实例130还包括上述的根据实例105-129中任一项的主题。
使用牺牲层可以允许在半空中沉积连续的软线106的初始层,而不需要用于初始层的最初沉积的外部模具、表面114或其它刚性结构。即,牺牲层可以成为不牺牲的随后沉积层的外部模具。
参考例如图1且具体参考图32,方法300进一步包括(方框338)移除牺牲层以形成复合零件102。本段的前述主题表征本公开内容的实例131,其中实例131还包括上述的根据实例130的主题。
移除牺牲层导致复合零件102处于期望的状态,其可以是完成的状态或可以是由在完成方法300后的过程随后操作的状态。
参考例如图1且具体参考图32,方法300进一步包括(方框340)沿印刷路径122沉积连续的软线106A的段120A。本段的前述主题表征本公开内容的实例132,其中实例132还包括上述的根据实例105-131中任一项的主题。
换句话说,在执行方法300期间可以使用不同构型的连续的软线106。
例如,不同的连续的软线106的不同性质可以选择用于复合零件102的不同的子零件。例如,连续的软线106可以包括非树脂组件108,其包括用于复合零件102的显著部分的碳纤维,但是连续的软线106可以包括非树脂组件108,其包括用于另一部分的铜布线(wiring),以限定用于连接至电气组件的完整的电气路径。另外地或可选地,与选择用于复合零件102的内部部分的非树脂组件108不同的非树脂组件108可以被选择用于复合零件102的外表面。多种其它实例也在实例132的范围内。
参考例如图1,连续的软线106A不同于在非树脂组件108或光聚合物树脂组件110的至少一种中的连续的软线106。本段的前述主题表征本公开内容的实例133,其中实例133还包括上述的根据实例132的主题。
在执行方法300期间不同的非树脂组件108和/或光聚合物树脂组件110允许利用贯穿复合零件102的不同的和期望的性质制造定制的复合零件102。
参考例如图1、8和21-29且具体参考图32,(方框302)沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120包括(方框342)推动连续的软线106通过递送导向器112。本段的前述主题表征本公开内容的实例134,其中实例134还包括上述的根据实例105-133中任一项的主题。
通过推动连续的软线106通过递送导向器112,可以将递送导向器112放置在推动连续的软线106的动力源——比如本文中的进给机构104——的下游。结果,这样的动力源不干扰连续的软线106的沉积,并且在方法300的执行期间可以更容易地以复杂的三维模式操作递送导向器112。
参考例如图1-8、12和19-29且具体参考图33,公开了增材制造复合零件102的方法400。方法400包括(方框402)推动连续的软线106通过递送导向器112。连续的软线106包括非树脂组件108和部分固化的光聚合物树脂组件110。方法400进一步包括(方框404)沿印刷路径122经由递送导向器112沉积连续的软线106的段120。方法400还包括(方框405)递送固化能量118至少至沿印刷路径122沉积的连续的软线106的段120的部分124。本段的前述主题表征本公开内容的实例135。
因此,可以执行方法400以由至少复合材料制造复合零件102,该复合材料包括光聚合物树脂组件110并在复合零件102被制造的同时或在原位时由固化能量118至少部分地进一步固化。通过推动连续的软线106通过递送导向器112,可以放置递送导向器112在推动连续的软线的动力源——诸如本文中的进给机构104——的下游。结果,这样的动力源不干扰连续的软线106的沉积,并且在方法400的执行期间可以更容易地以复杂的三维模式操作递送导向器112。
参考例如图1-7、12和19-26且具体参考图33,(方框415)当朝向印刷路径122推动连续的软线106通过递送导向器112时和在沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120之后,递送固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124。本段的前述主题表征本公开内容的实例136,其中实例136还包括上述的根据实例135的主题。
同时的固化和推动导致复合零件102的原位固化,并且随后的固化——诸如在高压釜中——可以不是必须的。
参考例如图1-7、12、和19-26且具体参考图33,(方框405)递送固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124包括(方框406)在朝向印刷路径122推进连续的软线106的同时和在沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120之后,以控制的速率递送预定的或主动确定的量的固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124,以至少部分地固化至少连续的软线106的段120的部分124。本段的前述主题表征本公开内容的实例137,其中实例137还包括上述的根据实例135或136中任一项的主题。
由于以控制的速率递送预定的或主动确定的量的固化能量118,可以在复合零件102的制造期间的任何给定时间关于段120的部分124建立期望水平或程度的固化。例如,如本文所讨论的,在一些实施例中,在复合零件102的制造期间固化一部分124——其大于或小于另一部分124——可以是期望的。
参考例如图1和4且具体参考图33,(方框406)以控制的速率递送预定的或主动确定的量的固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124包括(方框408)当第一层140正在被沉积时部分地固化连续的软线106的段120的第一层140和当第二层142正抵靠第一层140沉积时进一步固化第一层140。本段的前述主题表征本公开内容的实例138,其中实例138还包括上述的根据实例137的主题。
通过当正沉积第一层140时仅部分地固化第一层140,第一层140可以保持发粘或者粘性,从而当第二层142抵靠第一层140被沉积时,促进第二层142抵靠第一层140粘附。然后,当第二层142正被部分地固化时,第一层140进一步固化,以便抵靠第二层142沉积后继层,诸如此类。
参考例如图1和4且具体参考图33,(方框406)以控制的速率递送预定的或主动确定的量的固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124包括(方框410)当第一层140正在被沉积时部分地固化连续的软线106的段120的第一层140和当第二层142正抵靠第一层140沉积时完全固化第一层140。本段的前述主题表征本公开内容的实例139,其中实例139还包括上述的根据实例137或138中任一项的主题。
再次,通过当正沉积第一层140时仅部分地固化第一层140,第一层140可以保持发粘或者粘性,从而当第二层142抵靠第一层140被沉积时,促进第二层142抵靠第一层140粘附。然而,根据该实例139,当第二层142正部分地固化时第一层140被完全地固化。
参考例如图1且具体参考图33,(方框406)以控制的速率递送预定的或主动确定的量的固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124包括(方框412)固化小于整体的复合零件102。本段的前述主题表征本公开内容的实例140,其中实例140还包括上述的根据实例137-139中任一项的主题。
在一些应用中,较少的固化部分可以是期望的,使得其随后可以被后续过程加工,比如移除材料和/或添加结构或其它组件至复合零件102。
参考例如图1且具体参考图33,(方框406)以控制的速率递送预定的或主动确定的量的固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124包括(方框414)选择性地改变固化能量118的递送速率或递送持续时间中的至少一个以给予不同的物理特性至复合零件102。本段的前述主题表征本公开内容的实例141,其中实例141还包括上述的根据实例137-140中任一项的主题。
通过给予复合零件102不同的物理特性,可以使用具有与其它子零件不同的期望性质的子零件制造定制的复合零件102。
参考例如图1,不同的物理特性包括强度、刚度、挠性、或硬度中的至少一种。本段的前述主题表征本公开内容的实例142,其中实例142还包括上述的根据实例141的主题。
如所提到的,可以选择这些性质中的每一种用于特定的目的。例如,在复合零件102——与复合零件102的其余部分相比,在使用中复合零件102在其子零件上接收显著的扭矩——中,与复合零件102的其它部分相比具有较低刚度和/或较高挠性的这样的子零件可以是期望的。另外地,出于多种原因,取决于复合零件102的具体应用,与复合零件102的其它部分相比使子零件具有更大的强度可以是期望的。
参考例如图1,连续的软线106包括预浸渍复合材料。本段的前述主题表征本公开内容的实例143,其中实例143还包括上述的根据实例135-142中任一项的主题。
因为连续的软线106包括预浸渍复合材料,所以连续的软线106的组件部分,即非树脂组件108和光聚合物树脂组件110,可以作为复合零件102的连续的源材料,被朝向印刷路径122推进。而且,当正形成复合零件102时,预浸渍复合材料的天然粘性可以促进通过执行方法400正沉积的层之间的粘附。
参考例如图1-3,非树脂组件108包括纤维、碳纤维、玻璃纤维、合成有机纤维、芳纶纤维、天然纤维、木质纤维、硼纤维、碳化硅纤维、光学纤维、纤维丛、纤维丝束、纤维织物、丝、金属丝、导丝或丝丛中的一种或多种。本段的前述主题表征本公开内容的实例144,其中实例144还包括上述的根据实例135-143中任一项的主题。
在连续的软线106中包括一种或多种纤维允许选择复合零件102的期望的性质。而且,选择具体的纤维材料和/或选择具体的纤维构型(例如,丛、丝束和/或织物)可以允许精确地选择复合零件102的期望的性质。复合零件102的实例性质包括强度、刚度、挠性、硬度、导电性、导热性等。非树脂组件108不限于指定的实例,并且可以使用其它类型的非树脂组件108。
参考例如图1,光聚合物树脂组件110包括紫外光光聚合物树脂、可见光光聚合物树脂、红外光光聚合物树脂或X-射线光聚合物树脂中的至少一种。本段的前述主题表征本公开内容的实例145,其中实例145还包括上述的根据实例135-144中任一项的主题。
可以选择紫外光光聚合物树脂、红外光光聚合物树脂或X-射线光聚合物树脂,以便避免通过可见光的非故意固化,和/或允许精确地引导固化能量118至连续的软线106的段120的部分124。在另一方面,可以选择可见光光聚合物,以便可以使用可见光形式的固化能量118来固化部分124。
参考例如图1和4且具体参考图33,(方框404)沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120包括(方框416)抵靠自身分层敷设连续的软线106,以增材制造复合零件102。本段的前述主题表征本公开内容的实例146,其中实例146还包括上述的根据实例135-145中任一项的主题。
通过抵靠其自身分层敷设连续的软线106,可以通过执行方法400制造三维复合零件102。
参考例如图1且具体参考图33,(方框404)沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120包括(方框418)以预定的模式沉积连续的软线106以选择性地控制复合零件102的一个或多个物理特性。本段的前述主题表征本公开内容的实例147,其中实例147还包括上述的根据实例135-146中任一项的主题。
通过控制复合零件102的一个或多个物理特性,当与通过传统的复合材料敷设方法制造的类似零件相比时,可以使用更少的总材料和/或可以减小具体零件的尺寸。
例如,与由复合材料的平面层片的多个层构建的复合零件相比,可以制造复合零件102,使得连续的软线106的取向并且因而非树脂组件108的取向产生期望的性质。例如,如果零件包括洞,则通常可以以围绕洞的同心圆或螺旋布置连续的软线,这导致连续的软线106在洞的边界处没有或几乎没有中断。结果,与通过传统的复合材料敷设方法构建的类似零件相比,该零件的强度在洞的周围显著地更大。此外,该零件在洞的边界处可以更少地遭受裂纹和其扩展。而且,由于在洞的周围的期望的性质,当与通过传统的复合材料敷设方法构建的类似零件相比时,该零件的总厚度、体积和/或质量可以减小,同时实现期望的性质。
参考例如图1且具体参考图33,(方框404)沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120或(方框405)递送固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124中的至少一种在复合零件102的不同位置处提供不同的物理特性。本段的前述主题表征本公开内容的实例148,其中实例148还包括上述的根据实例135-147中任一项的主题。
再次,出于各种原因和应用,制造在不同位置具有不同性质的复合零件102可以是期望的。
参考例如图1,所述物理特性包括强度、刚度、挠性或硬度中的至少一种。本段的前述主题表征本公开内容的实例149,其中实例149还包括上述的根据实例148的主题。
可以选择这些性质中的每一种用于特定的目的。例如,在复合零件——与复合零件的其余部分相比,在使用中复合零件在其子零件上接收显著的扭矩——中,与复合零件的其它部分相比具有较低刚度和/或较高挠性的这样的子零件可以是期望的。另外地,出于多种原因,取决于复合零件102的具体应用,与复合零件102的其它部分相比使子零件具有更大的强度可以是期望的。
参考例如图1且具体参考图33,方法400进一步包括(方框420)限制性地固化至少复合零件102的部分。本段的前述主题表征本公开内容的实例150,其中实例150还包括上述的根据实例135-149中任一项的主题。
再次,在一些应用中,较少的固化部分可以是期望的,使得其随后可以被后续过程加工,比如移除材料和/或添加结构或其它组件至复合零件102,并且较少的固化部分可以由固化过程的限制造成。
参考例如图1且具体参考图33,(方框420)限制性地固化复合零件102的部分以促进该部分的后续加工。本段的前述主题表征本公开内容的实例151,其中实例151还包括上述的根据实例150的主题。
对复合零件102的后续加工可以是期望的,比如移除材料和/或添加结构或其它组件至复合零件102。
参考例如图1、10-14和21-23且具体参考图33,方法400进一步包括,(方框422)与沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120同时地,在沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120之后压实至少连续的软线106的段120的分段180。本段的前述主题表征本公开内容的实例152,其中实例152还包括上述的根据实例135-151中任一项的主题。
在方法400的执行期间压实连续的软线106的分段180促进在方法400的执行期间沉积的连续的软线106的相邻层之间的粘附。
参考例如图1和11且具体参考图33,(方框422)在沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120之后,压实至少连续的软线106的段120的分段180包括(方框424)给予期望的横截面形状至连续的软线106的段120。本段的前述主题表征本公开内容的实例153,其中实例153还包括上述的根据实例152的主题。
在一些应用中,当连续的软线106被沉积时,给予预定的横截面形状至连续的软线106可以是期望的。
参考例如图1、10和21且具体参考图33,方法400进一步包括,(方框426)与沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120同时地,在沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120后粗化至少连续的软线106的段120的分段194。本段的前述主题表征本公开内容的实例154,其中实例154还包括上述的根据实例135-153中任一项的主题。
粗化连续的软线106的分段194增加其表面积,并且有助于在方法400的执行期间抵靠其沉积的连续的软线106的后继层的粘附。
参考例如图1和21且具体参考图33,方法400进一步包括,(方框428)与粗化至少连续的软线106的段120的分段194同时地,收集由粗化至少连续的软线106的段120的分段194造成的碎片。本段的前述主题表征本公开内容的实例155,其中实例155还包括上述的根据实例154的主题。
收集由粗化分段194造成的碎片避免了光聚合物树脂组件110的不需要的、松散的颗粒陷入连续的软线106的相邻的沉积层之间,这否则可导致复合零件102的不需要的性质。
参考例如图1和21且具体参考图33,方法400进一步包括,(方框430)与粗化至少连续的软线106的段120的分段194同时地,分散由粗化至少连续的软线106的段120的分段194造成的碎片。本段的前述主题表征本公开内容的实例156,其中实例156还包括上述的根据实例154或155中任一项的主题。
分散由粗化分段194造成的碎片避免了光聚合物树脂组件110的不需要的、松散的颗粒陷入连续的软线106的相邻的沉积层之间,这否则可以导致复合零件102的不需要的性质。
参考例如图1、15-18、21、30和31且具体参考图33,方法400进一步包括(方框432)选择性地切割连续的软线106。本段的前述主题表征本公开内容的实例157,其中实例157还包括上述的根据实例135-156中任一项的主题。
在执行方法400期间选择性地切割连续的软线106允许在复合零件102上的不同的位置中停止和开始连续的软线106。
参考例如图1、15-18、21、30和31且具体参考图33,(方框404)与沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120同时地,(方框433)选择性地切割连续的软线106。本段的前述主题表征本公开内容的实例158,其中实例158还包括上述的根据实例157的主题。
同时地切割和递送连续的软线106提供了连续的软线106沿印刷路径122的受控沉积。
参考例如图1且具体参考图33,方法400进一步包括,(方框434)与递送固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124同时地,在段120离开递送导向器112之后至少部分地保护至少连续的软线106的段120的部分124免于氧化。本段的前述主题表征本公开内容的实例159,其中实例159还包括上述的根据实例135-158中任一项的主题。
保护部分124免于氧化可以促进部分124的随后的和/或同时的固化。
参考例如图1且具体参考图33,(方框435)利用保护气221至少部分地保护至少连续的软线106的段120的部分124免于氧化。本段的前述主题表征本公开内容的实例160,其中实例160还包括上述的根据实例159的主题。
再次,保护部分124免于氧化可以促进部分124的随后的和/或同时的固化。
参考例如图1且具体参考图33,方法400进一步包括,(方框436)与沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120同时地,检测复合零件102中的缺陷。本段的前述主题表征本公开内容的实例161,其中实例161还包括上述的根据实例135-160中任一项的主题。
检测段120中的缺陷允许在完成复合零件102之前选择性地废弃具有缺陷的复合零件102。因此,可以浪费更少的材料。而且,在连续的软线106的后继层将缺陷遮掩或隐藏在视野外之前,可以检测否则将隐藏于多种类型的缺陷检测器的视野外的缺陷。
参考例如图1且具体参考图33,(方框404)沿印刷路径122沉积连续的软线106的段120包括(方框438)在牺牲层上沉积至少连续的软线106的段120的部分。本段的前述主题表征本公开内容的实例162,其中实例162还包括上述的根据实例135-161中任一项的主题。
使用牺牲层可以允许在半空中沉积连续的软线106的初始层,而不需要用于初始层的最初沉积的外部模具、表面114或其它刚性结构。即,牺牲层可以成为不牺牲的随后沉积层的外部模具。
参考例如图1且具体参考图33,方法400进一步包括(方框440)移除牺牲层以形成复合零件102。本段的前述主题表征本公开内容的实例163,其中实例163还包括上述的根据实例162的主题。
移除牺牲层导致复合零件102处于期望的状态,其可以是完成的状态或可以是由在完成方法400后的过程随后操作的状态。
参考例如图1且具体参考图33,方法400进一步包括(方框442)沿印刷路径122沉积连续的软线106A的段120A。本段的前述主题表征本公开内容的实例164,其中实例164还包括上述的根据实例135-163中任一项的主题。
换句话说,在执行方法400期间可以使用不同构型的连续的软线106。
例如,不同的连续的软线106的不同性质可以选择用于复合零件102的不同的子零件。例如,连续的软线106可以包括非树脂组件108,其包括用于复合零件102的显著部分的碳纤维,但是连续的软线106可以包括非树脂组件108,其包括用于另一部分的铜布线,以限定用于连接至电气组件的完整的电气路径。另外地或可选地,与选择用于复合零件102的内部部分的非树脂组件108不同的非树脂组件108可以被选择用于复合零件102的外表面。多种其它实例也在实例164的范围内。
参考例如图1,连续的软线106A不同于在非树脂组件108或光聚合物树脂组件110的至少一种中的连续的软线106。本段的前述主题表征本公开内容的实例165,其中实例165还包括上述的根据实例164的主题。
在执行方法400期间不同的非树脂组件108和/或光聚合物树脂组件110允许利用贯穿复合零件102的不同的和期望的性质制造定制的复合零件102。
本公开内容的实例可以在如图34中显示的航空器制造和服务方法1100和如图35中显示的航空器1102的背景下描述。在生产前期间,说明性方法1100可以包括航空器1102的规格和设计(方框1104)以及材料采购(方框1106)。在生产期间,可以进行航空器1102的组件和子部件制造(方框1108)以及系统集成(方框1110)。其后,航空器1102可以在投入运行(方框1114)前经历鉴定和交付(方框1112)。运行的同时,航空器1102可以安排进行日常维护和保养(方框1116)。日常维护和保养可以包括对航空器1102的一个或多个系统进行改装、重新配置、整修等。
说明性方法1100的过程中的每个可以由系统集成商、第三方和/或操作者——例如客户——执行或实施。出于本描述的目的,系统集成商可以包括但不限于任何数目的航空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目的销售商、分包商和供应商;并且操作者可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
如图35中所示,由说明性方法1100生产的航空器1102可以包括机身1118以及多个高级系统1120和内部1122。高级系统1120的实例包括推进系统1124、电气系统1126、液压系统1128和环境系统1130中的一个或多个。可以包括任何数目的其它系统。虽然显示了航天实例,但是本文公开的原理可以应用至其它工业,比如汽车工业。因此,除航空器1102之外,本文公开的原理也可以应用至其它交通工具,例如陆上交通工具、海上交通工具、太空交通工具等。
可以在制造和服务方法1100的任何一个或多个阶段期间采用本文显示或描述的设备(一个或多个)和方法(一个或多个)。例如,对应于组件和子部件制造(方框1108)的组件和子部件可以以与当航空器1102在运行(方框1114)同时生产的组件或子部件类似的方式装配或制造。同样,可以在生产阶段1108和1110期间利用设备(一个或多个)、方法(一个或多个)、或其组合的一个或多个实例,例如,通过大幅地加快航空器1102的组装或降低航空器1102的成本。类似地,可以利用设备或方法实现的一个或多个实例或其组合,例如但不限于,航空器1102在运行中(方框1114)和/或在维护和保养(方框1116)期间的同时。
本文公开的设备(一个或多个)和方法(一个或多个)的不同的实例包括多种组件、特征和功能。应当理解,本文公开的设备(一个或多个)和方法(一个或多个)的多个实例可以包括以任意组合在本文公开的设备(一个或多个)和方法(一个或多个)的任何其它实例的任何组件、特征和功能,并且所有这些可能性都意欲在本公开内容的范围内。
具有在上述描述和相关附图中呈现的教导益处的本公开内容所属领域的技术人员将想到在本文陈述的实例的许多修改。
因此,应当理解,本公开内容不限于阐明的具体的实例,并且修改和其它实例意欲包括在所附权利要求的范围内。而且,虽然上述描述和相关附图在元件和/或功能的某些说明性组合的背景下描述了本公开内容的实例,但是应当领会,元件和/或功能的不同的组合可以由可选的实施提供,而不背离所附权利要求的范围。因此,所附权利要求中括号内的附图标记仅出于说明性的目的呈现,并且不意欲将要求保护的主题限制为本公开内容中提供的具体实例。
Claims (20)
1.增材制造复合零件(102)的系统(100),所述系统(100)包括:
递送导向器(112)和表面(114),其至少一个相对于另一个是可移动的,其中:
所述递送导向器(112)配置为沿印刷路径(122)沉积至少连续的软线(106)的段(120),其中所述印刷路径(122)相对于所述表面(114)是静止的,和
所述连续的软线(106)包括非树脂组件(108)和部分固化的光聚合物树脂组件(110);
进给机构(104),其配置为推动所述连续的软线(106)通过所述递送导向器(112);和
固化能量(118)的来源(116),其中所述来源(116)配置为在所述连续的软线(106)的所述段(120)离开所述递送导向器(112)之后递送所述固化能量(118)至少至所述连续的软线(106)的所述段(120)的部分(124)。
2.根据权利要求1所述的系统(100),其中所述连续的软线(106)包括预浸渍复合材料,和所述连续的软线(106)的所述非树脂组件(108)包括纤维、碳纤维、玻璃纤维、合成有机纤维、芳纶纤维、天然纤维、木质纤维、硼纤维、碳化硅纤维、光学纤维、纤维丛、纤维丝束、纤维织物、丝、金属丝、导丝或丝丛中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的系统(100),进一步包括所述连续的软线(106)的起源(126)。
4.根据权利要求1或2中任一项所述的系统(100),其中所述固化能量(118)的所述来源(116)配置为当所述递送导向器(112)或所述表面(114)中的至少一个相对于另一个移动时追随所述递送导向器(112)。
5.根据权利要求1或2中任一项所述的系统(100),其中所述固化能量(118)的所述来源(116)配置为递送与所述连续的软线(106)的所述段(120)交叉的所述固化能量(118)的环(148)。
6.根据权利要求1或2中任一项所述的系统(100),进一步包括表面粗化机(144),其中所述固化能量(118)的所述来源(116)配置为在利用所述表面粗化机(144)磨损所述部分(124)的表面之前,递送所述固化能量(118)至少至所述连续的软线(106)的所述段(120)的所述部分(124)。
7.根据权利要求1或2中任一项所述的系统(100),其中:
所述递送导向器(112)包括线通道(154),所述连续的软线(106)通过其被递送至所述印刷路径(122);
所述递送导向器(112)的所述线通道(154)具有入口(170);
所述进给机构(104)配置为推动所述连续的软线(106)通过所述线通道(154);
所述进给机构(104)包括支撑框架(156)和具有各自的转动轴(159)的相对辊(157);
所述相对辊(157)被转动地连接至所述支撑框架(156);
所述相对辊(157)配置为接合所述连续的软线(106)的相对侧;和
所述相对辊(157)配置为选择性地转动以推动所述连续的软线(106)通过所述线通道(154)。
8.根据权利要求7所述的系统(100),其中:
所述进给机构(104)进一步包括马达(162),其可操作地至少连接至所述相对辊(157)中的一个并配置为选择性地转动所述相对辊(157)中的至少一个,
所述相对辊(157)包括驱动辊(158)和从动辊(160),所述驱动辊(158)可操作地连接至所述马达(162),所述从动辊(160)朝向所述驱动辊(158)偏压以可操作地接合所述连续的软线(106)的相对侧,
所述进给机构(104)进一步包括摇臂(169),
所述摇臂(169)枢转地连接至所述支撑框架(156),
所述从动辊(160)转动地连接至所述摇臂(169),
所述摇臂(169)相对于所述支撑框架(156)偏压,使得所述从动辊(160)朝向所述驱动辊(158)偏压,和
所述摇臂(169)配置为选择性地枢转所述从动辊(160)远离所述驱动辊(158)。
9.根据权利要求7所述的系统(100),其中:
所述递送导向器(112)进一步包括第一端部(163)、第二端部(165)和所述第一端部(163)和所述第二端部(165)之间的接合处(167);和
所述第一端部(163)被成形以与所述相对辊(157)中的一个互补,和所述第二端部(165)被成形以与所述相对辊(157)中的另一个互补。
10.根据权利要求7所述的系统(100),其中所述进给机构(104)进一步包括刮板(172),其与所述相对辊(157)中的至少一个接触以当所述相对辊(157)转动以选择性地平移所述连续的软线(106)进而推动所述连续的软线(106)通过所述线通道(154)时,移除通过所述相对辊(157)和所述连续的软线(106)之间的接合而产生的光聚合物树脂组件110的残留物。
11.根据权利要求1或2中任一项所述的系统(100),进一步包括压实机(138),其中所述固化能量(118)的所述来源(116)配置为在由所述压实机(138)压实之后的位置处递送所述固化能量(118)至少至所述连续的软线(106)的所述段(120)的所述部分(124)。
12.根据权利要求1或2中任一项所述的系统(100),进一步包括压实机(138),其可操作地连接至所述递送导向器(112)并配置为在所述连续的软线(106)的所述段(120)离开所述递送导向器(112)之后至少给予压实力至所述连续的软线(106)的所述段(120)的分段(180),其中所述压实机(138)包括具有压实辊表面(184)的压实辊(182),其配置为在所述连续的软线(106)的所述段(120)离开所述递送导向器(112)之后在至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的所述分段(180)上滚动。
13.根据权利要求1或2中任一项所述的系统(100),进一步包括压实机(138),其可操作地连接至所述递送导向器(112)并配置为在所述连续的软线(106)的所述段(120)离开所述递送导向器(112)之后至少给予压实力至所述连续的软线(106)的所述段(120)的分段(180),其中所述压实机(138)配置为当所述递送导向器(112)或所述表面(114)中的至少一个相对于另一个移动时追随所述递送导向器(112)。
14.根据权利要求1或2中任一项所述的系统(100),进一步包括表面粗化机(144),其可操作地连接至所述递送导向器(112)并配置为在所述连续的软线(106)的所述段(120)离开所述递送导向器(112)之后磨损至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的分段(194)。
15.根据权利要求14所述的系统(100),其中所述表面粗化机(144)配置为当所述递送导向器(112)或所述表面(114)中的至少一个相对于另一个移动时,追随所述递送导向器(112)。
16.根据权利要求14所述的系统(100),进一步包括:
碎片入口(202),其配置为收集使用所述表面粗化机(144)磨损至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的所述分段(194)而造成的碎片。
17.根据权利要求14所述的系统(100),进一步包括加压气体出口(204),其配置为利用加压气体分散通过所述表面粗化机(144)粗化所述连续的软线(106)的所述段(120)而造成的碎片。
18.根据权利要求1或2中任一项所述的系统(100),其中所述递送导向器(112)包括线通道(154),所述连续的软线(106)通过其被递送至所述印刷路径(122),和所述线通道(154)包括出口(206),所述系统(100)进一步包括切割机(208),所述切割机(208)配置为选择性地切割相邻所述出口(206)的所述连续的软线(106)。
19.根据权利要求1或2中任一项所述的系统(100),进一步包括:
保护气出口(220),其配置为在所述段(120)离开所述递送导向器(112)之后通过递送保护气(221)至所述连续的软线(106)的所述段(120)至少部分地保护所述连续的软线(106)的所述段(120)免于氧化;和
枢转臂(152),其相对于所述递送导向器(112)连接,使得当所述递送导向器(112)或所述表面(114)中的至少一个相对于另一个移动时,所述枢转臂(152)追随所述递送导向器(112),其中所述保护气出口(220)可操作地连接至所述枢转臂(152)。
20.根据权利要求1或2中任一项所述的系统(100),进一步包括缺陷检测器(224),其配置为在所述连续的软线(106)的所述段(120)离开所述递送导向器(112)之后检测所述连续的软线(106)的所述段(120)中的缺陷。
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