CN107000317A - 用于增材制造的快速喷嘴冷却 - Google Patents

用于增材制造的快速喷嘴冷却 Download PDF

Info

Publication number
CN107000317A
CN107000317A CN201580064946.7A CN201580064946A CN107000317A CN 107000317 A CN107000317 A CN 107000317A CN 201580064946 A CN201580064946 A CN 201580064946A CN 107000317 A CN107000317 A CN 107000317A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
thermoplastic
nozzle box
nozzle
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201580064946.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107000317B (zh
Inventor
约翰·罗维亚罗
托马斯·霍克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SABIC Global Technologies BV
Original Assignee
SABIC Global Technologies BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SABIC Global Technologies BV filed Critical SABIC Global Technologies BV
Publication of CN107000317A publication Critical patent/CN107000317A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107000317B publication Critical patent/CN107000317B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/321—Feeding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205—Means for applying layers
    • B29C64/209—Heads; Nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/364—Conditioning of environment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes

Abstract

根据本公开的系统、设备和方法配置为用于增材制造。用于增材制造的系统可以包括独立的制造单元、装配线上的系列单元、或具有工作流程自动化特征部的大容量系统，该自动化特征部包括用于将零件运输至构建区域或从构建区域运输零件的传送机、或用于运输零件或调整系统组件的机器人臂。增材制造系统(100)可以包括流量调节器(130)以改变在材料挤出喷嘴盒(171)的前端(150)处或前端(150)内的热塑性材料的温度，例如，使得热塑性材料能够从前端流动或抑制热塑性材料从前端流动。流量调节器可以配置为以指定的温度、速度或体积提供指定的气体或液体。

Description

用于增材制造的快速喷嘴冷却
优先权要求
本申请要求根据35U.S.C.§119(e)于2014年12月1日提交的Roviaro等人的美国临时专利申请序列号62/085,849的题为“RAPID NOZZLE COOLING FOR ADDITIVEMANUFACTURING”的优先权益。
背景技术
增材制造或三维(3D)打印，是一种使用自动化系统制造基于数字模型的实体物体(solid object)的生产技术。通常而言，计算机辅助设计(CAD)建模软件用于创建所需实体物体的数字模型。然后增材制造系统的指令基于该数字模型，例如通过将数字模型虚拟地“切片”成横截面或层来创建。该层就能够在增材制造装置中按照顺序进程形成或沉积来创建物体。
增材制造方法提供了多种优点，包括潜在地减少从设计阶段到原型或商业化阶段的时间段。设计更改可以在整个开发过程中，基于物理原型，而不是仅基于数字模型、或基于由昂贵的生产工具制作的原型来进行。通常而言，是不需要专门的工具的，因为增材制造系统中的相同的挤出头能够用于创建具有多种不同形状、尺寸和造型的复合零件。在一些实例中，增材制造能够用于减少零件库存。使用增材制造，能够根据需要或现场快速制作某些零件。
各种聚合物可以用于增材制造，包括具有不同颜色、分子量、阻燃特性或其它特性的聚合物。一些复合零件使用单丝增材制造技术(例如，在熔融沉积成型(FDM)或熔丝制造(FFF)中)制成。单丝可以包括直径为约0.1至3.0mm的材料股线(material strand)。一些单丝材料可以在热和大气压力下粘合，而产生在股线表面之间具有高度相互作用的复合零件，其中在粘合股线中具有一小部分空隙。
有人已经提出了用于在增材制造系统中调节热塑性材料流动的各种系统和方法。Batchelder等在题为“Apparatus and Method for Thermoplastic extrusion”的美国专利No.6,578,596中提及，在挤出头中从热塑性材料供给歧管延伸到排放口的热塑性流动通道。Batchelder等还提及在供给歧管和排放口之间的中间位置处，使用冷却剂以打开或关闭所述流动通道。Labossiere等在题为“Single-motor Extrusion Head Having MultipleExtrusion Lines”的美国专利No.7,604,470中提及从气流歧管供给冷却空气以冷却所挤出的物料流，以改进与先前沉积的材料的熔合。
发明内容
概述
本发明人已经认识到，除其它问题之外，需要解决的问题包括提高增材制造系统的产量和效率。本发明主题物质可以，例如通过减少两种或更多种不同材料的挤出之间的切换时间，包括减少支撑材料的挤出和模型材料的挤出之间的切换时间来帮助提供该问题的解决方案。本文所述的系统和方法可以用于改变喷嘴盒的前端处或前端内的热塑性材料的温度而减少材料切换时间，或促进另一喷嘴盒过程事件或改变事件，如材料变化或清扫事件。
改变喷嘴盒前端处或前端内的热塑性材料的温度可以改变所述材料的流动特性。例如，当前端中的所述热塑性材料加热到等于或高于所述材料的流动阈值温度(flowthreshold temperature)的温度时，所述热塑性材料可以至少部分液化，并且构建事件可以通过挤出或沉积来自前端的热塑性材料进行。当前端中的所述热塑性材料的温度降低时，热塑性材料可能硬化成基本固体的状态，并且可以停止或抑制来自所述前端的物料流。
在增材制造系统中可以提供一个或多个流量调节器(流调节器，flow regulator)用于在喷嘴前端的出口的方向释放加热或冷却的液体或气体。一个或多个流量调节器可以定位于系统中的固定位置处，或者流量调节器可以是可移动的。在一些实例中，流量调节器可以与喷嘴盒集成，或流量调节器可以与挤出头组件(与喷嘴盒连接)集成。
在实施例中，用于创建三维部件的方法(如使用根据本公开的增材制造系统的方法)可以包括：当第一喷嘴盒位于系统的构建区域之外时，预热第一喷嘴盒的至少第一部分。方法可以包括将第一喷嘴盒定位于构建区域中并且在喷嘴前端处提供加热的气体或加热的液体，以使热塑性材料从喷嘴盒中流出，例如，实施构建事件的第一部分。方法可以进一步包括当第一部分构建事件完成时，在喷嘴前端处提供冷却的气体或冷却的液体，以抑制热塑性材料从喷嘴盒中流出。
本概述旨在提供本发明专利申请的主题物质的概述。这并非旨在提供本发明的专门或详尽的解释说明。具体实施方式包括在内以提供有关本专利申请的进一步信息。
附图说明
在不一定按比例绘制的附图中，相同的数字可以在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相同数字可以表示相同组件的不同实例。附图通过举例而非限制性的方式示出了本文献中讨论的各种实施方式。
图1总体示出了包括多个流量调节器的增材制造系统的实施例。
图2总体示出了挤出头组件和多个流量调节器的实施例。
图3总体示出了具有可移动的流量调节器的挤出头组件的实施例。
图4总体示出了具有固定的流量调节器的挤出头组件的实施例。
图5总体示出了具有集成的流量调节器的喷嘴盒的一部分的截面图。
图6了总体示出了具有多个集成的流量调节器的一对喷嘴盒的截面图。
图7总体示出了一种方法的实施例，该方法包括使用流量调节器以改变喷嘴盒挤出前端中的热塑性材料的相。
图8总体示出了一种方法的实施例，该方法包括相对于流量调节器确定喷嘴盒位置。
图9总体示出了一种方法的实施例，该方法包括使用分别对应于第一和第二喷嘴盒的第一和第二流量调节器。
具体实施方式
本具体实施方式包括参考作为具体实施方式的一部分的附图。附图通过图示说明的方式示出了可以实施本发明的具体实施方式。这些实施方式在本文中也称为“实施例”。除了所显示或描述的那些之外，这样的实施例可以包括元件。然而，本发明人还考虑了其中仅提供了示出的或描述的那些元件的实施方式。此外，本发明人还设想了，相对于具体实施例(或其一个或多个方面)或相对于本文中所示或描述的其它实施例(或其一个或多个方面)，使用所示或所描述的元件的任何组合或置换的实施例(或其一个或多个方面)。
在本文档中，使用了专利文献中常见的术语“一”或“一个”，以包括一个或不只一个，独立于任何其他实例或使用的“至少一个”或“一个或多个”。在本文献中，术语“或”用于指非排他性的，而使“A或B”，除非另有说明，包括“非B之A”、“非A之B”、以及“A和B”。在本文献中，术语“包括(including)”和“其中(in which)”用作各自术语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的简体英文等效词。此外，在以下权利要求中，术语“包括”和“包含”是开放式的，也就是说，包括了除权利要求书中的这类术语(系统、设备、制品、组合物、制剂或过程)之后列出的那些外的要素的这类术语仍然被认为属于该权利要求的范围。此外，在权利要求书中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，并非意图对其对象施加数字要求。所有引用的专利，专利申请和其他参考文献都以其全部内容结合于本文中作为参考。如果本文献与结合于本文中作为参考的任何文献之间的使用不一致，则以本文献中的使用为准。
根据本公开的系统、装置和方法配置为主要适用于增材制造(AM)，也称为材料挤出增材制造、沉积成型、或三维(3D)打印。在不限制本公开的范围的情况下，适用于增材制造的系统可以包括独立制造或打印的单元、装配线上的系列单元、或用于增材制造的大体积系统，其包括一个或多个工作流程自动化特征部，如用于将部件运输到构建区域或从构建区域运走零件的输送机，或用于运输零件或调整系统部件的机器人(例如，机器臂)。
聚合物材料可以用于本文描述的增材制造系统。聚合物材料可以包括高性能工程热塑性聚合物，如聚碳酸酯基聚合物(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯聚合物(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯聚合物(PBT)、苯乙烯聚合物、聚醚酰亚胺(PEI)、丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈聚合物(ASA)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物(ABS)等。聚合物材料可以包括这些聚合物在一起的共混物或与其它聚合物的共混物：例如，聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(PC/ABS)的共混物，以商品名CYCOLOY可商购自SABIC的InnovativePlastics部门；聚苯醚(PPE)与其它聚合物，如聚苯乙烯的共混物，如商品名为NORYL的可商购自SABIC的Innovative Plastics分部的PPE和耐冲击聚苯乙烯(HIPS)的共混物，或聚苯醚(PPE)与聚酰胺的共混物，如商品名为NORYL GTX的可获得自SABIC的InnovativePlastics分部的PPE/聚酰胺共混物，或聚苯醚(PPE)与与聚丙烯(PP)共混物，如商品名为NORYL PPX可商购自SABIC的Innovative Plastics分部的PPE/PP共混物。聚合物材料可以包括这些聚合物基质一起的共聚物或与其它聚合物的共聚物，如PEI和硅氧烷的嵌段共聚物，例如，以商品名SILTEM可商购自SABIC的Innovative Plastics分部的PEI和硅烷软嵌段的无定形嵌段共聚物。聚合物和其它材料，如适用于本公开的增材制造系统和方法的那些材料，将在下文中进行讨论。
增材制造系统除其他之外，可以包括配置为进行熔融沉积成型或FDM的系统。FDM是一种增材方法，其中一种或多种材料的层进行连续沉积并熔合一起以形成复合零件。适用于FDM的材料包括生产级热塑性塑料，如ABS、ASA、PC、PEI、Ultem、PET或PBT、聚酰亚胺(例如，EXTEM)等。用于FDM的支撑材料可以可选地是水基的。
增材制造系统的一些实例包括聚合物喷射(Polyjet)、选择性激光烧结(Selective Laser Sintering)、聚合物喷射成型(Multijet Modeling)和立体光刻(Stereolithography)系统。聚合物喷射是一种增材方法，其使用UV-固化的光聚合物树脂(可以使用打印头沉积)。在选择性激光烧结或SLS中，粉末化的金属或陶瓷材料可以，例如使用激光熔化粉末化材料的表面进行沉积和固化。一些适用于SLS工艺方法的材料包括尼龙、钛和黄铜。在聚合物喷射成型或MJM中，树脂的微观层沉积于由蜡制成的支撑件上，并且蜡可以从复合零件中熔化掉。在立体光刻中，可以使用激光固化所沉积的树脂材料。通过采用本文的系统和方法，可以改进这些增材制造系统和其他装置或使之更有效率。
本发明人已经认识到，增材制造系统中提高通过量的一种方法包括减少挤出两种或更多种不同材料之间的切换时间，包括减少支撑材料和模型材料的挤出之间的切换时间。本文的系统和方法可以用于快速改变喷嘴盒的前端处或前端内的热塑性材料的温度，以便以减少材料切换时间，或促进另一喷嘴盒过程事件或改变事件，如材料变更或清扫事件。改变在前端处或前端内的热塑性材料的温度就可以改变材料的流动特性。例如，当材料的温度升高时，热塑性材料就可以至少部分液化，并且通过从前端挤出或沉积热塑性材料就可以进行构建事件。当材料的温度降低时，热塑性材料可以硬化成基本固体的状态，而来自前端的物料流动则可以停止。
各种系统都可以用于提供喷嘴盒的前端中的热塑性塑料的快速温度变化。气体或液体可以被冷却或加热，并随后将气体或液体输送到喷嘴盒的前端区域。在实施例中，气体或液体输送到喷嘴前端的出口(即，出口孔或排放口)，使得冷却的或加热的材料接触前端处或前端内的任何热塑性材料。歧管的系统可以提供用于将来自相应源的气体或液体引导通过一个或多个歧管排出出口或孔口，并朝向喷嘴前端。在一些实施例中，用于输送气体或液体的歧管和/或出口孔都连接至挤出头组件或喷嘴盒，使得出口孔随着喷嘴盒在增材制造系统中移动。在一些实施例中，用于输送气体或液体的歧管和/或出口孔固定于增材制造系统中的合适位置，并且喷嘴盒或挤出头组件可以从增材制造系统的构建区域移动到最接近出口孔的位置以接收冷却或加热的气体或液体。
在实施例中，使用在喷嘴前端的一个或多个冷却气体或液体的射流(喷射流，jet)可以提供快速的热塑性材料温度变化，在这种情况下，在使用相同的喷嘴前端进行构建事件之后，可以保留任何液体或半液体热塑性材料。当一个或多个射流接触保留的热塑性塑料时，热塑性塑料可以在适当位置发生硬化，以防止或抑制从喷嘴前端的进一步的流动。在实施例中，例如当对应于相同喷嘴盒的加热器或液化器尚未冷却到低于喷嘴盒中的热塑性塑料相变温度的温度时，冷却的射流，可以在构建事件完成时立即接触热塑性塑料。
在构建事件之后，快速改变喷嘴盒前端的热塑性材料的温度可以有助于加速后续的喷嘴盒处理，例如在构建事件之后，装入材料或更换喷嘴盒。现有的冷却技术包括：在喷嘴盒进行进一步的处理之前，如在将喷嘴盒从系统的构建区域移出之前，或在头组件处将喷嘴盒与不同的喷嘴盒交换之前，关闭液化器组件并使喷嘴前端(喷嘴头，nozzle tip)的材料等待指定的时间段以充分固化。在一些实施例中，在热塑性供给歧管和喷嘴前端之间的喷嘴盒内部的流动通道可以接收冷却剂以抑制热塑性物料流动。在这些实施例中，充分冷却喷嘴盒并且由此充分冷却热塑性塑料的时间可以为30秒或更高。因此，在增材制造系统中，交替沉积约万分之一到两万分之一英寸层厚的模型和支撑材料时，就可能要花费多达25分钟或更长的时间才能冷却每英寸所沉积材料的模型和支撑沉积物之间的喷嘴盒。
使用本系统和方法，冷却的材料可以被递送到喷嘴盒的前端中的热塑性材料，以更快速地改变热塑性材料的流动特性。例如，响应于冷却的材料递送到前端中的热塑性材料，热塑性材料的流动特性可以几乎立即改变(例如，在几秒或几毫秒内)。通过快速降低前端处的热塑性材料的温度而使材料至少部分固化，可以抑制热塑性物料流动。随着流动停止，喷嘴盒随后可以移动或进行加工处理，而不会从前端意外泄漏出热塑性材料。
在实施例中，在喷嘴前端处使用一个或多个加热气体或液体的射流可以提供热塑性材料温度的快速变化，在这种情况下在构建事件之前，可以处置任何硬化或半液态的热塑性材料。当一个或多个射流接触喷嘴前端处的硬化或半液态热塑性材料时，热塑性材料可以基本液化而有助于或使得可以从喷嘴前端流出热塑性材料。在实施例中，来自一个或多个热气体或液体射流的流可以与喷嘴盒中的加热器或液化器组件协调，使得当加热的气体或液体释放从而热塑性塑料流动时，喷嘴盒的液化室中的热塑性材料可以流动(例如，从喷嘴盒前端流出而在构建事件中产生复合零件)。
在构建事件之前，增加喷嘴盒前端的热塑性材料的温度可以帮助开始构建事件。现有的加热技术包括打开液化器组件并等待液化器组件中的热塑性材料一段指定的时间以充分液化，使得材料可以流动通过喷嘴盒中的通道并流出喷嘴前端。在一些实施例中，热塑性供给歧管和喷嘴前端之间的喷嘴盒内部的流动通道可以经过加热而允许热塑性物料流过。在这些实施例中，充分加热喷嘴盒并且由此充分加热筒内的热塑性塑料的时间可以为30秒或更长。使用本系统和方法，所加热的材料可以被递送到喷嘴盒的前端中的热塑性材料，以更快速地改变热塑性材料的流动特性。例如，响应于加热的材料递送到前端中的热塑性塑料，热塑性材料的流动特性可以几乎立即改变(例如，在几秒或几毫秒内)。通过快速提高前端处的热塑性材料的温度而使材料至少部分液化，可以使热塑性材料开始流动。随着流动开始，喷嘴盒随后就可以移动到构建区域中，以沉积复合零件。
在一些实施例中，液化器组件可以用于当喷嘴盒移动到完成构建事件的位置时预热喷嘴盒中的热塑性材料。一旦喷嘴盒处于完成构建事件的适当位置时，可以释放加热的气体或液体以加热喷嘴盒的前端中的热塑性塑料并启动构建事件。
各种气体或液体材料可以用于改变喷嘴盒前端处的热塑性材料的温度。通常而言，合适的气体或液体可以表征为具有高沸点、低凝固点、在一定温度范围内的稳定性、高比热、以及良好的导热性。合适的气体或液体材料可以具有低粘度以促进快速流动通过歧管、导管或其它部分的气体或液体分配系统。一些可以使用的气体包括二氧化碳、氢气、氩气、氮气、氟代烷烃气体或加压的环境空气。一些可以使用的液体包括水(例如、去离子水)、乙二醇、甘油、氟利昂、液化二氧化碳、液氮、液态氢或纳米流体(例如，载体液体，如水，具有改进的热传递特性的纳米粒子)。
在实施例中，冷却的或加热的气体或液体可以以指定的速度和体积以及指定的持续时间从流量调节器的出口释放出。例如，过冷气体，如二氧化碳可以以指定的最小速率释放指定的最小持续时间，以基本固化喷嘴盒前端中的一部分的热塑性材料。释放气体的持续时间，或一个或多个流动特性，可以基于多个因素进行选择或调节，这些因素包括以下中的一个或多个：前端中的热塑性材料的类型、前端中的热塑性材料的测得的或估计的温度、使用前端进行先前构建事件以来的持续时间、流量调节器的出口与前端之间的距离，或使用冷却气体影响喷嘴盒中的热塑性材料的量。
各种系统和方法可以提供用于递送来自流量调节器的气体或液体或促进其递送以改变喷嘴盒前端处的热塑性塑料的温度。在实施例中，气体或液体流量调节器可以设置于喷嘴盒或挤出头组件上或与喷嘴盒或挤出头组件集成。在实施例中，气体或液体流量调节器可以设置于位于增材制造系统的构建区域处或附近的固定位置。系统的自动化部分(例如，机器人臂、龙门架系统或其他移动器)可以用于在流量调节器和构建区域之间移动喷嘴盒。在实施例中，流量调节器可以包括具有液体池或储液器的喷嘴盒浴(nozzlebarth)区域，其配置为保留液体并至少接收喷嘴盒的前端部分。
各种增材制造系统可以与上述用于促进或加速喷嘴盒处的材料温度变化的系统、装置和方法一起使用。例如，图1总体示出了可以使用增材制造系统100的一部分的实施例。系统100包括构建区域180，可移动挤出头组件170和系统控制电路190。挤出头组件170可以响应于来自系统控制电路190的指令，在构建区域180内移动。系统控制电路190可以包括，除其他之外的处理器电路，或者可以向挤出头组件170或向系统100的其他部分提供指令的信息网关(information gateway)，并且指令可以由系统100的一个或多个部分解释和使用以创建或加工复合零件181。复合零件181可以包括支撑材料182和模型材料184中的一个或多个。
挤出头组件170可以包括，或可以配置为偶联至，一个或多个喷嘴盒。例如，挤出头组件170可以包括喷嘴盒底架，其配置为接收和保持用于构建事件的喷嘴盒。喷嘴盒通常包括原料输入，用于加热原料的连续部分的液化器，和用于分散加热材料的喷嘴前端。在一些实施例中，喷嘴盒配置为在原材料输入处接收聚合物丝。喷嘴盒可以配置为分散多种不同类型的材料，或喷嘴盒可以配置为分散指定的单一材料。在实施例中，喷嘴盒可以包括喷嘴前端，其配置为以指定的材料分散速率或温度分散指定的材料或材料范围。
挤出头组件170可以可选地包括液化器组件、温度控制装置或驱动组件。液化器组件可以用于液化从材料源向挤出头组件170供应的材料(例如，以丝状形式)。温度控制装置可以可选地用于加热液化器组件，或加热安装于挤出头组件170的底盘上的喷嘴盒的一部分。
构建区域180可以包括除了其它功能特征之外的构建片材185和x-y台架186。在一些实施例中，构建片材185包括一部分传送带表面，并且传送带可以从构建区域180移动到一个或多个下游的复合零件加工区域。构建片材185可以沿着垂直的z-轴可选地移动，如响应于从系统控制电路190接收到的指令，如通过调节平台的垂直位置，在传送机、一个或多个辊(带在其上移动)的情况下。
x-y台架186可以包括导轨系统，导轨系统配置为在构建区域180内的水平x-y平面内移动挤出头组件170。在一些实施例中，x-y台架186或挤出头组件170可以另外沿着垂直z-轴移动。在一些实施例中，构建片材185可以在构建区域180内的水平x-y平面中移动，并且挤出头组件170可以沿着垂直z-轴移动。其它排布设计都可以另外或替代地使用而使构建片材185和挤出头组件170中的一个或两个都可以相对于彼此移动。
在图1的实施例中，挤出头组件170由x-y台架186支撑，并且挤出头组件170可以在水平x-y平面中移动，使用模型材料184和支撑材料182中的一种或多种以逐层的方式构建复合零件181。
在图1的实施例中，第一喷嘴盒171可以配置为接收多种纤丝材料。支撑材料纤丝可以从支撑材料源162(可选地使用第一纤丝导管163)引导到第一喷嘴盒171。模型或零件材料纤丝可以从模型材料源164，可选地使用第二纤丝导管165，引导至第一喷嘴盒171。材料源可以包括纤丝聚合物(和/或支撑材料)的相应卷轴，其可以通过各自的纤丝管道驱动或牵引到系统100中的指定喷嘴盒。
支撑和模型材料182和184可以在各种介质或构造设计结构中提供给系统100。例如，材料可以以连续纤丝的形式，如丝盒(filament cassette)中的线轴上提供。纤丝，如具有圆形横截面的纤丝可以具有各种直径，如约1mm或更小至约3mm或更大的任何一种或多种。在实施例中，材料源中的至少一种可以包括除丝之外的某种形式的原料，如颗粒形式的原料。适于运输一种或多种固体颗粒或可流动聚合物的管道都可以用于在源和喷嘴盒之间更换原料。
支撑材料182或模型材料可以沉积到构建片材185上以形成复合零件181。正如本文，复合零件可以包括支撑材料182和模型材料184中的一种或两种。通常而言，支撑材料182经过沉积而沿着z-轴提供垂直支撑，如用于模型材料184的悬垂部分或层。在沉积一层或构建操作完成之后，所获得的复合零件181就可以从构建区域180中移出，如由操作员手动、使用包括构建片材185的传送机自动、使用机器臂自动、或使用一些其它装置而重新定位复合零件181。在复合零件从构建区域180中移出之前或之后，支撑材料182可以与模型材料184分离。在一些实施例中，支撑材料182可以自动地从模型材料184移出、溶解，或以其他方式分离。自动移出支撑材料182的系统和方法描述于Hocker的标题为“ADDITIVEMANUFACTURING PROCESS AUTOMATION SYSTEMS AND METHODS”，并在本申请的同一日期提交的美国临时专利申请号No._____(代理卷号No.4134.001PRV)中。
控制电路190可以包括处理器电路或软件模块(例如，在(1)非瞬时机器可读介质上或(2)传输信号内实施的代码)或硬件实现的模块。硬件实施模块可以包括能够实施各种可编程操作的有形单元(tangible unit)。在一些实施例中，一个或多个计算机系统(例如，包括独立、目标或服务器计算机系统)或一个或多个处理器电路都可以由软件(例如，应用或应用部分)配置成经过运行而实施本文描述的操作的硬件实施模块。
在一些实施例中，硬件实施模块可以机械地或电子地实施。例如，硬件实施模块可以包括永久配置成，例如专用处理器电路(如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC))以执行指定的操作的专用电路或逻辑。硬件实施模块可以包括能够由软件临时配置而实施某些操作的可编程逻辑或电路(例如，包含于通用处理器或其他可编程处理器内)。在专用和永久配置电路中或在临时配置的电路(例如，由软件配置的)中机器实施硬件实施模块的决定可以由成本和时间考虑因素驱动。
本文描述的各种操作和方法可以至少部分由临时配置(例如，通过软件)或永久配置为执行相关操作的一个或多个控制或处理器电路进行。无论是临时的还是永久配置的，这些处理器电路可以构成经过运行以执行一个或多个操作或功能的处理器实施模块。本文描述的某些操作的性能可以可选地分布于两个或更多个处理器或控制电路中，不仅驻留于单个机器内，而且会部署于多个机器中，如包括于增材制造系统的不同部分中。例如，虽然在本文中通常被称为控制电路190，但电路可以在构建区域180处或附近，包括模块以便向挤出头组件170提供关于构建事件状态的反馈或指令，并且电路可以在系统的后处理或其它下游区域内包括模块。
虽然系统100显示出具有一个喷嘴盒，但系统可以包括具有多个喷嘴盒的挤出头组件170，并且一个或多个盒可以可选地从挤出头组件170移除。挤出头组件170可以包括一个或多个用于向一个或多个各自的喷嘴盒提供材料的喷嘴盒驱动组件。在实施例中，第一喷嘴盒驱动组件包括一对间隔开并配置为容纳纤丝，如来自支撑材料源162的纤丝的驱动轮。当驱动轮旋转时，支撑材料可以从源吸入并进料到第一喷嘴盒171中。在其他实施例中，喷嘴盒可以包括集成的或机载的驱动组件。然而，通过在挤出头组件上提供驱动组件，就可以最小化与每个喷嘴盒相关联的零件数量、重量和复杂度。
在实施例中，喷嘴盒可以从挤出头组件170拆卸，并可以用另一个类似尺寸和形状的喷嘴盒替换。一个或多个喷嘴盒可以在构建进程的过程中进行更换。例如，第一喷嘴盒171可以自动地与挤出头组件170脱开，并用不同的喷嘴盒代替，例如，同时第二喷嘴盒啮合于材料沉积过程中。不同的喷嘴盒可以可选地被预热，使得一旦不同的喷嘴盒偶联至挤出头组件170并移动至执行沉积过程的位置时，不同的喷嘴盒可以开始沉积材料。按照这种方式，在构建过程期间可以快速无缝地进行工具或材料更换。
一些零件可以由多种不同的原材料，包括具有不同形状、不同化学结构、不同熔点、不同挤出或固化特性、不同颜色、或其他不同特性的材料制成。在一些实施例中，通过专设或配置指定的喷嘴盒用于沉积指定的材料类型可以获得效率，而不是在每种材料更换时改变喷嘴盒的一个或多个操作特性(例如，液化器操作温度，挤出前端构造设计结构、驱动机构、等)。在喷嘴盒专用于分配特定材料的系统中，可以类似地实现材料供应效率，因为原材料不需要在材料变化事件下从供应管道或液化器组件中常规地清扫。具有专用材料供应或操作特性设定点的一个或多个喷嘴盒可以存储于保持区域中，如系统100的构建区域180中或附近，直到构建过程中需要此喷嘴盒。一旦指示要用指定的喷嘴盒(或相应的材料类型)，则喷嘴盒可以自动准备(例如，预热)或偶联至挤出头组件170，并随后用于沉积其相应的材料。按照这种方式，构建过程可以无缝地并且无需用户干预地使用多种不同的材料类型(以多种不同的方式应用)而不会，例如由于预热的滞后时间，在切换或系统重新配置期间出现长时间延迟。使用多个喷嘴盒与喷嘴托盘协同的系统和方法描述于Hocker题为“NOZZLE TOOL CHANGING FOR MATERIAL EXTRUSION ADDITIVE MANUFATURING”并在与本申请相同的日期提交的美国临时专利申请No.____(代理卷号No.4134.002PRV)中。
图1的实施例中的系统100包括多个流量调节器，其定位为在喷嘴盒171的前端150中沿热塑性材料的方向上提供空气或液体的至少一种。所提供的空气或液体可以，例如在空气或液体从一个流量调节器释放朝向前端150中的热塑性材料之前，进行加热或冷却。在实施例中，第一可移动流量调节器130包括偶联至喷嘴盒171和挤出头组件170中的一种的流量调节器。流量调节器是“可移动的”，因为它基本随着喷嘴盒171移动，而将气体或液体递送至喷嘴盒171的前端处的热塑性塑料。第一可移动流量调节器130可选地基本可以在z-方向上移动以降低流动孔口并沿着前端150中的热塑性材料的方向上释放气体或液体流。当喷嘴盒171用于构建事件时，第一可移动流量调节器130基本上可以在z-方向上移动而从构建区域180中撤出流动孔口。
图1的实施例100进一步图示说明了第一和第二固定流量调节器110和120。第一和第二固定流量调节器110和120包括基本固定于系统100的构建区域180中或附近的排出孔口。喷嘴盒171可以，例如，使用x-y台架系统186，或使用机器人臂160驱动至第一和第二固定流量调节器110和120中的一个或另一个。在图1的实施例中，第一和第二固定流量调节器110和120配置为当挤出头部组件170位于其可用行程的基本相对端部时，沿着前端150处的热塑性材料方向提供气体或液体流。
第一可移动流量调节器130以及第一和第二固定流量调节器110和120可以从单个源或多个不同的独立的源接收空气或液体。在图1的实施例中，每个流量调节器都经过配置而递送气体，并且每个流量调节器从不同的源或鼓风机接收空气。例如，第一固定流量调节器110可以从第一调节器源169A接收冷却剂气体，第二固定流量调节器120可以接收来自第二调节器源169B的第二冷却剂气体，并且第一可移动流量调节器130可以接收来自第三调节器源169C的加热的气体。
图1的系统可以可选地包括一个或多个温度传感器以提供关于系统100的不同部分的加热或冷却的信息。例如，温度传感器可以与喷嘴盒的一个或多个部分集成。在系统100中，非接触式温度传感器145，如IR温度传感器配置为，例如当前端150远离非接触式温度传感器145时接收关于前端150的信息。来自温度传感器的信息可以可选地，例如通过系统控制电路190，用于识别是否要向前端150提供加热或冷却状态的气体或液体。
图2总体示出了包括喷嘴盒271和多个流量调节器的增材制造系统的一部分的实例200。多个流量调节器可以单独使用或一起使用，以便在喷嘴盒271的喷嘴前端250中的热塑性材料282方向上递送气体或液体。热塑性材料282可以是能够液化而用于构建事件的固体材料，或热塑性材料282可以是在构建事件之后要固化的基本为液体的材料，例如，用于喷嘴盒的储存或包括材料更换的其他处理。
喷嘴盒271可以从材料导管263接收热塑性材料。接收的热塑性材料可以可选地包括基本处于固态或液态的热塑性纤丝、颗粒或其它原始热塑性材料。喷嘴盒271和挤出头组件270中的一种可以可选地包括配置为加热一部分热塑性材料以经由喷嘴前端250分配热塑性塑料的液化器组件。
在图2的实施例中，喷嘴盒271保持于挤出头组件270的盒底架272中。挤出头组件270可以可选地安装于台架系统，机器人臂或适用于增材制造系统(例如以上在图1的讨论中描述的系统100)的其他移动器上。流量调节器可以提供用于调节来自喷嘴盒271的喷嘴前端250的热塑性材料的流量。台架系统或机器人臂可以配置为其自身或与挤出头组件270组合而将喷嘴盒271移动至流量调节器附近的位置。流量调节器可以是固定的或可以经过配置而相对于喷嘴盒271移动。
在图2的实施例中，喷嘴前端250限定基本垂直地延伸穿过前端的排放孔口的轴线。第一流量调节器210包括轴上排出孔口211，其配置为在喷嘴前端250处沿着热塑性材料282的方向从第一源歧管213递送包括气体或液体的轴上流212。第二流量调节器220包括离轴排出孔口221，其配置为在喷嘴前端250处沿着热塑性材料282的方向从第二源歧管223递送包括气体或液体的离轴流222。轴上流212可以如图2的实施例所示进行传送，而流有效地平行于喷嘴前端250的轴线。轴上流212因此会撞击前端的排出孔口之处或之内的热塑性材料282而影响热塑性塑料282的温敏特性。离轴流222可以如图2的实施例中所示进行传送，其中流以一定角度接近喷嘴前端250而使流撞击前端的排出口之处或之内的热塑性材料282。在包括配置为提供气体的孔口211和221中至少的一种的实施例中，气体可以以指定的速率或体积，或在指定的温度下进行递送。例如，在约25℃的温度下的高温高速气体流可以用于液化喷嘴前端250中的热塑性材料282。
多种不同的气体类型可以单独或组合使用。例如，第一或第二流量调节器210或220可以提供二氧化碳、氩气、氮气、氟烷烃气体或加压的环境空气中的至少的一种。在包括配置为提供液体的孔口211和221中的至少一种的实施例中，液体可以可选地以指定的速率、以指定的流量或体积、或以指定的温度进行递送。多种不同的液体类型可以单独或组合使用。例如，第一或第二流量调节器210或220可以提供水、乙二醇、甘油或其它液体材料中的至少的一种。在实施例中，流量调节器可以配置为，当材料排出调节器的孔口时分配变成气体或蒸气的液体材料。
流量调节器可以可选地偶联至喷嘴盒或，偶联至挤出头组件(喷嘴盒偶联至其)，使得流量调节器可以与喷嘴盒一起移动。为了保持围绕喷嘴前端的排出孔口的间隙，用于在建造事件期间释放热塑性材料，喷嘴盒或流量调节器中的至少一种可以移动离开喷嘴盒或流量调节器中的另一种。例如，流量调节器可以相对于喷嘴盒移动，使得流体调节器可以在构建事件期间移动离开喷嘴前端，并随后可以在构建事件之后将流量调节器移动到适当位置以在喷嘴盒的前端处的材料方向上提供气体或液体。在另一实施例中，喷嘴盒本身可以相对于流量调节器移动。在该实施例中，喷嘴盒可以在用于构建事件期间的构建位置与用于其他处理的移开或缩回位置之间移动。在缩回位置上，喷嘴盒的前端处的任何材料可以与流量调节器的排出孔口对齐而接收气体或液体。
图3总体示出了包括偶联至挤出头组件370的喷嘴盒371和可伸缩流量调节器331的增材制造系统的一部分的实施例300。可伸缩流量调节器可以用于，在喷嘴盒371的喷嘴前端350中的热塑性材料382的方向上递送气体或液体。热塑性材料382可以是待液化用于构建事件的固体材料，或者热塑性材料382可以是基本为液体材料以被固化用于喷嘴盒存储，或用于如材料更换的其他处理。
在图3的实施例中，喷嘴盒371保持于挤出头组件370内或相对于挤出头组件370固定。在图3的实施例中，可伸缩流量调节器331偶联至挤出头组件370。在其他实施例中，可伸缩流量调节器331可以偶联至喷嘴盒371。可伸缩流量调节器331可以配置为，在相对于喷嘴盒371和喷嘴前端350的z-方向上是可移动的。例如，可伸缩流量调节器331可以在第一或缩回位置(如图3中的实线所示)与第二或伸出位置之间移动(如图3中虚线所示)。可伸缩流量调节器331的主体部分或歧管可以相对于喷嘴盒371上下移动，使得排出孔口321可以经过定位而在喷嘴前端350处的热塑性材料382的方向上分配气体或液体。在实施例中，流量调节器331的主体部分包括固体导管，或主体部分包括有助于在z-方向上移动的伸缩管。
在喷嘴盒371沉积来自喷嘴前端350的热塑性材料的构建事件期间，可伸缩流量调节器331可以处于缩回的位置。在构建事件的一部分之后，包括可伸缩流量调节器331的挤出头组件370可以从构建区域中撤出。将挤出头组件370从构建区域撤出可以包括垂直地提升组件或水平移动组件以便将喷嘴盒371定位于远离在先前构建事件中沉积热塑性材料沉积位置的位置。一旦挤出头组件370移动充分远离构建区域，可伸缩流量调节器331可以延伸到伸出的位置，并且气体或液体可以从排出孔口321向喷嘴前端350处的热塑性材料382分散以改变热塑性材料382的物相或状态。
图4总体示出了包括流量调节器431和可移动喷嘴盒471的增材制造系统的一部分的实施例400。可移动喷嘴盒471示出为偶联至挤出头组件470。流量调节器431可以基本固定于相对于挤出头组件470的位置，并且可移动喷嘴盒471可以经过配置而相对于流量调节器431的排出孔口421移动。流量调节器431可以用于在可动喷嘴盒471的喷嘴前端450中的热塑性材料482的方向递送气体或液体。热塑性材料482可以是用于构建事件的待液化的固体材料，或热塑性材料482可以基本是待固化的液体材料用于喷嘴盒的存储，或用于其他加工，如用于材料切换。
在图4的实施例中，流量调节器431相对于挤出头组件470保持于或固定于适当位置。可移动喷嘴盒471可以偶联至挤出头组件470，并可以经过配置而相对于固定流动调节器431为可移动的。例如，可移动喷嘴盒471可以在第一或缩回的位置，如图4中的实线所示，与第二或构建位置之间移动，如图4中的虚线所示。尽管所示的实施方式示出了可以完全移动的喷嘴盒，但在其它实施方式中只有一部分喷嘴盒是可移动的。例如，只有喷嘴盒471的前端部分可以可选地，如相对于流量调节器431是可移动的。喷嘴前端450可以相对于流量调节器431在z-方向上可伸出或缩回，使得排出孔口421可以经过定位而在喷嘴盒471的喷嘴前端450处沿着热塑性材料482的方向分配气体或液体。
在喷嘴盒471沉积来自喷嘴前端450的热塑性材料的构建事件期间，可移动喷嘴盒471可以处于伸出位置。在一部分构建事件之后，至少喷嘴盒471的喷嘴前端450可以从构建区域中撤出。喷嘴前端450从构建区域撤出可以包括垂直提升前端或水平地移动前端(例如，与喷嘴盒471一起)，以便使喷嘴前端450定位的位置远离先前构建事件中沉积热塑性材料的位置。一旦喷嘴前端450移动充分远离构建区域，并且与流量调节器431的排出孔口421成直线定位时，气体或液体可以从排出孔口421朝向喷嘴前端450的热塑性材料482分配而改变热塑性材料482的物相或状态。
图5总体示出了喷嘴盒571和流量调节器531的一部分的剖视图。流量调节器531经过定位而将气体或液体流512引向喷嘴盒571的喷嘴前端550处的热塑性材料582。
在图5的实施例中，流量调节器531相对于喷嘴前端550固定于适当位置。流量调节器531及其排出孔口521经过定位而使喷嘴盒571可以在构建事件中释放热塑性材料，以及紧随构建事件之后，排出孔口521可以在喷嘴前端550处沿着热塑性材料582的方向释放气体或液体，例如没有首先移动喷嘴盒571远离构建区域。当流512从排出孔口521释放时，可以以足够的力穿过在流量调节器531的排出孔口521与喷嘴前端550的排出孔口之间的固定距离而接触热塑性材料582。
喷嘴盒571包括经过配置而在材料到达喷嘴前端550之前使热塑性材料582液化的液化器组件530。喷嘴盒571包括在液化器组件530附近保持热量或吸收热量的热块(thermal block)535。
可选地，流量调节器531包括延伸穿过热块535的一部分或通过喷嘴盒571组件的另一部分的歧管513。在实施例中，歧管513可以使用位于歧管513的壁和热块535之间的绝热体514从而与热块535绝热。
在实施例中，热块535配置为保持热量以提高液化器组件530的效率，并且流量调节器531经过配置而在热塑性材料582的方向上递送过冷气体。在该实施例中，绝热体514可以有助于降低热块535与流量调节器531的歧管513中的过冷气体之间的热交换。
多个不同的流量调节器可以经过配置而与喷嘴盒571一起使用。在图5的实施例中，在流量调节器531相对面可以添加第二流量调节器，而使两个不同的流量调节器可以经过配置而将气体或液体引向热塑性材料582。在实施例中，两个不同的流量调节器经过配置而提供相同或不同的加热或冷却的气体或液体。
图6总体示出了包括第一和第二喷嘴盒671和672以及多个流量调节器的挤出头组件670的实施例600的剖视图。多个流量调节器中的每一个都可以配置为在第一和第二喷嘴盒671和672的每个中的热塑性材料的方向上提供调节温度的气体或液体。
第一喷嘴盒671可以包括第一喷嘴前端651并可以配置为分配第一热塑性材料682。第一流量调节器631可以配置为在第一热塑性材料682的方向上提供第一气体或液体流612A，如以上对于图5的实施例中的流量调节器531和热塑性材料582的类似描述。图6的实施例包括第二流量调节器632，其配置为在相同的第一热塑性材料682的方向上提供第二气体或液体流612B。第一和第二流量调节器631和632可以配置为从各自排出孔口提供相同或不同的气体或液体材料。例如，第一流量调节器631可以配置为提供冷却剂气体，例如，以便在构建事件之后固化热塑性材料682，并且第二流量调节器632可以配置为提供加热气体，例如，以便正好在构建事件之前液化热塑性材料682。
在图6的实施例中，第二喷嘴盒672包括第二喷嘴前端652，并可以配置为分配第二热塑性材料683。第三流量调节器633可以配置为在第二热塑性材料683的方向上提供第三气体或液体流612C，正如以上对于第一流量调节器631和第一热塑性材料682的类似描述。第四流量调节器634可以配置为在相同的第二热塑性材料683的方向上提供第四气体或液体流612D。第三和第四流量调节器633和634可以配置为从它们各自的排出孔口提供相同或不同的材料，并且可以进一步配置为提供与使用第一和第二流量调节器631和632所提供的材料相同或不同的材料。
在实施例中，第二和第三流量调节器632和633可以共享共同的歧管或源，并可以在第一和第二喷嘴前端651和652处分别向第一和第二热塑性材料682和683提供相同的气体或液体。图6的实施例中的多个流量调节器的每个可以包括专用阀，配置为在第一和第二热塑性材料682和683中的一种的方向上选择性地释放气体或液体。阀可以通过处理器电路，如控制电路190进行控制。
图1-6中描述的非限制性系统及其变体和置换可以包括一个或多个流量调节器，其可以，例如在喷嘴盒前端处(如在喷嘴盒用于构建事件之前或之后)改变热塑性塑料的材料特性。图7-9总体示出了方法的多个实施例，该方法可以包括使用流量调节器改变热塑性塑料的流动状态。
图7总体示出了实施例700，其可以包括使用流量调节器改变材料挤出喷嘴前端的排出孔口处的热塑性材料的物相。图1-6的实施例中的增材制造系统可以可选地用于执行实施例700的全部或一部分。在710，实施例700包括将喷嘴盒的储存器中的热塑性材料加热到大于物料流动阈值温度的温度，而使加热材料可以从喷嘴盒的喷嘴前端分配或挤出。使用位于喷嘴盒的喷嘴前端附近的液化器组件可以在710处加热热塑性材料。在实施例中，液化器组件与喷嘴前端间隔开。在液体热塑性材料可以从喷嘴盒释放之前，热塑性材料和喷嘴盒流动通道必须进行充分加热而使热塑性塑料可以流过通道并流出喷嘴前端。因此，在710处(例如，在液化器组件处)的加热开始和从喷嘴前端释放热塑性材料之间就可能存在延迟，例如，因为喷嘴盒的喷嘴前端区域可能从热塑性材料吸出或吸走热量。一旦喷嘴前端区域处于或高于热塑性材料的流动阈值温度，则材料可以从喷嘴盒中释放。
为了解决延迟问题，流量调节器可以提供用于在喷嘴前端处递送加热的气体或液体。更具体而言，在一些实施例中，流量调节器可以配置为将加热的气体或液体递送到喷嘴前端的排出孔口而使加热的气体或液体接触前端内的任何热塑性材料。
在720处，实施例700可选地包括在喷嘴前端的排出孔口的方向上提供加热的气体或液体以在接触喷嘴前端的任何热塑性材料或通常与喷嘴盒的喷嘴前端区域接触。加热的气体或液体可以将喷嘴前端或喷嘴前端处的热塑性材料加热到等于或高于材料的流动阈值温度的温度。通过在720处提供加热的气体或液体，如结合在710处使用液化器组件加热喷嘴盒中的热塑性材料，喷嘴盒可以快速响应来自控制器(例如，控制电路190)的指令而开始构建事件。
在实施例中，在710处的加热包括预热喷嘴盒的热塑性储存器中或喷嘴盒的流动通道中的材料而使喷嘴前端处或附近的材料保持正好低于热塑性材料的流体阈值温度。当加热的气体或液体提供于720处时，如响应于来自控制电路190的构建指令，喷嘴前端处的热塑性材料可以被加热和从前端释放。
在722处，实施例700包括使用在710和720处加热的喷嘴盒执行构建事件。在722处执行构建事件可以包括在喷嘴盒或挤出头组件中启动驱动组件以驱动热塑性材料通过液化器组件，从喷嘴前端流出，并流到增材制造系统中的构建平台或复合零件的一部分上。
在724处，实施例700包括结束构建事件，如响应于来自控制电路190的指令而停止驱动组件。在724处结束构建事件可以包括将喷嘴盒或喷嘴前端从系统的构建区域撤出。例如，机器人臂或龙门架系统可以可选地用于将喷嘴盒从构建区域重新定位到系统中的保持区域或一些其他处理区域。在实施例中，喷嘴盒可以垂直地缩回远离构建区域，如对应于图4的实施例，如上所描述的。
在730处，实施例700包括使用流量调节器在喷嘴前端的排出孔口的方向上提供冷却的气体或液体，以接触喷嘴前端处的任何未使用的热塑性材料，或通常接触喷嘴盒的喷嘴前端区域。冷却的气体或液体可以将喷嘴前端处的温度降低到等于或低于在722处的构建事件期间沉积的热塑性材料的流动阈值温度的温度或以下。在730处提供冷却的气体或液体可以与停用液化器组件或与喷嘴盒相关联的驱动组件协同实施。通过在730处提供冷却的气体或液体(如通过冷却在喷嘴盒的排出孔口处的热塑性材料，从而抑制材料从喷嘴盒的任何进一步的不期望的流动，例如同时向别处发散掉来自液化器组件的多余热量)，喷嘴盒可以更快地响应来自控制器(例如，控制电路190)的指令而停止或结束一部分构建事件。在实施例中，冷却的气体或液体的周期性爆发可以传送到喷嘴前端而保持热塑性材料基本上是固体或处于不流动的状态，例如同时冷却喷嘴盒组件的其余部分。
在735处，实施例700包括测量喷嘴盒的温度而确定何时停止提供冷却的气体或液体。测量喷嘴盒的温度可以包括使用喷嘴盒机载温度传感器(参见，例如图2的实施例中的集成温度传感器144)或使用喷嘴盒外部的温度传感器(参见，例如图1的实施例中的非接触式温度传感器145)。如果测量的温度小于流量阈值温度(或某些其他指定温度，如可以手动或自动校准)，则冷却的气体流可以在739处中止。
如果测量的温度大于或等于流量阈值(或另一个指定的温度)，则冷却的气体或液体流可以在730处继续。在实施例中，继续冷却的气体或液体流可以包括调节冷却的气体或液体流的一个或多个特性。例如，可以改变气体或液体类型、温度、体积或速率中的一个或多个。
当，例如从控制电路190接收到后续构建指令时，实施例700可以重复。例如，在气体或液体流在739处终止之后，系统可以保留在保持的740中。在从控制电路190接收到随后的构建指令时，在相同的构建事件中可以使用相同的喷嘴盒或不同的喷嘴盒。在响应时，实施例可以在710处通过，例如使用液化器组件加热喷嘴盒中的材料来继续。
在这样的实施例中，该实施例包括重新使用最近使用(例如，自先前的构建事件以来只过去了少量时间)的喷嘴盒，实施例可以在例如，720处，而不是在710处再次开始。在实施例中，流量调节器可以用于启动后续构建事件的物料流。例如，当喷嘴盒储存器中的材料保持于或接近流动阈值温度时，液化器组件可能不需要在后续构建事件开始之前在710处预热材料，并在720处提供的加热的气体或液体可以使足够量的材料可以从喷嘴前端流出，直到液化器组件或储存器达到足够的温度而供给额外的材料。
图8总体示出了包括将喷嘴盒移动到流量调节器的实施例800。在822处，实施例800包括结束构建事件，如以上在722处的图7的实施例中的描述。在825处，实施例800包括将喷嘴盒移动到流量调节器。移动喷嘴盒可以包括使用龙门架系统、机器人臂或其他移动器而将喷嘴盒重新定位于流量调节器附近的位置。在实施例中，移动喷嘴盒包括移动喷嘴盒所连接的挤出头组件。
在827处，实施例800包括确定移动的喷嘴盒是否处于流量调节器的排出孔口的指定的阈值距离内。只有当喷嘴盒确定处于阈值距离内时，才能启动或打开流量调节器，例如，开始释放气体或液体。在实施例中，使用光学传感器、或使用物理触发器或开关、或使用电子传感器(例如可以配置为监测或接收有关机器人臂或龙门架系统位置的信息)就可以确定喷嘴盒的位置，并由此将喷嘴盒的位置信息提供于控制电路190。如果在827处，喷嘴盒未处于阈值距离内，则喷嘴盒可以进一步移动到合适的位置。如果在827处，喷嘴盒处于阈值距离之内，则实施例800可以在830处继续。
在830处，实施例800包括使用流量调节器在喷嘴前端的排出孔口的方向上提供冷却的气体或液体，以接触喷嘴前端处的任何未使用的热塑性材料，或通常接触喷嘴盒的喷嘴前端区域。冷却的气体或液体可以将喷嘴前端处的温度降低到等于或低于在先前构建事件期间沉积的热塑性材料的流动阈值温度的温度(例如，在图8的实施例中的822处结束的构建事件)。在830处提供冷却的气体或液体可以包括与停用液化器组件或停止与喷嘴盒相关联的驱动组件进行协调。
图9总体示出了，其包括在单个增材制造系统中使用对应于多个喷嘴盒的多个流量调节器。多个喷嘴盒可以配置为分配相同或不同的材料(例如，第一喷嘴盒分配模型材料而第二喷嘴盒分配支撑材料)以产生相同的复合零件。实施例900沿着垂直的时间轴排布于第一和第二列中。第一或左侧列对应于与第一喷嘴盒相关联的事件，而第二或右侧列对应于与第二喷嘴盒相关联的事件。
在910处，实施例900包括从第一流量调节器释放加热的气体以接触第一喷嘴盒的第一喷嘴前端中未使用的第一热塑性材料。在910处释放加热的气体可以对应于图7的实施例的720。在911处，实施例900包括从第一喷嘴前端分配第一热塑性材料。在911处分配材料包括，例如使用模型或支撑材料的一种，构建复合零件的第一部分。
在921处，在时间上对应于911，如图9所示，第二喷嘴盒可以处于保持状态。在保持期间，喷嘴盒可以休眠、等待构建指令，或者一个或多个非构建事件相关的过程可以在保持的喷嘴盒上进行或使用其进行。例如，在保持期间，可以实施喷嘴盒更换，可以实施材料更换，可以实施喷嘴前端更换，或可以从喷嘴盒中清扫材料等。
在912处，第一构建事件可以结束，第一流量调节器可以用于沿着第一喷嘴盒的第一喷嘴前端的方向分配冷却的气体或冷却的液体。分配的冷却气体或液体可以接触喷嘴盒中的任何未使用的热塑性材料而抑制任何未使用的热塑性材料从前端流出。
在922处，在时间上对应于912，实施例900包括从第二流量调节器释放加热的气体而接触第二喷嘴前端中未使用的第二热塑性材料。在922处释放加热气体可以与910处的相同方式进行，除了在922处将加热的气体朝第二喷嘴盒的喷嘴前端释放，而在910处加热的气体则朝第一喷嘴盒的喷嘴前端释放。
在923处，实施例900包括，在第二构建事件中，从第二喷嘴前端分配第二热塑性材料。在实施例中，第二构建事件包括构建在911处的上一个构建事件期间构建的相同的复合零件的后续部分。在实施例中，在923处分配材料包括使用第二个喷嘴盒分配模型材料。在913处，如在时间上对应于923，第一喷嘴盒可以进入如上所描述的对于第二喷嘴盒在921处的保持状态。
在924处，第二构建事件可以结束，而第二流量调节器可以用于沿着第二喷嘴盒的第二喷嘴前端的方向分配冷却的气体或冷却的液体，以便接触喷嘴中任何未使用的热塑性材料并抑制未使用的热塑性材料从前端流出。在实施例中，实施例900通过将第一喷嘴盒返回到910而继续，如在时间上与924一致。也就是说，当一个喷嘴盒接收加热的气体或液体时，另一个喷嘴盒可以接收冷却的气体或液体。
根据本文中的系统、装置和方法，可以使用的聚合物材料可以包括高性能工程热塑性聚合物，如聚碳酸酯基聚合物(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯聚合物(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯聚合物(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯聚合物(PBT)、苯乙烯聚合物、聚醚酰亚胺(PEI，Ultem)、丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈聚合物(ASA)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物(ABS)。工程热塑性聚合物都可以使用，因为它们具有相对较高的挠曲模量。
在具体实施方式中，聚碳酸酯可以是含有双酚A碳酸酯单元(BPA-PC)的线性均聚物；通过界面聚合生产的支化的氰基苯基封端的双酚A均聚碳酸酯，含有3mol％1,1,1-三(4-羟基苯基)乙烷(THPE)支化剂，可以以商品名LEXAN CFR商购自SABIC的InnovativePlastics分部；包含双酚A碳酸酯单元和硅氧烷单元，例如，包含5-200个二甲基硅氧烷单元的嵌段的聚(碳酸酯-硅氧烷)，例如以商品名LEXAN EXL可商购自SABIC的InnovativePlastics分部的那些。其它可以使用的特定聚碳酸酯包括聚(酯-碳酸酯)，其包含双酚A碳酸酯单元和间苯二甲酸酯-对苯二甲酸酯-双酚A酯单元，取决于碳酸酯单元和酯单元的相对比率，通常称为聚(碳酸酯-酯)(PCE)聚(邻苯二甲酸酯-碳酸酯)(PPC)。聚(脂族酯-碳酸酯)都可以使用，例如，包含双酚A碳酸酯单元和癸二酸-双酚A酯单元的那些，如以商品名LEXAN HFD商购自SABIC的Innovative Plastics分部的那些。其它特定的共聚碳酸酯包括双酚A和大体积双酚碳酸酯单元，即衍生自含有至少12个碳原子，例如，12-60个碳原子，或20-40个碳原子的双酚。这种共聚碳酸酯的实施例包括包含双酚A碳酸酯单元和2-苯基-3,3'-双(4-羟基苯基)苯并[C]吡咯酮碳酸酯单元(BPA-PPPBP共聚物)的共聚碳酸酯(商品名为LEXAN XHT，商购自SABIC的Innovative Plastics分部)；包含双酚A碳酸酯单元和1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)环己烷碳酸酯单元的共聚物(BPA-DMBPC共聚物)；以及包含双酚A碳酸酯单元和异佛尔酮双酚碳酸酯单元的共聚物(例如，以商品名APEC可以商购自Bayer)。
聚碳酸酯和聚(酯-碳酸酯)可以通过界面聚合和熔融聚合等方法生产。
聚碳酸酯可以具有在25℃、在氯仿中测定的0.3-1.5分升/克(dL/gm)，特别是0.45-1.0dL/gm的特性粘度。聚碳酸酯可以具有通过凝胶渗透色谱法(GPC)，使用交联的苯乙烯-二乙烯基苯柱并校准至聚碳酸酯参考标准测定的10,000-200,000道尔顿，具体而言20,000-100,000道尔顿的重均分子量。以1mg/mL的浓度制备GPC样品，并以每分钟1.5mL的流速洗脱。
除了如上所述的聚碳酸酯之外，聚碳酸酯组合物可以包含结构简式(5)的脂环族聚酯，
其中R是C2-12亚烷基或C3-12亚环烷基，具体而言是C2-6亚烷基或C5-6亚环烷基。在具体实施方式中，脂环族聚酯是具有结构简式(6)的重复单元的聚(1,4-环己烷-二甲醇-1,4-环己烷二羧酸酯)(PCCD)。
1,4-环己烷二亚甲基基团可以衍生自1,4-环己烷二甲醇(其包括其化学等价物)和环己烷二羧酸酯(其包括其化学等价物)。聚酯可以包括顺式异构体、反式异构体、或包括至少一种前述异构体的组合。
脂环族聚酯可以具有在25℃、在氯仿中测定的0.3-1.5分升/克(dL/gm)，特别是0.45-1.0dL/gm的特性粘度。聚碳酸酯可以具有使用交联的苯乙烯-二乙烯基苯柱子，通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定的10,000-200,000道尔顿、特别是30,000-100,000道尔顿的重均分子量。
取决于所需的功能和属性，聚碳酸酯和聚酯可以以10:1至1:10、10:1至1:8、10:1至1:5、10:1至1:1或9:1至1:1的重量比使用。在实施方式中，组合物包含基于组合物的总重量的5wt％至95wt％，20wt％至95wt％，40wt％至95wt％，50wt％至95wt％，或50wt至90wt％的聚碳酸酯和5wt％至95wt％，5wt％至80wt％，5wt％至60wt％，5wt％至50wt％，或10wt％至50wt％的聚酯。
染料可以施加到聚合物材料中以提供聚合物材料所需的颜色或颜色增强效果。在一些实施例中，光致变色染料可以广泛用于塑料、薄膜、涂料和油墨的商业应用中，以提供增色效果或用作紫外(UV)指示剂。染料可以引入聚合物材料批料中。染料也可以用作聚合物材料(例如在光致变色镜片应用中的透镜)上的表面涂层。Wen等在2014年1月24日提交的美国临时专利申请No.61/931,033中包括了在工程塑料中使用光致变色染料的系统和方法。
可以使用各种不同的光致变色染料。光致变色染料可以具有在约380-750nm的范围内的至少一种活化的最大吸收，并且是热和化学稳定性的。示例性的光致变色染料包括苯并吡喃；萘并吡喃(napthopyran)；螺萘并吡喃(spironapthopyran)；螺萘并噁嗪(spironaphthoxazine)；螺(吲哚啉)萘并噁嗪(spiro(indolino)naphthoxazine)；螺(苯并吲哚啉)萘并噁嗪(spiro(benzindolino)naphthoxazine)；螺(吲哚啉)吡啶并苯并噁嗪(spiro(indolino)pyridobenzoxazine)；螺(苯并吲哚啉)吡啶并苯并噁嗪(spiro(benzindolino)pyridobenzoxazine)；螺(苯并吲哚啉)萘并吡喃(spiro(benzindolino)naphthopyran)；螺(吲哚啉)苯并噁嗪(spiro(indolino)benzoxazine)；螺(吲哚啉)苯并吡喃(spiro(indolino)benzopyran)；螺(吲哚啉)萘并吡喃(spiro(indolino)naphthopyran)；螺(吲哚啉)醌并吡喃(spiro(indolino)quinopyran)；有机金属双硫腙盐(organo-metal dithiazonate)；例如，(芳基偶氮)硫代甲酰基芳基酰肼；二芳基乙烯；俘精酸酐和浮精酰亚胺，例如，3-呋喃基、3-噻吩基和3-吡咯基俘精酸酐和浮精酰亚胺；和螺二氢吲嗪(spirodihydroindolizine)。可以使用包含至少一种光致变色染料的组合。染料的具体实施例可以以商品名Reversacol商购自Vivimed Labs Europe Ltd.。有用的颜色包括牛津蓝(Oxford Blue)、水绿(Aqua Green)、海绿(Sea Green)、浆果红(Berry Red)、火焰红(Flame Red)、玫瑰红(Rose Red)、梅红(Plum Red)、普法尔茨紫(Palatinate Purple)、风暴紫(Storm Purple)、冲黄(Rush Yellow)和玉米黄(Corn Yellow)。
有机光致变色染料可以单独使用或与一种或多种其它光致变色化合物组合使用，例如，稀土掺杂的金属氧化物纳米颗粒(例如，氧化锆、氧化钇、氧化锌、氧化铜、氧化镧、氧化钆、氧化镨等，和掺杂有诸如镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥等稀土的它们的组合，以及它们的组合)，金属纳米颗粒(例如，金、银、铂、钯、铱、铼、汞、钌、锇、铜、镍等，及其组合)，半导体纳米颗粒，例如，II-VI族半导体(例如，ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、HgTe、MgTe等)，III-V族半导体(例如，GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlAs、AlP、AlSb、AlS等)，IV族半导体(例如，Ge、Si等)，I-VII族半导体(例如，CuCl、Agl等)，它们的合金，及它们的混合物(例如，三元和四元混合物))，及它们的组合。
染料可以用于光致变色聚碳酸酯组合物中，其用量是适用于聚碳酸酯聚合物染色的量，例如基于聚碳酸酯和脂环族聚酯组合的重量份数，按重量计10-1,000份每百万。这些重量百分比值是按照每种染料，即，具有多种染料的组合物可以在这些浓度范围单独含有每种染料。
添加剂组合物可以用于光致变色聚碳酸酯组合物中。添加剂组合物可以包含一种或多种所选择的添加剂以获得所需性质，条件是添加剂也经过筛选而不会过度显著不利影响组合物的所需性质，特别是光致变色性质。添加剂组合物或各种添加剂可以在组分混合期间的合适时间进行混合用于形成组合物。添加剂可以溶于或不溶于聚碳酸酯中。
添加剂组合物可以包含抗冲击改性剂、流动改性剂、抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂、紫外(UV)光稳定剂、紫外吸收剂、增塑剂、润滑剂、离型剂(如脱模剂)、抗静电剂、防雾剂、抗微生物剂、着色剂(例如、染料或颜料)、表面效应添加剂、辐射稳定剂、阻燃剂、防滴落剂(例如，PTFE包封的苯乙烯-丙烯腈共聚物(TSAN))，或包括前述一种或多种的组合。例如，可以使用抗氧化剂、热稳定剂、脱模剂和紫外光稳定剂的组合。通常而言，添加剂以通常已知有效的量使用。例如，添加剂组合物(除了任何抗冲改性剂，填料或增强剂之外)的总量(各自基于组合物中聚合物的总重量)可以为0.001wt％至10.0wt％、0.01wt％至5wt％、0.01wt％至0.2wt％。
在某些实施方式中，光致变色聚碳酸酯组合物可以包含磷酸。不期望受理论束缚，据信聚碳酸酯可以通过酯交换反应与脂环族聚酯反应，导致聚合物的降解，而磷酸的存在可以有效地防止这种酯交换反应，从而稳定光致变色聚碳酸酯组合物。添加到光致变色聚碳酸酯组合物中的磷酸的量基于组合物总重量可以是，例如0.001wt％至0.5wt％，特别是0.01wt％至0.1wt％。
形成光致变色聚碳酸酯组合物的方法可以不同，但在有利的特征中，包括在本体聚合物组合物中的光致变色染料。在实施方式中，聚合物可以与任何添加剂(例如，脱模剂)，如在螺旋型挤出机中混合(例如，共混)。聚合物、染料和任何添加剂可以以任何顺序，并以例如粉末、颗粒状、丝状等形式作为母料进行混合。透明组合物可以通过实施用于生产光致变色聚碳酸酯组合物的方法进行制备。美国专利No.7,767,738中描述了这种制备透明光致变色聚碳酸酯组合物的方法的实施例。
光致变色聚碳酸酯组合物可以具有良好的熔体粘度，这有助于加工。光致变色聚碳酸酯组合物可以具有在300℃/1.2Kg下根据ISO 1133在360秒停留时间下测定的4至30、大于或等于12、大于或等于10、大于或等于15、大于或等于16、大于或等于17、大于或等于18、大于或等于19、或大于或等于20cc/min的熔融体积流速(MVR，立方厘米/10分钟(cc/10min))。在具有宽范围的厚度，例如0.1至10mm、或0.5至5mm的制品中可以获得相同或相似的值。
光致变色聚碳酸酯组合物可以具有优异的冲击性能，特别是多轴冲击(MAI)和延展性，这提供了关于组合物在多轴变形条件下的行为的信息。所施加的变形可以是高速穿刺。基于零件是否以脆性或延性方式断裂，所报告的性能包括总能量吸收，以焦耳(J)，而零件的百分比(％D)延展性表示。延性零件表现出由前端穿透之处屈服，脆性零件分裂成碎片或具有未表现出屈服而穿孔的截面。光致变色聚碳酸酯组合物可以具有等于或高于100J的MAI，这在23℃下以4.4m/s的冲击速度根据ISO 6603在厚度为3.2mm的圆盘上测定。组合物可以具有根据ISO 6603，在厚度为3.2mm的圆盘上在23℃下以4.4m/s的冲击速度，在多轴冲击中测定的80％或更高的延展性。相同或相似的值在具有宽范围的厚度，例如0.1至10mm，特别是0.5至5mm的制品中可以获得。
光致变色聚碳酸酯组合物可以具有优异的冲击强度。例如，由光致变色聚碳酸酯组合物模塑成形的制品可以具有根据ISO 180/1A在23℃，5.5J下，在具有4mm厚度的冲击棒上测定的大于10kJ/m2的缺口悬臂梁冲击强度。相同或相似的值在具有宽范围的厚度，例如0.1至10mm，特别是0.5至5mm的制品中可以获得。
光致变色聚碳酸酯组合物可以经过配制而具有小于3％、或小于2％的雾度和大于80％的透光率，每种情况都使用颜色空间CIE1931(发光体C和2°观测角)或根据ASTM D003(2007)使用0.062英寸(1.5mm)厚度的发光体C测定。在一些实施方式中，光致变色聚碳酸酯组合物经过配制而使由组合物模塑成形的制品具有小于3％的雾度和大于80％的透光率，每种情况均使用颜色空间CIE1931(发光体C和2°观察角)或根据ASTM D 1003(2007)使用0.062英寸(1.5mm)厚度的发光体C测定。在一些实施方式中，制品可以具有小于3％的雾度，大于85％的透光率，和等于或高于100J的MAI，这在23℃下以4.4m/s的冲击速度根据ISO6603在具有厚度1.5mm的盘上测定。
光致变色聚碳酸酯组合物具有按照ASTM D790(2010)以1.27mm/min的速度测定的小于3,000MPa、小于2500MPa、或小于2200MPa的弯曲弹性模量。光致变色聚碳酸酯组合物可以进一步具有根据ASTM 6290-98在Color Eye 7000A上测定的0.1至10的δa*值。
各种注释和实施例
实施例1可以包括或使用主题物质(如装置、方法、用于执行动作的装置、或包括指令的设备可读介质，当设备执行指令时，可以导致设备执行动作)，如可以包括或使用物料流调节装置用于调节来自喷嘴盒，诸如适用于增材制造系统的喷嘴盒的物料流。实施例1的装置可以包括位于增材制造系统的构建区域之中或邻近之处的第一气体出口，并且第一气体出口可以配置为选择性地释放冷却剂气体。实施例1可以进一步包括定位设备，配置为将喷嘴盒的挤出前端区域定位于第一气体出口处而使来自第一气体出口的选择性释放的冷却剂气体接触喷嘴盒的挤出前端区域的一部分。
实施例2可以包括实施例1的主题物质，或者可以可选地与之组合，以可选地包括定位设备，该定位设备配置为定位喷嘴盒的挤出前端区域而使来自第一气体出口的选择性的释放冷却剂气体接触喷嘴盒的挤出前端中的热塑性材料。
实施例3可以包括实施例1或2中的一个或任何组合的主题物质，或可以可选地与之组合，以便可选地包括来自第一气体出口的选择性释放的冷却剂气体，该气体具有的温度小于喷嘴盒的挤出前端中的热塑性材料的流动阈值温度。
实施例4可以包括实施例3的主题物质，或者可以可选地与之组合，以便可选地包括来自第一气体出口的选择性释放的冷却剂气体，当气体接触喷嘴盒的挤出前端区域部分时，具有小于喷嘴盒的挤出前端中的热塑性材料的流动阈值温度至少30℃的温度。
实施例5可以包括实施例1至4的一个或任何组合的主题物质，或可以可选地与之组合，以可选地包括来自第一气体出口的选择性释放冷却剂气体，其包含二氧化碳、氩气、氮气、氟烷烃气体或加压的环境空气。
实施例6可以包括实施例1至5的一个或任何组合的主题物质，或可以可选地与之组合，以可选地包括第一气体出口，其进一步配置为释放具有的温度大于喷嘴盒的挤出前端中的热塑性材料的流动阈值温度的加热气体。
实施例7可以包括实施例6的主题物质，或者可以可选地与之组合，以便可选地包括来自第一气体出口的选择性释放的加热气体，当其接触喷嘴盒的挤出前端区域的部分时，具有的温度大于喷嘴盒的挤出前端中的热塑性材料的流动阈值温度至少30℃。
实施例8可以包括实施例1至7的一个或任何组合的主题物质，或者可以可选地与之组合，以便可选地包括相对于喷嘴盒的可移动挤出前端是固定的第一气体出口。
实施例9可以包括实施例8的主题物质，或者可以可选地与之组合，以便可选地包括位于增材制造系统的构建区域之中或与之相邻的第二气体出口，并且第二气体出口由处理器电路选择性控制以便释放与第一气体出口的相同或不同的冷却剂气体。
实施例10可以包括实施例1至9的一个或任何组合的主题物质，或可以可选地与之组合，以可选地包括配置为感应喷嘴盒的挤出前端的温度的温度传感器。在实施例10中，气体出口可以配置为基于由温度传感器感应的挤出前端的温度而释放冷却剂气体或抑制冷却剂气体释放。
实施例11可以包括实施例10的主题物质，或者可以可选地与之组合，以便可选地包括温度传感器，其配置为当喷嘴盒的挤出前端位于气体出口时，感应喷嘴盒的挤出前端的温度。
实施例12可以包括实施例1至11的一个或任何组合的主题物质，或可以可选地与之组合，以便可选地包括接近触发电路(proximity trigger circuit)，其配置为，当喷嘴盒的挤出前端处于距离气体出口的指定第一距离之内时启动气体出口的冷却剂气体的释放，和进一步配置为，当挤出前端和气体出口之间的距离大于距离气体出口的指定第二距离时抑制冷却剂气体从气体出口释放。
实施例13可以包括，或可以可选地与实施例1至12的一个或任何组合的主题物质相组合，以可选地包括热塑性材料驱动组件，其配置为接收纤丝热塑性材料并驱动纤丝热塑性材料通过液化器组件而朝着喷嘴盒的挤出前端，和触发回路，其配置为，当热塑性材料驱动组件停止驱动丝状热塑性材料通过液化器组件时启动气体出口的冷却剂气体的释放。
实施例14可以包括实施例1至13中的一个或任何组合的主题物质，或可以可选地与之组合，以可选地包括定时器电路，其配置为测量气体出口释放冷却剂气体的持续时间并在释放持续时间超过指定的持续时间时抑制冷却剂气体释放。
实施例15可以包括实施例1至14的一个或任何组合的主题物质，或可以可选地与之组合，以可选地包括作为定位设备的机器人臂，其配置为使喷嘴盒的挤出前端在增材制造系统的构建区域和增材制造系统的包括气体出口的区域之间移动。
实施例16可以包括实施例1至15的一个或任何组合的主题物质，或者可以可选地与之组合，以便可选地包括作为定位设备的龙门架系统，其配置为使喷嘴盒的挤出前端在增材制造系统的构建区域和增材制造系统包含气体出口的区域之间移动。
实施例17可以包括或使用主题物质(如装置、方法、用于执行动作的装置，或包括指令的设备可读介质，当由设备执行指令时可以使设备执行动作)，如可以包括或使用适用于增材制造系统的物料流调节装置。物料流调节装置包括包含挤出前端的喷嘴盒，并且挤出前端配置为，当热塑性材料加热至至少热塑性材料的流动阈值温度时沉积热塑性材料。物料流量调节器包括冷却剂源，其配置为经由冷却剂出口供给冷却剂气体，并且冷却剂气体具有低于热塑性材料的流动阈值温度的温度。在实施例17中，冷却剂出口配置为引导来自冷却剂源的冷却剂气体接触喷嘴盒的挤出前端处的热塑性材料。
实施例18可以包括实施例17的主题物质，或可以可选地与之组合，以可选地包括可以在增材制造系统的构建区域中移动的挤出头组件。在实施例18中，喷嘴盒可以偶联至挤出头组件，并且挤出头组件可以包括冷却剂出口。
实施例19可以包括实施例17至18的一个或任何组合的主题物质，或者可以可选地与之组合，以便可选地包括自身具有冷却剂出口的喷嘴盒。
实施例20可以包括实施例17至19中的一个或任何组合的主题物质，或可以可选地与之组合，以可选地包括冷却剂源，其配置为，当冷却剂气体接触喷嘴盒的挤出前端处的热塑性材料时供给比喷嘴盒的挤出前端中的热塑性材料的流动临界温度流动低至少30℃的温度的冷却剂气体。
实施例21可以包括实施例17至20的一个或任何组合的主题物质，或可以可选地与之组合，以可选地包括冷却剂源，配置为经由冷却剂出口提供二氧化碳、氩气、氮气、氟烷烃气体或加压的环境空气中的至少一种。
实施例22可以包括实施例17至21的一个或任何组合的主题物质，或可以可选地与之组合，以可选地包括配置为经由加热气体出口供应加热气体的加热气体源，该加热气体具有高于热塑性材料的流动阈值温度的温度，并且加热气体出口配置为从加热气体源引导加热气体至喷嘴盒的挤出前端处接触热塑性材料。
实施例23可以包括实施例22的主题物质，或可以可选地与之组合，以可选地包括加热气体源，其配置为当加热气体源接触喷嘴盒的挤出前端处的热塑性材料时，供给温度比喷嘴盒的挤出前端处的热塑性材料的流动阈值温度高至少30℃的加热气体。
实施例24可以包括实施例17至23的一个或任何组合的主题物质，或可以可选地与之组合以可选地包括配置为感应喷嘴盒的挤出前端的温度的温度传感器，并且冷却剂出口配置为基于由温度传感器感应的挤出前端的温度释放冷却剂气体或停止冷却剂气体的释放。
实施例25可以包括实施例17至24的一个或任何组合的主题物质，或可以可选地与之组合，以可选地包括配置为接收丝状热塑性材料并驱动丝状热塑性材料通过液化器组件并朝着喷嘴盒的挤出前端的热塑性材料驱动组件，和配置为在热塑性材料驱动组件停止驱动丝状热塑性材料通过液化器组件时经由冷却剂出口启动从冷却剂源释放冷却剂气体的触发电路。
实施例26可以包括实施例17至25的一个或任何组合的主题物质，或可以可选地与之组合，以可选地包括配置为测定经由冷却剂出口从冷却剂源释放冷却剂气体的持续时间，并在释放持续时间超过指定的持续时间时停止冷却剂气体的释放的定时器电路。
实施例27可以包括或使用主题物质(如装置、方法、用于执行动作的装置、或设备可读介质，该介质包含指令，由设备执行指令时可以使设备执行动作)，如可以包括或使用用于启动或停止增材制造系统中的热塑性物料流动的方法，增材制造系统包括挤出头组件，其配置为使用对应于各自第一和第二喷嘴盒的各自的第一和第二挤出前端沉积至少第一和第二不同的热塑性材料。实施例27的方法可以包括在第一喷嘴盒处于增材制造系统的构建区域内时将第一喷嘴盒的至少一部分加热到大于第一挤出前端中的第一热塑性材料的流动阈值温度，以使第一热塑性材料从第一挤出前端流出而产生复合零件的一部分，并且在使用来自第一喷嘴盒的第一热塑性材料完成第一部分构建过程之后，将保留于第一挤出前端处的第一热塑性材料的未使用部分与第一热挤出前端处具有温度低于第一热塑性材料的流动阈值温度的冷却剂气流接触。
实施例28可以包括实施例27的主题物质，或可以可选地与之组合，以可选地包括，当第二喷嘴盒处于增材制造系统的构建区域内时，将至少一部分第二喷嘴盒加热至大于第二挤出前端中的第二热塑性材料的流动阈值温度的温度，以使得第二热塑性材料可以从第二挤出前端流出，以产生复合零件的不同部分。
实施例29可以包括实施例27或28的一种或任何组合的主题物质，或可以可选地与之组合，以可选地包括，随着加热第一喷嘴盒的部分大于第一热塑性材料的流动阈值温度，使第一挤出前端处的第一热塑性材料的初始部分与第一挤出前端处具有比第一热挤出材料的流动阈值温度更高的温度的加热气体流接触。
实施例30可以包括实施例27至29的一个或任何组合的主题物质，或可以可选地与之组合，以可选地包括在构建过程的第一部分之后将第一喷嘴盒重新定位到增材制造系统的冷却区域，冷却区域包括冷却剂气体流和第一热塑性材料的未使用的部分相遇的位置。在实施例30中，将第一挤出前端处剩余的第一热塑性材料的未使用部分与冷却剂气体流接触可以包括仅在第一喷嘴盒从构建区域重新定位到增材制造系统的冷却区域之后提供冷却剂气流。
实施例31可以包括实施例27至30的一个或任何组合的主题物质，或可以可选地与之组合，以可选地包括，在将第一热挤出材料的初始部分与冷却气体流接触之后，感应第一挤出前端的温度并且当所感应的温度超过指定的阈值温度时终止冷却剂气体流。
实施例32可以包括实施例27至31中的一个或任何组合的主题物质，或可以可选地与之组合，以可选地包括，当冷却剂气体流首次接触第一挤出前端处剩余的第一热塑性材料的未使用部分时，开始计时间隔，并当间隔超过指定的持续时间时，终止冷却剂气体流。
这些非限制性实施例中的每一个都可以独立地存在，或可以以各种排列或组合与一个或多个其它实施例进行组合。
本文描述的方法实施例可以至少部分是机器或计算机实施的。例如，控制电路190，或一些其他控制器或处理器电路，可以用于实施本文讨论的一种或多种方法的至少一部分。一些实施例可以包括实体的、计算机可读介质或机器可读介质，其编码有可操作的指令以配置电子设备以执行如上实施例中所描述的方法。这种方法的实施可以包括代码，如微代码、汇编语言代码、更高级语言代码等。这样的代码可以包括用于实施各种方法的计算机可读指令。代码可以形成计算机程序产品的部分。此外，在一个实施例中，代码可以，如在执行期间或在其他时间，有形地存储于一个或多个易失性(volatile)、非暂时性、或非易失性的实体计算机可读介质上。这些有形的计算机可读介质的实施例可以包括，但不限于硬盘，可移动磁盘、可移动光盘(例如、光碟和数字视频盘)、磁带盒、存储卡或棒、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。
以上描述旨在是举例说明性的而非限制性的。例如，上述实施例(或其一个或多个方面)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述之后，可以使用其它实施方式。提供摘要以与37C.F.R.§1.72(b)一致，以允许读者快速确定所公开的技术的性质。这将提交为具有这样的理解，即摘要不会用于解释或限制权利要求的范围或含义。另外，在上述具体实施方式中，各种特征都可以合并一起以简化本公开。这不应被解释为表明未要求的公开的特征对于任何权利要求都是至关重要的。相反，本发明的主题物质可以不在于特定的公开的实施方式的所有特征。因此，所附权利要求书由此作为实施例或实施方式结合于具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施方式，并且认为这些实施方式可以在各种组合或排列中彼此组合。本发明的范围应该参照所附权利要求，连同这些权利要求授权的等同物的全部范围一起确定。

Claims (15)

1.一种用于调节来自喷嘴盒的物料流的物料流调节装置，所述喷嘴盒用于与增材制造系统一起使用，所述装置包括：
第一气体出口，定位于所述增材制造系统的构建区域处或附近，所述第一气体出口配置为选择性释放冷却剂气体；和
定位设备，配置为使所述喷嘴盒的挤出前端区域定位于所述第一气体出口，使得来自所述第一气体出口的选择性释放的所述冷却剂气体接触所述喷嘴盒的所述挤出前端区域的部分。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述定位设备配置为定位所述喷嘴盒的所述挤出前端区域，使得来自所述第一气体出口的选择性释放的所述冷却剂气体接触所述喷嘴盒的挤出前端中的热塑性材料。
3.根据权利要求1所述的装置，其中来自所述第一气体出口的选择性释放的所述冷却剂气体具有的温度低于所述喷嘴盒的挤出前端中的热塑性材料的流动阈值温度。
4.根据权利要求3所述的装置，其中当所述气体接触所述喷嘴盒的所述挤出前端区域的部分时，来自所述第一气体出口的选择性释放的所述冷却剂气体具有的温度比所述喷嘴盒的所述挤出前端中的所述热塑性材料的流动阈值温度低至少30℃。
5.根据权利要求1所述的装置，其中来自所述第一气体出口的选择性释放的所述冷却剂气体包括以下各项中的至少一种：二氧化碳、氩气、氮气、氟代烷烃气体或加压的环境空气。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一气体出口进一步配置为释放加热气体，所述加热气体具有的温度高于所述喷嘴盒的挤出前端中的热塑性材料的流动阈值温度。
7.根据权利要求6所述的装置，其中当所述加热气体接触所述喷嘴盒的挤出前端区域的部分时，来自所述第一气体出口的选择性释放的所述加热气体具有的温度比所述喷嘴盒的挤出前端中的所述热塑性材料的流动阈值温度高至少30℃。
8.根据权利要求1所述的装置，其中相对于所述喷嘴盒的可移动的挤出前端，所述第一气体出口是固定的。
9.根据权利要求8所述的装置，进一步包括定位于所述增材制造系统的构建区域处或附近的第二气体出口，其中所述第二气体出口由处理器电路选择性控制，以释放与所述第一气体出口相同或不同的冷却剂气体。
10.根据权利要求1所述的装置，进一步包括温度传感器，所述温度传感器配置为感应所述喷嘴盒的挤出前端的温度，并且其中，所述气体出口配置为基于所述温度传感器感应的所述挤出前端的温度来释放所述冷却剂气体或抑制所述冷却剂气体的释放。
11.根据权利要求10所述的装置，其中当所述喷嘴盒的挤出前端定位于所述气体出口时，所述温度传感器配置为感应所述喷嘴盒的所述挤出前端的温度。
12.根据权利要求1所述的装置，进一步包括接近触发电路，所述接近触发电路配置为当所述喷嘴盒的挤出前端位于距离所述气体出口指定的第一距离内时，开始从所述气体出口释放所述冷却剂气体，并进一步配置为当所述挤出前端和所述气体出口之间的距离大于距离所述气体出口的指定的第二距离时，抑制所述冷却剂气体从所述气体出口的释放。
13.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
热塑性材料驱动组件，配置为接收纤丝热塑性材料并驱动所述纤丝热塑性材料通过液化器组件并朝向所述喷嘴盒的挤出前端；和
触发电路，配置为当所述热塑性材料驱动组件停止驱动所述纤丝热塑性材料通过液化器组件时，开始从所述气体出口释放所述冷却剂气体。
14.根据权利要求1所述的装置，包括定时器电路，所述定时器电路配置为测量所述冷却剂气体从所述气体出口释放的持续时间，并且当释放持续时间超过指定的持续时间时，抑制所述冷却剂气体的释放。
15.根据权利要求1所述的装置，其中所述定位设备包括机器人臂，所述机器人臂配置为在所述增材制造系统的构建区域与所述增材制造系统的包括所述气体出口的区域的之间，移动所述喷嘴盒的挤出前端。
CN201580064946.7A 2014-12-01 2015-12-01 用于增材制造的快速喷嘴冷却 Expired - Fee Related CN107000317B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462085849P 2014-12-01 2014-12-01
US62/085,849 2014-12-01
PCT/IB2015/059261 WO2016088048A1 (en) 2014-12-01 2015-12-01 Rapid nozzle cooling for additive manufacturing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107000317A true CN107000317A (zh) 2017-08-01
CN107000317B CN107000317B (zh) 2018-08-24

Family

ID=55069028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580064946.7A Expired - Fee Related CN107000317B (zh) 2014-12-01 2015-12-01 用于增材制造的快速喷嘴冷却

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10173409B2 (zh)
EP (1) EP3227090B1 (zh)
CN (1) CN107000317B (zh)
WO (1) WO2016088048A1 (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107737922A (zh) * 2017-10-26 2018-02-27 华中科技大学鄂州工业技术研究院 一种增材制造局部均匀散热在线处理装置
CN108311789A (zh) * 2017-12-13 2018-07-24 浙江灿根智能科技有限公司 一种四轴数控增材设备
CN109016498A (zh) * 2018-07-06 2018-12-18 熊冠 一种具有散热冷却功能的3d打印装置
WO2019140972A1 (zh) * 2018-01-17 2019-07-25 华南理工大学 一种基于气液化学反应沉积的3d打印装置与运行方法
CN110421771A (zh) * 2019-08-16 2019-11-08 宁波海关技术中心 一种红外光谱压膜装置及其压膜方法
CN110654026A (zh) * 2018-06-29 2020-01-07 Cl产权管理有限公司 用于确定流体流的至少一个流动参数的设备
CN110936611A (zh) * 2019-11-25 2020-03-31 贵州师范学院 一种基于微波均匀加热的3d打印机
CN111483142A (zh) * 2019-01-25 2020-08-04 东莞一迈智能科技有限公司 一种液冷快拆式双头3d打印机

Families Citing this family (68)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9511543B2 (en) 2012-08-29 2016-12-06 Cc3D Llc Method and apparatus for continuous composite three-dimensional printing
US10618217B2 (en) 2013-10-30 2020-04-14 Branch Technology, Inc. Cellular fabrication and apparatus for additive manufacturing
GB2546016B (en) 2014-06-20 2018-11-28 Velo3D Inc Apparatuses, systems and methods for three-dimensional printing
JPWO2017038984A1 (ja) * 2015-09-04 2018-07-12 Jsr株式会社 立体造形物の製造装置及び製造方法、並びに立体造形物の製造装置に用いられる材料供給ユニット
WO2017079091A1 (en) 2015-11-06 2017-05-11 Velo3D, Inc. Adept three-dimensional printing
CN108698126A (zh) 2015-12-10 2018-10-23 维洛3D公司 精湛的三维打印
JP6889159B2 (ja) * 2015-12-11 2021-06-18 サビック グローバル テクノロジーズ ベスローテン フェンノートシャップ 付加製造用高衝撃強度ポリカーボネート組成物
WO2017143077A1 (en) 2016-02-18 2017-08-24 Velo3D, Inc. Accurate three-dimensional printing
EP3492244A1 (en) 2016-06-29 2019-06-05 VELO3D, Inc. Three-dimensional printing system and method for three-dimensional printing
US11691343B2 (en) 2016-06-29 2023-07-04 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing and three-dimensional printers
US10543640B2 (en) 2016-09-06 2020-01-28 Continuous Composites Inc. Additive manufacturing system having in-head fiber teasing
US10759113B2 (en) 2016-09-06 2020-09-01 Continuous Composites Inc. Additive manufacturing system having trailing cure mechanism
US10625467B2 (en) 2016-09-06 2020-04-21 Continuous Composites Inc. Additive manufacturing system having adjustable curing
US11029658B2 (en) 2016-09-06 2021-06-08 Continuous Composites Inc. Systems and methods for controlling additive manufacturing
US20180065317A1 (en) 2016-09-06 2018-03-08 Cc3D Llc Additive manufacturing system having in-situ fiber splicing
EP3292927A1 (en) * 2016-09-13 2018-03-14 Linde Aktiengesellschaft Method for additive manufacturing
US10766595B2 (en) 2016-11-03 2020-09-08 Continuous Composites Inc. Composite vehicle body
US20210094230A9 (en) 2016-11-04 2021-04-01 Continuous Composites Inc. System for additive manufacturing
US10953598B2 (en) 2016-11-04 2021-03-23 Continuous Composites Inc. Additive manufacturing system having vibrating nozzle
US10661341B2 (en) 2016-11-07 2020-05-26 Velo3D, Inc. Gas flow in three-dimensional printing
US10611092B2 (en) 2017-01-05 2020-04-07 Velo3D, Inc. Optics in three-dimensional printing
CN106853679A (zh) * 2017-01-11 2017-06-16 合肥智格电子信息科技有限公司 基于fdm的3d打印设备
US10857726B2 (en) 2017-01-24 2020-12-08 Continuous Composites Inc. Additive manufacturing system implementing anchor curing
US10040240B1 (en) * 2017-01-24 2018-08-07 Cc3D Llc Additive manufacturing system having fiber-cutting mechanism
US20180229092A1 (en) 2017-02-13 2018-08-16 Cc3D Llc Composite sporting equipment
US10798783B2 (en) 2017-02-15 2020-10-06 Continuous Composites Inc. Additively manufactured composite heater
US10369629B2 (en) 2017-03-02 2019-08-06 Veo3D, Inc. Three-dimensional printing of three-dimensional objects
US20180281237A1 (en) 2017-03-28 2018-10-04 Velo3D, Inc. Material manipulation in three-dimensional printing
JP6926655B2 (ja) * 2017-05-12 2021-08-25 セイコーエプソン株式会社 三次元造形装置および三次元物体の製造方法
US10513076B1 (en) * 2017-06-06 2019-12-24 Anthony Freakes 3D printing devices and methods
JP6753366B2 (ja) * 2017-06-23 2020-09-09 株式会社島津製作所 分析装置
US10814569B2 (en) 2017-06-29 2020-10-27 Continuous Composites Inc. Method and material for additive manufacturing
US10589463B2 (en) 2017-06-29 2020-03-17 Continuous Composites Inc. Print head for additive manufacturing system
DE102017122944A1 (de) * 2017-10-04 2019-04-04 Homag Bohrsysteme Gmbh Vorrichtung zur Ausbildung von Volumenkörpern
DE102017221949A1 (de) * 2017-11-27 2019-05-29 Robert Bosch Gmbh Druckkopf für einen 3D-Drucker und Verfahren zur Inbetriebnahme eines Druckkopfes eines 3D-Druckers
US10319499B1 (en) 2017-11-30 2019-06-11 Cc3D Llc System and method for additively manufacturing composite wiring harness
US10131088B1 (en) 2017-12-19 2018-11-20 Cc3D Llc Additive manufacturing method for discharging interlocking continuous reinforcement
US10272525B1 (en) 2017-12-27 2019-04-30 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing systems and methods of their use
US10081129B1 (en) 2017-12-29 2018-09-25 Cc3D Llc Additive manufacturing system implementing hardener pre-impregnation
US10759114B2 (en) 2017-12-29 2020-09-01 Continuous Composites Inc. System and print head for continuously manufacturing composite structure
US10857729B2 (en) 2017-12-29 2020-12-08 Continuous Composites Inc. System and method for additively manufacturing functional elements into existing components
US10919222B2 (en) 2017-12-29 2021-02-16 Continuous Composites Inc. System and method for additively manufacturing functional elements into existing components
US11167495B2 (en) 2017-12-29 2021-11-09 Continuous Composites Inc. System and method for additively manufacturing functional elements into existing components
US10144176B1 (en) 2018-01-15 2018-12-04 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing systems and methods of their use
DE102018204143A1 (de) 2018-03-19 2019-09-19 Ford Global Technologies, Llc Additives Fertigungsverfahren
US10814430B2 (en) 2018-04-09 2020-10-27 General Electric Company Systems and methods for additive manufacturing flow control devices
US11161300B2 (en) 2018-04-11 2021-11-02 Continuous Composites Inc. System and print head for additive manufacturing system
US11110656B2 (en) 2018-04-12 2021-09-07 Continuous Composites Inc. System for continuously manufacturing composite structure
US11130284B2 (en) 2018-04-12 2021-09-28 Continuous Composites Inc. System and head for continuously manufacturing composite structure
US11052603B2 (en) 2018-06-07 2021-07-06 Continuous Composites Inc. Additive manufacturing system having stowable cutting mechanism
DE102018113775A1 (de) * 2018-06-08 2019-12-12 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren und Anlage zum Herstellen einer dreidimensionalen Struktur
US20200086563A1 (en) 2018-09-13 2020-03-19 Cc3D Llc System and head for continuously manufacturing composite structure
CN113195636A (zh) 2018-09-26 2021-07-30 高新特殊工程塑料全球技术有限公司 聚碳酸酯组合物及相关制品和增材制造方法
US11235522B2 (en) 2018-10-04 2022-02-01 Continuous Composites Inc. System for additively manufacturing composite structures
US11325304B2 (en) 2018-10-26 2022-05-10 Continuous Composites Inc. System and method for additive manufacturing
US11358331B2 (en) 2018-11-19 2022-06-14 Continuous Composites Inc. System and head for continuously manufacturing composite structure
US11420390B2 (en) 2018-11-19 2022-08-23 Continuous Composites Inc. System for additively manufacturing composite structure
US20200238603A1 (en) 2019-01-25 2020-07-30 Continuous Composites Inc. System for additively manufacturing composite structure
DE102019202942A1 (de) * 2019-03-05 2020-09-10 Aim3D Gmbh 3D-Druckvorrichtung mit einer Temperaturregulationseinrichtung für aufgebrachtes Druckmaterial
US11312083B2 (en) 2019-05-28 2022-04-26 Continuous Composites Inc. System for additively manufacturing composite structure
DE102019122302A1 (de) * 2019-08-20 2021-02-25 Kumovis GmbH Druckkopf für ein additives Manufacturing-System sowie Additiv-Manufacturing-System
US11840022B2 (en) 2019-12-30 2023-12-12 Continuous Composites Inc. System and method for additive manufacturing
US11904534B2 (en) 2020-02-25 2024-02-20 Continuous Composites Inc. Additive manufacturing system
US20210394451A1 (en) 2020-06-23 2021-12-23 Continuous Composites Inc. Systems and methods for controlling additive manufacturing
US11613080B2 (en) 2020-09-11 2023-03-28 Continuous Composites Inc. Print head for additive manufacturing system
FR3118601B1 (fr) * 2021-01-07 2023-04-28 Bombix3D Dispositif d’impression tridimensionnelle à contrôle du refroidissement de matière en fusion
US20220324160A1 (en) * 2021-04-13 2022-10-13 Essentium, Inc. Forced convection thermal history management system
US11926099B2 (en) 2021-04-27 2024-03-12 Continuous Composites Inc. Additive manufacturing system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4460398A (en) * 1980-08-05 1984-07-17 Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan Freeze valve having multiple heating-cooling means
US6578596B1 (en) * 2000-04-18 2003-06-17 Stratasys, Inc. Apparatus and method for thermoplastic extrusion
US20130089642A1 (en) * 2004-08-11 2013-04-11 Cornell University - Cornell Center For Technology Enterprise & Commercialization (Cctec) Modular fabrication systems and methods
CN103747943A (zh) * 2011-04-17 2014-04-23 斯特拉塔西斯有限公司 用于对象的增材制造的系统和方法
CN104085111A (zh) * 2014-07-11 2014-10-08 东莞中国科学院云计算产业技术创新与育成中心 一种多喷嘴3d打印机及其速度和精度控制方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5121329A (en) * 1989-10-30 1992-06-09 Stratasys, Inc. Apparatus and method for creating three-dimensional objects
JP2597778B2 (ja) * 1991-01-03 1997-04-09 ストラタシイス，インコーポレイテッド 三次元対象物組み立てシステム及び組み立て方法
US6004124A (en) 1998-01-26 1999-12-21 Stratasys, Inc. Thin-wall tube liquifier
US6989190B2 (en) 2000-10-17 2006-01-24 General Electric Company Transparent polycarbonate polyester composition and process
US7604470B2 (en) 2006-04-03 2009-10-20 Stratasys, Inc. Single-motor extrusion head having multiple extrusion lines
US7897074B2 (en) 2008-04-30 2011-03-01 Stratasys, Inc. Liquefier assembly for use in extrusion-based digital manufacturing systems
US9022769B2 (en) 2010-07-22 2015-05-05 Stratasys, Inc. Multiple-zone liquefier assembly for extrusion-based additive manufacturing systems
US8668859B2 (en) 2010-08-18 2014-03-11 Makerbot Industries, Llc Automated 3D build processes
US8936742B2 (en) * 2010-09-28 2015-01-20 Drexel University Integratable assisted cooling system for precision extrusion deposition in the fabrication of 3D scaffolds
US8419996B2 (en) 2010-12-22 2013-04-16 Stratasys, Inc. Print head assembly for use in fused deposition modeling system
DE102012215749A1 (de) 2012-09-05 2014-03-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung dreidimensionaler Objekte mit freitragenden und/oder überhängenden Teilen
CN107000314A (zh) 2014-12-01 2017-08-01 沙特基础工业全球技术有限公司 增材制造过程自动化系统和方法
US20170266859A1 (en) 2014-12-01 2017-09-21 Sabic Global Technologies B.V. Block mold
WO2016088049A1 (en) 2014-12-01 2016-06-09 Sabic Global Technologies B.V. Nozzle tool changing for material extrusion additive manufacturing
US20180001565A1 (en) 2014-12-17 2018-01-04 Sabic Global Technologies B.V. Identifying a characteristic of a material for additive manufacturing

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4460398A (en) * 1980-08-05 1984-07-17 Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan Freeze valve having multiple heating-cooling means
US6578596B1 (en) * 2000-04-18 2003-06-17 Stratasys, Inc. Apparatus and method for thermoplastic extrusion
US20130089642A1 (en) * 2004-08-11 2013-04-11 Cornell University - Cornell Center For Technology Enterprise & Commercialization (Cctec) Modular fabrication systems and methods
CN103747943A (zh) * 2011-04-17 2014-04-23 斯特拉塔西斯有限公司 用于对象的增材制造的系统和方法
CN104085111A (zh) * 2014-07-11 2014-10-08 东莞中国科学院云计算产业技术创新与育成中心 一种多喷嘴3d打印机及其速度和精度控制方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107737922A (zh) * 2017-10-26 2018-02-27 华中科技大学鄂州工业技术研究院 一种增材制造局部均匀散热在线处理装置
CN107737922B (zh) * 2017-10-26 2023-08-08 华中科技大学鄂州工业技术研究院 一种增材制造局部均匀散热在线处理装置
CN108311789A (zh) * 2017-12-13 2018-07-24 浙江灿根智能科技有限公司 一种四轴数控增材设备
WO2019140972A1 (zh) * 2018-01-17 2019-07-25 华南理工大学 一种基于气液化学反应沉积的3d打印装置与运行方法
CN110654026A (zh) * 2018-06-29 2020-01-07 Cl产权管理有限公司 用于确定流体流的至少一个流动参数的设备
CN109016498A (zh) * 2018-07-06 2018-12-18 熊冠 一种具有散热冷却功能的3d打印装置
CN111483142A (zh) * 2019-01-25 2020-08-04 东莞一迈智能科技有限公司 一种液冷快拆式双头3d打印机
CN110421771A (zh) * 2019-08-16 2019-11-08 宁波海关技术中心 一种红外光谱压膜装置及其压膜方法
CN110936611A (zh) * 2019-11-25 2020-03-31 贵州师范学院 一种基于微波均匀加热的3d打印机
CN110936611B (zh) * 2019-11-25 2024-02-06 贵州师范学院 一种基于微波均匀加热的3d打印机

Also Published As

Publication number Publication date
US20170266887A1 (en) 2017-09-21
EP3227090A1 (en) 2017-10-11
WO2016088048A1 (en) 2016-06-09
CN107000317B (zh) 2018-08-24
US10173409B2 (en) 2019-01-08
EP3227090B1 (en) 2019-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107000317B (zh) 用于增材制造的快速喷嘴冷却
CN107000318B (zh) 用于材料挤出增材制造的喷嘴工具改变
US10563324B2 (en) Method of printing 3D parts with core/shell filaments where the core contains particles
US9404200B2 (en) Thermochromic build materials
CN103395207B (zh) 一种3d打印机及其制备三维制品的方法
EP1886793B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes sowie Verwendung einer Plastifiziereinheit zu dessen Herstellung
CN108859101A (zh) 三维造型装置以及三维物体的制造方法
CN104842561A (zh) 一种制备热塑性弹性体制品的3d打印装置
EP2688730A1 (en) Additive layer manufacturing
US20180111337A1 (en) Water dispersible polymer composition for use in 3d printer
KR101849592B1 (ko) 노즐 교체형 3차원 프린터
US20170298521A1 (en) Filament with exterior barrier and method of producing same
JP2008156386A (ja) ポリカーボネート樹脂組成物および得られるペレット、並びにポリカーボネート樹脂成形体
JP2018051917A (ja) ３ｄプリンタ
US20210078257A1 (en) System and method for additive manufacturing
JP6925545B2 (ja) 色混合ノズル
CN106346773A (zh) 三维全彩复合打印装置
US11059955B2 (en) Color shift pigments for three-dimensional printing
Martin et al. Low cost 3D printing of metals using filled polymer pellets
CN204658966U (zh) 一种制备热塑性弹性体制品的3d打印装置
CN103906617A (zh) 模制聚合物制品同时减少注口白晕的系统与方法
US20200269513A1 (en) Three-dimensional printing material validation
KR102001850B1 (ko) 미끄러운 표면을 갖는 3차원 물품 제조용 3d 프린팅 조성물 및 이의 제조방법
KR20240043803A (ko) 유동 제어 및 첨가제 주입 기기를 갖는 적층 가공 시스템
KR20180124234A (ko) 3d 프린팅 제품의 칼라 구현 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180824

Termination date: 20201201

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee