CN107984760B - 配置成便于热处理用于三维物体打印机中的挤出机头的细丝的细丝加热器 - Google Patents

Abstract

一种增材制造系统包括用于将挤出材料的细丝转化成热塑性材料的加热器。加热器具有通道，所述通道配置成将细丝的横截面形状改变成具有比加热器接收细丝之前的细丝的表面积更大的表面积的横截面形状。加热器的通道也可以配置成朝着通道的加热壁驱动细丝的中心部分并且混合通道中的热塑性材料，同时使细丝的中心部分暴露于通道的加热壁。

Description

配置成便于热处理用于三维物体打印机中的挤出机头的细丝 的细丝加热器

技术领域

本公开涉及用于三维物体打印机中的挤出机，并且更特别地，涉及熔化三维物体打印机中的用于挤出的细丝的加热器。

背景技术

三维打印也称为增材制造，是从实质上任何形状的数字模型制造三维固体物体的过程。许多三维打印技术使用增材过程，其中增材制造装置在先前沉积层的顶部上形成部件的连续层。这些技术中的一些使用挤出机头，其将挤出材料(例如ABS塑料)软化或熔化成热塑性材料并且然后以预定图案发出热塑性材料。打印机典型地操作挤出机头以形成热塑性材料的连续层，其形成具有各种形状和结构的三维打印物体。在形成三维打印物体的每个层之后，热塑性材料冷却并硬化以将该层结合到三维打印物体的下层。该增材制造方法与主要依赖通过减材过程从工件去除材料的传统物体形成技术(如切割或钻孔)可区分。

这些增材制造装置可以生产高功能三维(3D)部件，但是典型地制造时间可能相当长。加速制造过程的一种改进是多通道挤出机的发展。在该类型的挤出机中，挤出机材料的细丝进给到加热器，所述加热器熔化或软化细丝以形成流动到歧管中的热塑性材料，所述歧管流体地连接到用于挤出热塑性材料的喷嘴的阵列。阀插入每个喷嘴和歧管之间以控制从歧管到喷嘴中的一个的热塑性材料流动。该配置使阀能够选择性地启用，使得热塑性材料可以从流体地连接到歧管的单个喷嘴、一组喷嘴或所有喷嘴挤出。为了根据需要供应热塑性材料，当操作阀时需要歧管内的高压力和产生热塑性材料的速度远高于标准挤出机的加热器可获得的。通过处理较大直径的细丝可以增加为挤出机头产生的热塑性材料的体积，但是热处理较粗细丝所需的时间也将增加。可以在不延长热处理时间的长度的情况下增加用于挤出机头的热塑性材料的产生的细丝加热器将是有益的。

发明内容

一种新的增材制造系统包括加热器，其配置成使挤出材料细丝能够被热处理而不延长热处理细丝所需的时间的长度。所述增材制造系统包括：挤出机头，所述挤出机头具有配置成储存热塑性材料的歧管，和至少一个喷嘴，来自所述歧管的热塑性材料能够通过所述至少一个喷嘴发出；机械移动器，所述机械移动器配置成沿着路径移动来自挤出材料的供给的挤出材料，所述挤出材料具有第一横截面形状；以及加热器，所述加热器具有沿着所述挤出材料的路径定位以接收挤出材料的通道，和至少一个加热元件，所述至少一个加热元件配置成熔化所述通道中的挤出材料以形成热塑性材料，所述加热器中的所述通道流体地连接到所述挤出机头中的所述歧管以使热塑性材料能够进入所述歧管，并且所述加热器中的所述通道配置有在第一位置处的第一横截面形状和在第二位置处的第二横截面形状，所述第二横截面形状不同于所述第一横截面形状以使所述加热器中的所述通道能够增加所述细丝的表面积。

一种加热器配置成使挤出材料细丝能够被热处理而不延长热处理细丝所需的时间的长度。所述加热器包括：主体，所述主体具有通道，所述加热器主体中的所述通道配置有在第一位置处的第一横截面形状和在第二位置处的第二横截面形状，所述第二横截面形状不同于所述第一横截面形状以使所述加热器中的所述通道能够增加通过所述通道从所述第一位置传到所述第二位置的挤出材料的表面积；以及至少一个加热元件，所述至少一个加热元件定位在所述主体中以在所述通道中生成热并且熔化挤出材料以形成热塑性材料。

附图说明

在结合附图进行的以下描述中解释将细丝热处理成用于挤出机头的热塑性材料的加热器的前述方面和其它特征。

图1描绘了包括加热器的增材制造系统，所述加热器改善细丝的热处理以便将热塑性材料提供给挤出机头的歧管。

图2A是沿着线2A-2A获取的图1的加热器的横截面图，所述加热器改善细丝的热处理以便将热塑性材料提供给图1的挤出机头的歧管。

图2B是沿着线2B-2B获取的图2A中所示的加热器的视图的横截面图。

图2C是沿着线2C-2C获取的图2A中所示的加热器的视图的横截面图。

图3A是在图2A中的线2C-2C的位置处获取的图1中所示的加热器的端视图。

图3B是在获取图3A的相同位置处的加热器的替代实施例的端视图，其减小加热器的宽度。

图3C是在获取图3A的相同位置处的加热器的替代实施例的端视图，其减小加热器的宽度。

图4是加热器的替代实施例的纵向横截面的侧视图，所述加热器改善细丝的热处理以便将热塑性材料提供给可以用于图1的系统中的挤出机头的歧管。

图5是加热器的另一替代实施例的纵向横截面的侧视图，所述加热器改善细丝的热处理以便将热塑性材料提供给可以用于图1的系统中的挤出机头的歧管。

图6是可以用增材制造或铸造过程形成的加热器的侧视横截面图，具有沿着通道的不同位置处的通过加热器的通道的横截面图。

图7是具有多喷嘴挤出打印头的现有技术的三维物体打印机的图，其不具有图1的固体挤出材料进给系统。

具体实施方式

为了本文中公开的装置的环境以及装置的细节的一般理解，参考附图。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。

当在本文中使用时，术语“挤出材料”是指软化或熔化以形成将由增材制造系统中的挤出机头发出的热塑性材料的材料。挤出材料包括但不严格限于形成三维打印物体的永久部分的“构建材料”和在打印过程期间形成临时结构以支撑构建材料的部分并且在完成打印过程之后可选地去除的“支撑材料”两者。构建材料的示例包括但不限于丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)塑料，聚乳酸(PLA)，脂肪族或半芳族聚酰胺(尼龙)，包括悬浮碳纤维或其它聚集体材料的塑料，导电聚合物，以及任何其它形式的材料，其可以被热处理以产生适合通过挤出机头发出的热塑性材料。支撑材料的示例包括但不限于高抗冲聚苯乙烯(HIPS)，聚乙烯醇(PVA)，以及在热处理后能够挤出的其它材料。在一些挤出打印机中，挤出材料作为通常称为“细丝”的连续长形材料线被供应。通过一个或多个辊从卷轴或其它供给牵拉挤出材料细丝并且将细丝进给到流体地连接到挤出机头内的歧管的加热器以固体形式提供该细丝。加热器软化或熔化挤出材料细丝以形成流动到歧管中的热塑性材料。当定位在喷嘴和歧管之间的阀打开时，热塑性材料的一部分从歧管流动通过喷嘴并且作为热塑性材料流发出。当在本文中使用时，应用于挤出材料的术语“熔化”是指挤出材料的任何温度升高，其软化或改变挤出材料的相以使热塑性材料能够在三维物体打印机的操作期间通过打印头中的一个或多个喷嘴挤出。熔化的挤出材料在该文件中也表示为“热塑性材料”。如本领域技术人员所认识到的，某些无定形挤出材料在打印机的操作期间不会转变为纯液体状态。

当在本文中使用时，术语“歧管”是指形成于挤出机头的壳体内的腔，其在三维物体打印操作期间保持用于输送到打印头中的一个或多个喷嘴的热塑性材料的供给。当在本文中使用时，术语“挤出机头”是指打印机的部件，其通过一个或多个喷嘴挤出从歧管接收的熔化的挤出材料。一些挤出机头包括阀组件，其可以电子地操作以使热塑性材料能够选择性地流动通过喷嘴。阀组件使一个或多个喷嘴能够独立地连接到歧管以挤出热塑性材料。当在本文中使用时，术语“喷嘴”是指挤出机头中的孔口，其流体地连接到挤出机头中的歧管，并且热塑性材料通过其朝着图像接收表面发出。在操作期间，喷嘴沿着挤出机头的处理路径挤出热塑性材料的大致连续的线性布置。控制器操作阀组件中的阀以控制连接到阀组件的哪些喷嘴挤出热塑性材料。喷嘴的直径影响挤出热塑性材料的线的宽度。不同的挤出机头实施例包括具有孔口尺寸的范围的喷嘴，较宽的孔口产生的热塑性材料的带具有的宽度大于由较窄孔口产生的带的宽度。

当在本文中使用时，术语“挤出材料的布置”是指在三维物体打印操作期间挤出机头在图像接收表面上形成的热塑性材料的任何图案。热塑性材料的常见布置包括热塑性材料的直线线性布置和热塑性材料的弯曲布置。在一些配置中，挤出机头以连续方式挤出热塑性材料以形成具有连续质量的热塑性材料的布置，而在其它配置中，挤出机头以间歇方式操作以形成沿着线性或弯曲的路径布置的热塑性材料的较小组。三维物体打印机使用热塑性材料的不同布置的组合形成各种结构。另外，三维物体打印机中的控制器使用对应于热塑性材料的不同布置的物体图像数据和挤出机头路径数据来操作挤出机头并形成挤出材料的每个布置。如下所述，控制器在三维打印操作期间可选地调节阀组件的操作以通过一个或多个喷嘴形成热塑性材料的多个布置。

当在本文中使用时，术语“过程方向”是指挤出机头和接收从机头中的一个或多个喷嘴挤出的热塑性材料的图像接收表面之间的相对运动的方向。图像接收表面是保持三维打印物体的支撑构件或在增材制造过程期间部分形成的三维物体的表面。在本文中所述的示例性实施例中，一个或多个致动器围绕支撑构件移动挤出机头，但是替代的系统实施例移动支撑构件以在过程方向上产生相对运动，同时挤出机头保持静止。

当在本文中使用时，术语“交叉过程方向”是指在过程方向的平面中垂直于过程方向并且垂直于正生产的三维物体的表面的轴线。过程方向和交叉过程方向是指挤出机头和接收热塑性材料的表面的相对运动路径。在一些配置中，挤出机头包括沿着交叉过程方向延伸的喷嘴的阵列。挤出机头内的相邻喷嘴在交叉过程方向上分离预定距离。在一些配置中，系统旋转挤出机头以调节挤出机头中的相邻喷嘴之间的有效交叉过程方向距离，从而调节从挤出机头中的喷嘴挤出的热塑性材料的布置之间的相应交叉过程方向距离。

在增材制造系统的操作期间，挤出机头在过程方向上沿着直和弯曲路径两者相对于在三维物体打印过程期间接收热塑性材料的表面移动。另外，系统中的致动器可选地使挤出机头围绕Z轴线旋转以调节分离挤出机头中的喷嘴的有效交叉过程距离，从而使挤出机头能够形成两个或更多个热塑性材料的布置，在热塑性材料的每个布置之间具有预定距离。挤出机头沿着外周边移动以形成打印物体的层中的区域的外壁，并且在周边内移动以用热塑性材料填充区域的全部或一部分。形成该布置的挤出机头可以移动通过任何平面或旋转自由度，只要三维物体的图像数据的处理足以生成用于操作挤出机头的数据。

图7描绘了现有技术的三维物体增材制造系统或打印机100，其配置成操作挤出机头108以形成三维打印物体140。尽管打印机100被描绘为使用平面运动形成物体的打印机，但是其它打印机架构可以与该文件中描述的挤出机头和挤出材料的机械移动器一起使用。这些架构包括德耳塔机器人，选择性合规组装机器人手臂(SCARA)，多轴打印机，非笛卡尔打印机等。打印机100包括支撑构件102，多喷嘴挤出机头108，挤出机头支撑臂112，控制器128，存储器132，X/Y致动器150，可选的Zθ致动器154，和Z致动器158。在打印机100中，X/Y致动器150将挤出机头108沿着X和Y轴在二维平面(“XY平面”)中移动到不同位置以挤出形成三维打印物体(例如图7中所示的物体140)中的一个层的热塑性材料的布置。例如，在图7中，X/Y致动器150使支撑臂112和挤出机头108沿着导轨113平移以沿着Y轴移动，同时X/Y致动器150使挤出机头108沿着支撑臂112的长度平移以沿着X轴移动打印头。挤出图案包括层中的一个或多个区域的轮廓线和填充在热塑性材料图案的轮廓线内的区域中的热塑性材料的带两者。Z致动器158控制沿着Z轴的挤出机头108和支撑构件102之间的距离以确保在打印过程期间形成物体时挤出机头108中的喷嘴保持在合适的高度以将热塑性材料挤出到物体140上。对于围绕Z轴旋转的挤出机头108的一些实施例，Zθ致动器154控制挤出机头108围绕Z轴的旋转角(在图4中标示为Zθ)。该移动控制挤出机头108中的喷嘴之间的分离，但是一些挤出机头在制造过程期间不需要旋转。在系统100中，X/Y致动器150、Zθ致动器154和Z致动器158具体化为机电致动器，如电动机，步进电机，或任何其它合适的机电装置。在图7的示例性实施例中，在由热塑性材料的多个层形成的三维打印物体140的形成期间描绘三维物体打印机100。

支撑构件102是在制造过程期间支撑三维打印物体140的平面构件，如玻璃板，聚合物板，或泡沫表面。在图7的实施例中，在施加热塑性材料的每个层之后Z致动器158也在方向Z上远离挤出机头108移动支撑构件102以确保挤出机头108保持离物体140的上表面的预定距离。挤出机头108包括多个喷嘴，并且每个喷嘴将热塑性材料挤出到支撑构件102的表面或部分形成的物体(例如物体140)的表面上。在图7的示例中，挤出材料作为来自挤出材料供给110的细丝被提供，所述挤出材料供给是ABS塑料或另一合适的挤出材料细丝的卷轴，所述细丝从卷轴解开以将挤出材料供应到挤出机头108。

支撑臂112包括支撑构件和在打印操作期间移动挤出机头108的一个或多个致动器。在系统100中，一个或多个致动器150在打印操作期间沿着X和Y轴移动支撑臂112和挤出机头108。例如，致动器150中的一个沿着Y轴移动支撑臂112和挤出机头108，而另一致动器沿着支撑臂112的长度移动挤出机头108以沿着X轴移动。在系统100中，X/Y致动器150可选地同时沿着X和Y轴两者沿着直或弯曲路径移动挤出机头108。控制器128控制挤出机头108在线性和弯曲路径两者上的移动，使得挤出机头108中的喷嘴能够将热塑性材料挤出到支撑构件102上或物体140的先前形成的层上。控制器128可选地在沿着X轴或Y轴的栅格化运动中移动挤出机头108，但是X/Y致动器150也可以沿着XY平面中的任意线性或弯曲路径移动挤出机头108。

控制器128是数字逻辑器件，如微处理器，微控制器，现场可编程门阵列(FPGA)，专用集成电路(ASIC)，或配置成操作打印机100的任何其它数字逻辑。在打印机100中，控制器128可操作地连接到控制支撑构件102和支撑臂112的移动的一个或多个致动器。控制器128也可操作地连接到存储器132。在打印机100的实施例中，存储器132包括易失性数据储存设备，如随机存取存储器(RAM)设备，和非易失性数据储存设备，如固态数据储存设备，磁盘，光盘，或任何其它合适的数据储存设备。存储器132储存编程指令数据134和三维(3D)物体图像数据136。控制器128执行储存的程序指令134以操作打印机100中的部件以形成三维打印物体140，并且在物体140的一个或多个表面上打印二维图像。3D物体图像数据136包括例如多个二维图像数据模式，其对应于打印机100在三维物体打印过程期间形成的热塑性材料的每个层。挤出机头路径控制数据138包括几何数据或致动器控制命令的集合，控制器128处理所述集合以使用X/Y致动器150控制挤出机头108的移动的路径并且使用Zθ致动器154控制挤出机头108的取向。控制器128操作致动器以移动挤出机头108。

图1示出了增材制造系统100'，其包括可操作地连接到控制器128的挤出机头108中的阀组件204以使能够控制阀的操作和从挤出机头108中的多个喷嘴发出的材料。具体地，控制器128启用和停用连接到挤出机头108中的喷嘴的阀组件204中的不同阀以发出热塑性材料并且形成三维打印物体140的每一层中的热塑性材料的布置。系统100'也包括挤出材料分配系统212，其以在系统100'的操作期间将歧管216中的热塑性材料的压力保持在预定范围内的速率将来自供给110的细丝进给到加热器208。分配系统212是适合于调节歧管中的热塑性材料的压力的一个实施例。另外，控制器128可操作地连接到分配系统212中的致动器以控制分配系统212将固体细丝输送到加热器208的速率。加热器208熔化经由驱动辊224进给到加热器208的挤出材料细丝220。致动器240驱动辊224并且可操作地连接到控制器128，使得控制器可以调节致动器驱动辊224的速度。与辊224相对的另一辊自由旋转，使得它遵循驱动辊224的旋转速率。尽管图1描绘了使用机电致动器和驱动辊224作为机械移动器以将细丝220移动到加热器208中的进给系统，但是替代实施例使用一个或多个致动器来操作旋转螺旋钻或螺杆形式的机械移动器。螺旋钻或螺杆将挤出材料粉末或丸粒的形式的固相挤出材料移动到加热器208中。

在图1的实施例中，加热器208具有由不锈钢形成的主体，并且其中一个或多个加热元件228(例如电阻加热元件)围绕通道232定位。加热元件228可操作地连接到控制器128，使得控制器128可以将加热元件228选择性地连接到电流以熔化加热器208内的通道232中的挤出材料220的细丝。尽管图1示出了加热器208接收作为固体细丝220的处于固相的挤出材料，但是在替代实施例中，它接收作为粉末状或丸粒状挤出材料的处于固相的挤出材料。冷却翅片236减弱加热器208上游的通道232中的热。在冷却翅片236处或附近在通道232中保持固体的挤出材料的一部分在通道232中形成密封，其防止热塑性材料从除了到歧管216的连接的任何其它开口离开加热器。挤出机头108也可以包括附加的加热元件以保持歧管216内的热塑性材料的高温。在一些实施例中，热绝缘体覆盖挤出机头108的外部的部分以保持歧管216内的温度。

为了将歧管216内的热塑性材料的流体压力保持在预定范围内，避免损坏挤出材料，并且控制通过喷嘴的挤出速率，滑动离合器244可操作地连接到致动器240的驱动轴。当在该文件中使用时，术语“滑动离合器”是指将摩擦力施加到物体以将物体一直移动到预定设置点的装置。当超过摩擦力的预定设置点的范围时，装置滑动，使得它不再将摩擦力施加到物体。滑动离合器使施加到细丝220上的力能够保持恒定，无论打开多少个阀或无论致动器240驱动辊224多快。可以通过以高于细丝驱动辊224的最快预期旋转速度的速度驱动致动器240或通过将编码轮248放置在辊224上并用传感器252感测旋转速率而保持该恒定力。

由传感器252生成的信号指示辊224的角旋转，并且控制器128接收该信号以识别辊224的速度。控制器128还配置成调节提供给致动器240的信号以控制致动器的速度。当控制器配置成控制致动器240的速度时，控制器128操作致动器240，使得其速度比辊224的旋转稍快。该操作确保驱动辊224上的扭矩总是取决于滑动离合器扭矩。如果一个阀/喷嘴组合打开，则细丝220缓慢移动。如果组件204中的所有致动器/阀组合打开，则细丝开始更快地移动，并且控制器128立即操作致动器240以增加其速度，从而确保致动器的输出轴比由传感器252指示的辊224的速度更快地转动。在施加到细丝的力与挤出机头的喷嘴区域中的热塑性材料的压力之间固有地存在延迟。这些延迟的经验数据使设置点能够针对滑动离合器被限定，其使滑动离合器能够被操作以在挤出机头的喷嘴区域中提供热塑性材料的更均匀压力。

图2A是从经过冷却翅片236的位置到热塑性材料的出口位置的加热器208的纵向截面图。尽管图2A至2C和图3A至3C中所示的实施例描绘为用紧固件组装的两件式构造，但是加热器可以形成为一体单元。例如，加热器可以使用诸如直接金属激光烧结(DMLS)系统的增材制造系统或通过已知的铸造过程形成为一体单元。图2A示出了位于加热元件228中的一个上方的通道232的下半部。细丝移动通过通道232，如图中的箭头所示。如图所示，通道232在细丝进入加热器208的加热区域处较窄，并且在经过入口的位置处较宽。如图2B中所示，当加热器208的上半部联结到图中所示的下半部时，加热元件228中的一个位于通道232的下半部下方，其在通道232的入口处为圆形。如图2C中所示，加热元件228保持在通道232下方，但是通道在宽度上增加，而其高度减小。通道232的构造的该变化增加暴露于加热元件228所生成的热的细丝的表面积。关于通道232的上半部也是如此。该表面积的增加使加热元件228能够更有效地热处理细丝，使得细丝的更多横截面可以被热处理，这减少了先前热处理细丝所需的时间。紧固件230联结加热器208的两个半部。

图3A示出了处于图2C中所示的位置的已组装加热器208。再次，在通道232中的该位置处的矩形形状具有的高度小于圆形入口的直径，并且具有的宽度大于圆形入口的直径。因此，图3A的矩形通道形状增加通道232中的细丝的表面积以增加细丝暴露于热，超过当其在入口时通道保持圆形发生的细丝的热暴露。尽管图3A中的通道描绘为矩形，但是它可以是任何多边形，只要多边形的高度小于圆形入口的直径并且多边形的宽度大于圆形入口的直径。为了进一步减小加热器208的尺寸，通道232配置有非圆形弯曲形状，例如图3A中所示的位置处所示的半圆形状，从而在该位置处加宽通道232，如图3B中所示。当在该文件中使用时，术语“非圆形弯曲形状”表示由从加热器中的通道的中心的半径形成的任何形状，所述半径在长度上变化并且垂直于通道的纵向轴线。由于从半圆形通道的一个端部到半圆形通道的另一端部的距离小于图3A中所示的矩形通道的端对端距离，而加热器的高度保持不变，因此图3B中的加热器208比图3A中的加热器占用更少的空间。图3C示出了另一替代实施例，其中通道232配置有一对半圆形通道以进一步增加细丝的表面积，并且增强细丝的增加表面积暴露于由两个加热元件228提供的热，同时进一步减小加热器208的宽度。两个半圆形通道在交叉点236处联结在一起以使挤出材料能够分散到每个半圆形通道中。

图6描绘了用增材制造或铸造过程形成为一体单元的加热器208的实施例的侧视横截面图。这些过程能够形成具有变化曲率的壁的通道。在图6中的加热器的侧视横截面图的下方是沿着通道在不同位置A-A至G-G处通过加热器的通道232的横截面图。因此，形成为一体单元的加热器208可以具有通道232，其沿着从通道的一个端部到通道的另一端部的通道的长度的至少一部分在曲率上变化以进一步改善加热器内的细丝的热处理。当在该文件中使用时，术语“一体单元”是指形成有单件构造的加热器，其不需要紧固件来组装加热器。而且，当在该文件中使用时，“在曲率上变化”表示加热器内的通道的一个或多个壁的斜率在纵向方向或交叉纵向方向或两个方向上同时变化。

图6中呈现的图示出了可以用增材制造或铸造过程形成的各种通道横截面。读者应当注意，通道一般开始于接收挤出材料细丝的圆形横截面区域。通道的横截面积然后变化以增加表面积以便于将热传递到用于产生热塑性材料的细丝。在大多数实施例中，通道的横截面积然后返回到与挤出机头中的端口相适应的横截面积形状和尺寸，所述端口接收热塑性材料并将其引导到机头中的歧管。该配置使加热器208的输出能够直接联接到挤出机头108而没有中间接头。

加热器中的通道配置的另一替代实施例在图4中示出。再次，当细丝在由图中的箭头指示的方向上移动时，通道232接收具有圆形横截面的细丝404。加热元件228未在图中示出以简化图示，但是如先前所示存在于通道的任一侧。通道232的上壁408平行于细丝400的上表面，但是通道也配置成开始增加细丝的宽度，如上所述。也就是说，通道配置成在该位置处改变挤出材料的细丝以使其具有的高度小于细丝进入加热器208时的细丝的高度，并且宽度大于细丝进入加热器208时的细丝的宽度。另外，通道232的下壁412相对于细丝的上表面以预定角倾斜以朝着通道的上表面推压细丝的下表面。细丝404的刚性中心部分朝着壁408的该推压将中心部分暴露于加热壁408，使得其在压力下弯曲。因此，作为细丝的最冷部分的细丝404的中心部分继续朝着通道432的上壁408移动，这减少了将细丝转变成热塑性材料所需的时间。

在图5中示出了加热器中的通道构造的另一替代实施例。再次，当细丝在由图中的箭头指示的方向上移动时，通道232接收具有圆形横截面的细丝404。加热元件228未在图中示出以简化图示，但是如先前所示存在于通道的任一侧。通道232的上壁408平行于细丝400的上表面，但是通道也配置成开始增加细丝的宽度，如上所述。也就是说，通道配置成在该位置处改变挤出材料的细丝以使其具有的高度小于细丝进入加热器208时的细丝的高度，并且宽度大于细丝进入加热器208时的细丝的宽度。另外，通道232的结构在垂直于正在展平的细丝404的区域的方向上向内和向外移位。通道的壁的移位导致细丝的不同部分朝着通道的壁移动。不同部分的移动使用细丝上的进给力和冷部分的刚度引起通道中的热塑性材料的混合以更有效地将细丝转化成热塑性材料。具体地，向下倾斜壁408有助于将热塑性材料推向通道232一侧，而细丝404的较冷中心部分在直线上继续。热塑性材料向通道侧的位移继续，直到下壁412也开始向下倾斜。当热塑性材料远离细丝的较冷中心部分落下时，中心部分暴露于至少来自上壁408的热。该暴露加速细丝的中心部分转变成热塑性材料。

Claims (5)

1.一种增材制造系统，其包括：

挤出机头，所述挤出机头具有壳体和位于所述壳体内的歧管，所述歧管配置成储存熔化的挤出材料并且流体连接到两个以上喷嘴，来自所述歧管的熔化的挤出材料能够通过所述喷嘴发出，并且所述挤出机头的所述壳体具有在所述壳体的表面上的端口，所述端口流体连接至所述壳体内的所述歧管；

机械移动器，所述机械移动器配置成沿着路径移动来自挤出材料的供给的挤出材料，所述挤出材料具有第一横截面形状；以及

加热器，所述加热器具有通过通道相互流体连接的入口和出口，所述入口与所述挤出材料的路径对齐以接收通过所述机械移动器从所述挤出材料供给移出的所述挤出材料并且将所述挤出材料引导入所述通道，所述加热器包括至少一个加热元件，所述至少一个加热元件配置成熔化所述通道中的在所述通道的所述入口和所述通道的所述出口之间的挤出材料以在所述通道内形成熔化的挤出材料，所述加热器中的所述通道的所述出口流体地连接到所述挤出机头的所述壳体上的所述端口以将形成在所述通道内的所述熔化的挤出材料从所述通道的所述出口引导通过所述端口并进入所述歧管，所述加热器中的所述通道配置有在所述入口处的第一横截面形状和在所述入口和所述出口之间的位置处的第二横截面形状，所述第一横截面形状具有第一高度和第一宽度并且所述第二横截面形状具有第二高度和第二宽度，所述第二横截面形状的所述第二高度小于所述第一横截面形状的所述第一高度，并且所述第二横截面形状的所述第二宽度大于所述第一横截面形状的所述第一宽度。

2.根据权利要求1所述的增材制造系统，其中所述入口处的所述通道的第一横截面形状为圆形，并且所述通道的第二横截面形状是多边形横截面形状。

3.根据权利要求1所述的增材制造系统，其中所述入口处的所述通道的第一横截面形状为圆形，并且所述通道的第二横截面形状是非圆形弯曲横截面形状。

4.根据权利要求1所述的增材制造系统，其中所述入口处的所述通道的第一横截面形状为圆形，并且所述通道的第二横截面形状是一对非圆形弯曲横截面形状并且所述第二横截面形状的所述第二高度小于圆形横截面形状的高度，并且所述第二横截面形状位于所述一对非圆形弯曲横截面形状之间的接合处。

5.根据权利要求4所述的增材制造系统，其中所述一对非圆形弯曲横截面形状之间的接合出现在每个非圆形弯曲横截面形状的中间。

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