CN108698271B - 混合零件制造系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种用于在具有模腔的模具中制造零件的系统和方法，所述系统包括用于将第一材料沉积在所述模腔内的打印头，以及用于将第二材料沉积在所述模腔内的注射头。零件可以在所述模腔中通过联合使用注射模塑步骤和增材制造步骤这两者来形成。

Description

混合零件制造系统和方法

技术领域

本发明涉及混合零件制造系统和方法。

背景技术

本说明书中所公开的主题涉及具有注射模塑特征和增材（3D打印）特征的制造系统和方法。注射模塑及其各种技术已经在制造业中普遍使用。近期，“增材”制造技术也称为“3D打印”技术日益受欢迎，通常用于产品开发的快速原型阶段中。注射模塑和增材制造工艺所面临的挑战是在零件制造过程期间维持均匀温度。此约束会限制使用这些工艺可以制造的部件的大小和生产率。这两种技术也可以受限于零件在制造期间的定向方式以及可以使用这些技术制造的特征种类（例如，底切、薄结构）。

发明内容

在一个方面中，本公开的方面涉及一种混合零件制造系统。在一个实施例中，模具可以具有一组可移动模具部分，其中在第一模塑位置中，所述一组模具部分可以共同限定可注射模腔，并且其中在第二增材制造位置中，所述一组模具部分可以重新定位以限定用于在所述可注射模腔内形成的零件上执行增材制造操作的作业区域（access area）。

在另一个方面中，本公开的方面涉及一种用于在模具中制造零件的方法，其中所述模具包括模腔，所述方法包括以下步骤：提供可注射材料源；提供可打印材料源；封闭所述模具以形成封闭模腔；使用第一体积的所述可注射材料在所述模腔内形成零件的一部分；打开所述模具的至少一部分以允许进入所述零件的在所述模腔中形成的所述部分中；将第二体积的所述可打印材料打印到所述零件的在所述模腔中形成的所述部分上，以形成所述零件的额外部分；以及将所述被成形零件从所述模具中取出。

在另一方面中，本公开的方面涉及一种用于制造零件的系统，所述系统包括：具有模腔的模具；打印头，所述打印头用于将第一材料沉积在所述模腔内；注射头，所述注射头用于将第二材料沉积在所述模腔内；其中零件通过所述打印头对所述第一材料的沉积以及所述注射头对所述第二材料的沉积共同来形成。

附图说明

图1示出用于在模具中制造零件的示例性方法的流程图；

图2更详细地示出在图1所示步骤中的一个或多个步骤中使用注射模塑和增材制造方法生产零件的步骤；

图3是使用相对于图1到图2所述方法示出的模塑和增材制造技术来制造零件的系统的示意性侧视图；

图4是图3所示示意图的侧视图，其中示出模塑和增材制造部件的更多细节；

图5是图4所示示意图的端视图；

图6是用于根据相对于图1到图2所述的方法为图3到图5所示系统提供可注射和可打印材料的装置；

图7是根据本说明书中所述的各个方面提供可注射和可打印材料的装置；

图8是根据本说明书中所述的各个方面提供可注射和可打印材料的装置；

图9是示出图3到图5所示系统以及图1到图2所述方法的示例性构造，其中织物材料悬置在位于模腔内的固持器上；

图10是根据本说明书中所述的各个方面，示出图3到图5所示系统以及图1到图2所述方法的示例性构造，其中织物材料悬置在位于模腔内的固持器上；

图11是根据图3到图5以及相对于图1到图2所述方法的模具的示例性构造，其中织物材料相对于模具的一部分悬置以使所述织物材料能够作为分层部件提供在所制造的零件内；

图12示出具有紧固件的示例性制成品，所述紧固件悬置在图11所示模具构造的多层聚合材料和加强织物材料内；以及

图13示出了图12所示的示例性制成品，其中所述示例性制成品具有在图12所示零件的注射模塑操作之后形成的额外增材制造部件。

具体实施方式

现在转到附图以及特别参见图1，其中示出根据本公开的方面用于通过使用注射型制造方法和增材制造方法这两者来形成零件的方法10，其中所述增材制造方法也可以称为3D打印方法。本说明书中所用的术语“混合”是指本说明书中所述系统和方法允许使用注射模塑和增材制造技术这两者在模具中制造零件的能力。

在图1所示的方法10中，方法10从步骤12开始，在此步骤中，使用典型CAD/CAM制造和设计方法来设计零件。在步骤12中设计零件之后，便可以在步骤14中制造适当模具，其中所述模具中通常设有加热元件以确保所述模具和所述零件材料的均匀加热。视情况而定，在步骤16中，可以将涂层添加到模具内的模腔中，以促使在模具打开时取出零件，从而从中取出被成形零件。

术语“模具”和“模腔”的使用与本公开方面所涉及领域的技术人员所理解的相同。本说明书中讨论模具和模腔的各种示例，并且所讨论的具体示例不得解释成限制本公开的范围。通常，本说明书中所述的模具只需要描述或限定可以在其中模塑零件的模腔。在各种示例中，所述模具可以具有一组可移动模具部分。应理解，“一组”可以包括任意数量的对应所述元件，包括仅一个元件。所述模具部分可以在第一位置与第二位置之间移动。所述第一位置可以视作第一模塑位置，在此位置中，所述一组模具部分可以共同限定可注射模腔，其中零件可以在所述可注射模腔内通过注射模塑技术形成。所述第二位置可以视作第二增材制造位置，在此位置中，所述一组模具部分可以重新定位以限定用于在模腔中形成的零件上执行增材制造操作的作业区域。

术语“可注射材料”在本说明书中大体上指代在模塑操作，并且确切地说，在注射模塑操作中使用的任何适当材料，但是也可以使用任何特定材料而不脱离本公开的方面的范围。术语“可打印材料”在本说明书中大体上用于指代用于增材制造操作的任何适当材料。所述可注射材料和可打印材料可以是相同材料或不同材料。如果使用不同材料，当它们用在公共零件中时，可以是形成整体关系的互补材料。

在步骤18中，可以在用于控制和操作模具的特定模具设备上设置零件成形和制造加工参数，例如用于模具和材料增加方法的构建序列以及材料添加到此过程中的速率。在步骤18中，模具参数和加工参数可以包括被成形零件中的哪个特定部分可以通过使用注射模塑技术增加材料来形成的决定，并且在步骤18中在模具中形成的零件的构建序列的其他步骤中，被成形零件的部分可以通过增材制造技术制造。

在步骤28中，确定在步骤18中确定的构建序列是否产生优化零件冷却。如果是，则加工进行到步骤22，在此步骤中，可以使用在步骤18中设置的构建序列来完成在模具中形成零件的生产运转，以使用注射模塑和增材制造技术来形成零件。如果20中的决定点不产生在模具中形成的零件的优化零件冷却参数，则加工可以返回到步骤18以在构建序列中插入不同参数，从而在模具中形成所述零件。

在步骤22之后，加工可以转到步骤24，在此步骤中，可以在模腔内对在模具中形成的零件上执行精加工操作。在步骤26中，将成型部件从模具中取出。

应理解，注射模塑技术和其他注射模塑的参考大体上指将可流动材料提供到模腔内的任何制造工艺，包括但不限于高压和低压注射模塑技术。还应理解，增材制造技术在本说明书中大体上指通过采用打印头反复打印所述零件的一小部分来逐步增加被成形零件的某些特征的制造过程。例如，可以通过在同一模塑操作中使用注射模塑技术以及增材制造技术这两者来在模具中形成零件。

转到图2，图1中所示的步骤22是指使用注射模塑和增材制造方法在模腔中生产零件，并且在此图2中更详细地示出。例如，在步骤28中，将指定零件的模具安装在模塑装置中。在30中，决定在模具中形成的零件是否包括由碳纤维或编织材料形成的任何种类的织物层或部分，通常称为结构性编织材料。如果所述零件不包括这种类型的材料，则加工进行到32，在此步骤中使用注射模塑技术填充模具，并且通过增材制造技术形成零件的额外特征，如步骤32所示。

如果在步骤30中确定所述零件确实包括某种编织材料或碳纤维，则加工进行到步骤34，在此步骤中，一个或多个织物层在模腔内对准并且可以视情况停滞在所设置的锚定件上，所述锚定件定位在模具位于模腔内的部分内。

在步骤36中，使用锚定件沿模具轮廓拉动碳纤维或结构性材料，以将碳纤维或编织材料定位在模腔内。在38中，封闭所述模具并且将材料张紧到最终预期参数。一旦碳纤维或结构性编织材料如步骤34-38中所述定位于模腔内，则加工返回到步骤32，在此步骤中使用注射保压（injection holding）和增材制造技术来填充模腔以生产包括所定位碳纤维或结构性编织材料的零件。

转到图3，用于使用本说明书中相对于本公开的方面描述的混合注射模塑和增材制造技术在模具中制造零件的示例性系统，包括图1到图2中以示例描述的示例性系统，大体上用附图标记40描述。所属领域中的技术人员应理解，图3示意性示出系统40。图3中所描述的部件对于所属领域的技术人员而言将是显而易见的。

系统40包括大体上用附图标记42示出的模具以及相对于模具42以可移动方式定位的一组材料分配器44。材料分配器44与用于在模具42中制造的零件的至少部分的材料源46互连。应理解，零件的材料源46可以包括可注射材料源、可打印材料源或者这两者。此外，源46可以提供除本说明书中所提及的两类材料之外的其他材料源。此外，材料分配器44图示成通过供应管线48互连到源46。材料分配器44图示成通过适当通信连接52互连到控制器50，如图3中所示。基于此构造，控制器50经由连接52可以控制材料分配器44的位置，优选地控制其在多个运动轴线和旋转轴线上的位置。材料分配器44可以通过供应管线48从材料源46获得可注射材料或可打印材料，或这两者。材料分配器44的数量可以针对给定零件生产应用来选择，可以采用多个材料分配器44来提高零件生产率、匹配填充时间以及促进均匀冷却。

另外如图3所示，模具42可以是任何适当的模塑设备，包括但不限于用于使用可流动材料构建零件的模具（例如通常用于高压或低压注射模塑操作中的材料，如所属领域中的技术人员显而易见）。在图3所示的示例性实施例中，模具42包括具有一组模具部分56的底座平台54，它们共同限定可在其中制造零件的模腔58。应理解，模具部分56可以相对于底座平台54围绕至少一个轴线，优选地三个线性运动轴线和至少一个旋转运动轴线移动，以使模腔58可以定位到第一模塑位置中，在此第一模塑位置中，可流动或可注射材料可以从源46通过供应管线48提供到材料分配器44以分配到模腔58中，从而在模腔58内形成由模腔的预期形状所限定的零件的至少一部分，通常采用设置在其中的工具元件。如所述一组模具部分56上方的箭头所示，所述模具部分可以相对于模腔58移动以将模腔58定位到第一模塑位置中以及第二打开或增材制造位置中，其中在所述第一模塑位置中，所述模腔优选地封闭以用于注射模塑操作。在第二位置中，模具42以及确切地说模腔58可以由材料分配器44进入，以在零件的通过注射模塑操作形成于模腔58内的所述部分上提供增材制造操作。材料分配器44可以是可移动的，以便能够定位在模腔58内。此外，控制器50可以将控制逻辑提供给材料分配器44，以避免每个材料分配器44进入另一材料分配器44的运动路径中，并且避免材料分配器44所分配的材料冲击另一个材料分配器。对于所属领域中的技术人员显而易见的是，由材料分配器44分配的材料可以在其任何方向上朝向或背离模具部分50，但是对于所属领域中的技术人员显而易见的是，优选地朝向模具部分50注射材料，因为模内材料无法可靠地流向模腔58的边界区域。

图4更详细地示出相对于图3介绍的系统40的示例。在图3中示出以及相对于图4所讨论的公共部件用共用附图标记来描述和引用，并且它们不再重复描述。在图4所示的示例中，一组模具部分56图示成具有作动器60，所述作动器构造成向对应模具部分56提供横向运动，以允许模具部分56在模具42的第一位置与第二位置之间移动。视情况设置的加热通道62图示成设置在模塑部分56和底座平台54中。模具部分56的移动通过定位成邻近作动器60的箭头示出。通过这种方式，模腔58的尺寸和可达性可以根据在相对于图1到图2描述的方法10中设置的构建过程来调整。

在图4中，系统40图示成围封在壳体64内，这可以为材料分配器44提供在模腔58中形成的零件上操作和执行注射模塑和增材制造操作这两者的环境。视情况设置的成像系统，例如用附图标记66示出的相机，可以设置成与壳体64关联，以允许对在壳体64内执行的制造操作执行成像，并且向为材料分配器44设置的控制器50提供反馈。此外，如果相机66具有红外检测能力，则可以使用所述相机向一个或多个控制器50提供反馈，以控制模具42中的加热元件并且评估被成形零件的冷却及以及是否准备好在模腔58内对零件执行后续阶段的操作。相机66可以是任何已知类型，包括视觉相机和红外相机。尽管图4中示出位于壳体64中心上部区域内的单个相机66，但是对于所属领域中的技术人员显而易见的是，可以增加相机66的数量而不脱离本发明范围。此外，相机66的位置可以位于壳体64之上或之内的任何相关联位置，而不脱离本发明范围。

图5是图4所示系统40的实施例的端视图。所属领域中的技术人员应理解，系统40预期使用与可注射或可打印材料源46互连的一个或者多个材料分配器44以及控制器50，所述控制器用于将材料分配器44定位在壳体64。基于图5示例中所示的多个材料分配器44，应理解，多个材料分配器可以与模腔58密封接合，以在多个位置处提供可注射材料以用于模腔58内的注射模塑操作。此外，由于材料分配器44也可以具有设置在其上的打印头，因此壳体64内的材料分配器44在不同位置对在模腔58内形成的零件提供增材制造技术也在本公开的范围内。

此外，也在本公开的范围内并且对于所属领域中的技术人员显而易见的是，一个材料分配器44可以在其上设有注射模塑喷嘴，以用于将来自源46的可注射材料源注入模腔58中，并且设置在壳体64内的另一材料分配器44可以具有打印头，所述打印头设置在所述另一材料分配器上并且互连到可打印材料源46。在此示例性实施例中，一个材料分配器44可以在注射模塑操作期间向模腔58内提供可注射材料，然后另一材料分配器44之后可以在零件的多个部分已经通过注射模塑形成之后，通过分配来自可打印材料源46的可打印材料来执行增材制造操作。

如图4到图5所示，材料分配器44图示成位于臂68上，所述臂可以优选地沿三个轴线以及至少围绕一个旋转轴线活节连接在壳体64各处，以将材料分配器44相对于模腔58重新定位在壳体64内的任何数量位置。应理解，臂68的特定构造可以是任何形式的机器人、机械或机电装置，并且对于用于使与臂68相关联的材料分配器44在壳体64内移动的臂68的特定实施方式而言并不限制本公开的范围。

图6到图8示出图4到图5中的示例所示的材料分配器44的各种实施例。应理解，图6到图8中的图示仅作为示例，并且它们的提供用于说明根据本公开方面的材料分配器44的灵活性和适应性，但不应解释成限制本公开的范围。在图6到图8中，材料分配器44图示成位于臂68的一部分上，以用于将材料分配器44铰接和定位在壳体64内，如相对于图4到图5所描述，但是在图6到图8的放大插入定向中没有示出。在图6到图8所示的示例性说明中，可以在臂68上或材料分配器44本身上提供辐射加热器（出于简洁起见未示出），以根据本说明书中所述的系统40和方法10向注射和增材制造操作提供可控热。

转到图6，其中示出材料分配器44的实施例，所述材料分配器具有定位成邻近臂68的一端的喷嘴70以及打印头72，所述打印头优选地定位成邻近喷嘴70。喷嘴70图示成通过供应管线48互连到可注射材料74的源46。所属领域中的技术人员应理解，可注射材料可以以流体形式或固体形式例如球粒或细丝原料提供，并且在注射过程期间熔化。打印头72图示成互连到可打印材料76的源46，所述可打印材料源通常以细丝或金属丝形式提供，并且通过供应管线48延伸到打印头72。应理解，对于所属领域中的技术人员而言显而易见的是，用于注射可注射材料74的喷嘴70以及用于利用可打印材料76执行增材制造操作的打印头72可以是任何数量的适当构造。本公开的方面的特征在于，可注射喷嘴70和打印头72承载在公共元件例如臂68上，使得这些元件可作为一个单元移动以在相对于模腔58的多个位置处使用可注射材料74执行模塑操作以及使用可打印材料76执行增材制造操作（未在图6的插入定向中示出）。

图7示出了材料分配器44的替代实施例，其中可注射材料74的源46经由供应管线48连接到切换装置80。可打印材料76的源46也经由供应管线48连接到切换装置80。切换装置80在图7的示例性实施例中以示意形式或概略形式示出，并且可以是能够以机械或电子方式进行切换，以使切换装置80的输出提供到邻近臂68的一端的组合喷嘴78的任何装置。以这种方式，可以通过设置切换装置80提供注射模塑操作，以便将可注射材料74的源46经由供应管线48、通过切换装置80流体互连到组合喷嘴78，所述组合喷嘴将可注射材料通过组合喷嘴78分配到由臂68定位的模腔58中。或者，当切换装置80设置成相反模式时，可打印材料76经由供应管线48提供到切换装置80，以便将可打印材料提供给组合喷嘴78，使得可以对在由臂68定位的模腔58中形成的零件上执行增材制造操作。组合喷嘴78和切换装置80可以允许材料分配器设置在较小占地面积中。

图8示出材料分配器44可以定位在邻近臂68的一端处，其中组合喷嘴78更详细地图示成包括视情况设置的隔热罩82，所述隔热罩具有相邻的注射喷嘴70以及定位成邻近臂68的一端的打印头72。所述隔热罩82优选地定位在臂68与注射喷嘴70和打印头72之间。可注射材料74的源46可以经由供应管线48通过隔热罩82提供到注射喷嘴70。或者，可打印材料76的源46可以经由供应管线48通过隔热罩82提供到打印头72。通过这种方式，臂68可以将材料分配器44相对于模腔58定位，使得注射模塑操作可以通过使可注射材料74穿过供应管线48提供给喷嘴70来执行，以便零件的部分可以通过来自喷嘴70的注射材料在模腔58中形成。或者，可以通过使可打印材料76经由供应管线48提供给打印头72来对模腔58中的零件执行增材制造操作，如相对于图6到图8的其他实施例所述。

图9到图10示出相对于图3到图5所述的系统40的一部分，其中织物例如碳纤维材料或结构性编织材料可以位于模腔58内。应理解，图9到图10中所示的在相对于图3到图5所述系统40的实施例所共用的部件将用类似附图标记来描述，并且不再相对于图9到图10进行描述。

在图9所示的示例中，通过在模腔58内设置钩86，织物84的一部分通过将钩86附接到预期模具部分56来在模腔58各处张紧，如图9中的示例所示。在图9所示的示例中，两层织物84图示成大体水平地延伸穿过模腔58。对于所属领域中的技术人员显而易见的是，可以在模腔内以任何预期方向、定向或体积设置更多或更少件织物84，而不脱离本公开范围。对于所属领域中的技术人员显而易见的是，织物84的定位、位置和尺寸以及类型将由被成形零件的细节决定，并且所述细节不得解释成限制本公开的范围。

在图9的示例中，一旦织物84在钩86上定位成位于模腔58各处，可以如相对于本说明书中所述本公开其他方面所述执行以下制造步骤：将材料注射到模腔58中；以及对在模腔58中形成的零件执行增材制造操作以为其提供额外材料。

转到图10，其中示出在模腔58内提供某个长度的织物84的另一个示例。在此示例中，在一组模具部分56以及底座平台54上提供若干个钩86。张紧装置88可以设置在与模腔58相关联的预期位置中，但是优选地设置在其外部，从而在将织物84设置在模腔58中形成的零件中时为所述织物提供张力。如相对于系统40的其他实施例所述，一旦织物84定位在模腔58内，可以执行制造操作以将织物84集成到在模腔58中形成的零件中，其中所述制造操作包括注射可注射材料以及额外的增材制造操作，所述增材制造操作包括在模腔58中形成的零件上提供可打印材料。对于所属领域中的技术人员显而易见的是，织物84在图10中的实施例中图示成无限长度的织物84，例如一卷或一团材料中通常所提供的那样，并且由装置88提供张紧。之后，对于所属领域中的技术人员显而易见的是，一旦材料已经注射到织物84中/或围绕所述织物添加，则可以切断在模腔58中形成的零件中不包括的任何剩余织物84，将所述零件从模腔58中取出，并且使下一连续长度的织物84延伸到模腔58中以用于后续模塑和增材制造操作。

图11示出本说明书中所述系统40的示例性实施例中的一对模具部分56的放大插入部分。在图11所示的示例中，套筒90定位在一对相邻模具部分56之间，并且一对聚合物螺纹紧固件92沿螺纹旋入套筒90中。根据特定操作的需要，垫圈94可以视情况设置在螺纹紧固件92之间。螺纹紧固件92的功能及其与套筒90和视情况设置的垫圈94的接合用于在模腔58内的模塑操作期间将织物84的一部分固持到位。可以提供与模具42的所述部分例如底座平台54相关联的夹持装置96，以用于将某个长度的织物84固持到位。为了针对本说明书中所述的混合制造技术来配置模塑操作，将某个长度的织物84固持在模腔58内，位于螺纹紧固件92与套筒90和视情况设置的垫圈94之间。然后，在模腔58内执行注射模塑技术和增材制造技术，从而使其围绕螺纹紧固件92以及织物84，所述织物固持在螺纹紧固件92与套筒90和视情况设置的垫圈94之间。可以通过对在模腔中形成的零件的表面执行增材制造技术，以及所属领域中的技术人员所显而易见的其他精加工操作来执行其他制造后精加工操作。

图12示出在模腔58中执行注射模塑操作之后围绕织物层84的材料层98。根据本公开的方面，取出螺纹紧固件92所留下的孔口可以通过增材制造技术填充，以使用图12所示的材料填充所述孔口。示例性增材部件100如图13所示，其中图13与图12类似，但是其中的开口已采用在注射操作后的增材部件100填充。

一旦本说明书中所述的制造操作在模腔58中形成的零件上完成，模具42可以定位在打开位置以允许将零件从模具42取出或弹射出。所属领域中的技术人员应理解，在采用叠加式多部分模具的情况下，例如在本说明书中的实施例中以示例示出的模具，可以将往复运动传递到位于模具组的相邻层之间的模具部分56，以帮助将零件从模具42释放出。此外，脉动热负荷可以提供给模具部分56以帮助将零件从模具42释放出。

本说明书中所述的混合制造系统40和方法10提供各种益处，其中包括它们将注射模塑和增材制造技术的理想特征相组合，从而允许通过使用任何增材构建材料（环氧树脂、塑料等）以及将松散材料流、层构建、模具和细节增材制造相组合来快速构造零件。本说明书中所述的系统和方法可以由多个材料分配头以及限定可达模腔的模具组成。在本说明书中所述的一些示例性实施例中，材料分配头可以允许多个速度下的液体流通过具有可控流动截面的受热喷嘴（例如使用螺杆驱动阀）流入模腔中。所述喷嘴可以切换模式，以使用增材制造技术打印出超越模具极限的细节。再如，模具本身可以切开和作动，以适应被生产零件的复杂几何形状。喷嘴也可以配备热辐射加热器，以便最大化模具、打印头和冷却增材材料之间的温度均匀性。

本说明书中所述的系统40和方法10能够处理非常长、窄的塑料零件的制造，所述零件制造通常需要极高压力，并且通常无法使用底切或复杂几何形状，因为常规注射模塑技术将需要多个注射点或者存在固有热应力的风险。通过使用可移动注射喷嘴，例如本说明书中所述的可以填充模具以及将材料打印到模塑零件之中或之上的喷嘴，可以以大于常规增材制造工艺的尺寸以及以较高速度来构建复杂几何形状的零件。潜在的应用可以是风力涡轮叶片或发动机涡轮叶片。将碳纤维包括在框架内部的模具内使得能够使用自动化工艺快速生成碳纤维零件。

在增材制造的情况下，本说明书中所述的系统和方法使得能够对需要各种要素例如实心截面和详细特征的大体积零件进行更快速的零件开发。在注射模塑零件技术领域中，本说明书中所述的系统和方法解决了与非常大或非常长零件相关联的问题，所述零件需要高注射压力、多个塑料浇口点，并且在使用常规制造技术时，会由于在模具内冷却不均匀的大零件中存在固有的热应力而遭受断裂。

在未描述范围内，各种实施例的不同特征和结构可根据需要彼此组合使用。一个特征未在所有实施例中说明并不旨在解释成此特征无法用在这些实施例中，而是仅出于简要说明的目的。因此，不同实施例的各种特征可以根据需要组合和匹配以形成新的实施例，无论所述新实施例是否明确说明。本公开不包括本说明书中所述特征的所有组合或排列。

本说明书使用示例来公开本发明，包括最佳模式，同时也让所属领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造并使用任何装置或系统，以及实施所涵盖的任何方法。本发明的专利保护范围由权利要求书限定，并且可包括所属领域中的技术人员得出的其他示例。如果其他示例的结构构件与权利要求书的字面意义相同，或如果所述示例包括的等效结构构件与权利要求书的字面意义无实质差别，则所述示例也应在权利要求书的覆盖范围内。

Claims (19)

1.一种混合零件制造系统，包括：

模具，所述模具具有一组可移动模具部分，其中在第一模塑位置中，所述一组可移动模具部分共同限定可注射模腔，并且其中在第二增材制造位置中，所述一组可移动模具部分已经重新定位以限定用于在所述可注射模腔内形成的零件上执行增材制造操作的作业区域；

至少一个材料分配器，所述至少一个材料分配器相对于所述模腔以可移动方式定位，所述至少一个材料分配器配置成当所述模具处于所述第一模塑位置时将可注射材料分配到所述模腔中，以在所述模腔内形成零件的一部分；以及

至少一个打印头，所述至少一个打印头用于执行增材制造操作并且相对于所述模腔以可移动方式定位，所述至少一个打印头配置成当所述模具处于所述第二增材制造位置时将可打印材料分配到在所述模腔内形成的所述零件的所述部分上；并且

其中所述零件通过当所述模具处于所述第一模塑位置时沉积到所述模腔内的一定体积的可注射材料以及当所述模具处于所述第二增材制造位置时的一定体积的所述可打印材料来形成；以及

其中所述至少一个材料分配器和所述至少一个打印头承载在公共体上，并且能够作为一个单元在邻近所述模腔处移动。

2.根据权利要求1所述的混合零件制造系统，其中所述可注射材料和所述可打印材料由相同材料形成。

3.根据权利要求1所述的混合零件制造系统，其中所述可注射材料和所述可打印材料选自相容制造材料，其中当所述打印头将所述可打印材料沉积到所述模腔中的所述可注射材料上时，所述可打印材料与所述可注射材料形成粘结。

4.根据权利要求1所述的混合零件制造系统，其中所述至少一个材料分配器流体互连到所述可注射材料的源。

5.根据权利要求1所述的混合零件制造系统，其中所述至少一个打印头与所述可打印材料的源流体互连。

6.根据权利要求1所述的混合零件制造系统，其中所述公共体包括切换装置，用于将所述至少一个材料分配器或所述至少一个打印头中的一者激活为工作装置，以将对应的可注射材料或所述可打印材料提供到在所述模腔中形成的所述零件。

7.根据权利要求6所述的混合零件制造系统，其中所述切换装置包括电磁阀，并且所述公共体具有喷嘴，所述喷嘴依据所述公共体上的工作装置是所述至少一个材料分配器还是所述至少一个打印头，通过控制器独立地流体连通到可注射材料源或可打印头材料源中的一者。

8.一种在模具中制造零件的方法，所述方法包括：

提供可注射材料源；

提供可打印材料源，用于执行增材制造操作；

封闭具有模腔的模具，以形成封闭模腔；

通过注射喷嘴，使用第一体积的所述可注射材料在所述模腔内形成零件的一部分；

打开所述模具的至少一部分，以允许对在所述模腔中形成的所述零件的所述部分进行作业；

通过打印头，将第二体积的所述可打印材料打印到在所述模腔中形成的所述零件的所述部分上，以形成所述零件的另一部分；以及

将所述零件从所述模具中取出；

其中所述注射喷嘴和所述打印头承载在公共体上，并且能够作为一个单元在邻近所述模腔处移动。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述注射喷嘴流体互连到所述可注射材料源并且能够相对于所述模腔以可移动方式定位。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述打印头流体互连到所述可打印材料源并且能够相对于所述模腔以可移动方式定位。

11.根据权利要求8所述的方法，进一步包括以下步骤：以一系列叠加、可移动模具部分的形式提供所述模具，所述可移动模具部分能够在第一模具位置中共同移动以形成所述模腔，并且所述可移动模具部分中的至少一个可移动模具部分能够在第二模具位置中移动以形成通向所述模腔的进入点。

12.根据权利要求8所述的方法，进一步包括在使用第一体积的所述可注射材料在所述模腔内形成所述零件的所述部分的步骤之前，将织物材料定位在所述模腔内的步骤。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述织物材料包括碳纤维材料。

14.根据权利要求8所述的方法，其中将初始体积的所述可打印材料打印到所述模腔内的步骤在使用所述第一体积的所述可注射材料在所述模腔内形成所述零件的所述部分的步骤之前，其中所述初始体积的所述可打印材料和所述第一体积的所述可注射材料形成在所述模腔中形成的所述零件的至少一部分。

15.根据权利要求8所述的方法，进一步包括将加热元件形成到所述模具中围绕所述模腔的至少一部分处的步骤。

16.一种用于制造零件的系统，所述系统包括：

模具，所述模具具有模腔；

打印头，所述打印头用于将第一材料沉积在所述模腔内以执行增材制造操作；以及

注射头，所述注射头用于将第二材料沉积在所述模腔内；并且

其中零件通过所述打印头对所述第一材料的沉积以及所述注射头对所述第二材料的沉积共同形成；以及

其中所述注射头和所述打印头承载在公共体上，并且能够作为一个单元在邻近所述模腔处移动。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述第一材料与所述第二材料不同。

18.根据权利要求16所述的系统，其中所述打印头和注射头承载在臂上。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述臂包括切换器，以用于选择所述打印头或所述注射头中的一者来将对应的第一材料或第二材料沉积到所述模腔中。

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