CN109501266A - 用于增材制造物体的原料线和创建原料线的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的题目是用于增材制造物体的原料线和创建原料线的系统和方法。原料线(100)包括细长细丝(104)、树脂(124)和光学方向调节器(123)。树脂(124)覆盖细长细丝(104)。光学方向调节器(123)被树脂(124)覆盖并在细长细丝(104)之间散布。每个光学方向调节器(123)具有外表面(184)。每个光学方向调节器(123)被配置为使得当电磁辐射(118)由第一方向撞击外表面(184)时,电磁辐射(118)的至少一部分以与第一方向成角度的第二方向离开外表面(184)以照射原料线(100)的内部体积中的树脂(124),至少部分地由于细长细丝(104),树脂(124)不可直接地受入射在原料线(100)的外部表面上的电磁辐射(118)影响。
Description
技术领域
本公开内容涉及增材制造。
背景技术
3D印刷过程可以使用由印刷头挤出的原料材料以通过使原料材料分层而增材制造零件。原料材料可以包括聚合物和增强纤维,比如碳纤维,其对于可见光和紫外光是不透明的。当原料材料中的聚合物是光聚合物时,固化能量源可以被定向在由印刷头分配的原料材料处,以固结原料材料。但是,当增强纤维对固化能量不透明时,它们投射阴影并且阻止直接地源于固化能量源的固化能量照射和固化阴影中的光聚合物。
发明内容
因此,意欲解决至少上述提及的问题的装置和方法将发现实用性。
下面是根据本发明的主题的实例的非穷尽列举,其可以被要求保护或可以不被要求保护。
根据本发明的主题的一个实例涉及用于增材制造物体的原料线。原料线具有原料线长度和外部表面,其限定原料线的内部体积。原料线包括细长细丝、树脂和光学方向调节器。细长细丝沿着原料线长度的至少一部分延伸。树脂覆盖细长细丝。光学方向调节器每个仅沿着原料线长度的一部分延伸。光学方向调节器被树脂覆盖并在细长细丝之间散布。每个光学方向调节器具有外表面。每个光学方向调节器被配置为使得当电磁辐射由第一方向撞击外表面时,电磁辐射的至少一部分以与第一方向成角度的第二方向离开外表面以照射原料线的内部体积中的树脂,至少部分地由于细长细丝,树脂不可直接地受入射在原料线的外部表面上的电磁辐射影响(accessible to)。
在原料线中包含光学方向调节器促进电磁辐射穿透入原料线的内部体积用于照射树脂,而不管树脂的区域是否处于通过电磁辐射的直接(即,视线(line-of-sight))施加投射的细长细丝的阴影中。换句话说,即使当电磁辐射被遮蔽而不能直接地到达树脂的所有区域时,光学方向调节器将重定向电磁辐射以分散或散射电磁辐射以间接地到达树脂的区域。结果,原料线可以利用电磁辐射更容易地固化,可以利用电磁辐射更均匀地固化,可以利用电磁辐射更彻底地固化,和/或可以利用电磁辐射更快地固化。原料线的这种配置特别地适合于增材制造熔融细丝构造种类,其中原料线由印刷头或喷嘴分配,并且随着原料线正被分配,固化能量源(例如,电磁辐射)在原料线处定向固化能量以原位固化树脂。
根据本发明的主题的另一个实例涉及用于创建用于增材制造物体的原料线的系统。原料线具有原料线长度。该系统包括预浸料束(prepreg-tow)供应装置、预浸料束分离器、光学方向调节器供应装置、组合器和至少一个加热器。预浸料束供应装置被配置为分配包括细长细丝和覆盖细长细丝的树脂的前体预浸料束。预浸料束分离器被配置为将由预浸料束供应装置分配的前体预浸料束分离为至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝,或分离为至少部分地覆盖有树脂的细长细丝的子集。每个子集包括多个细长细丝。光学方向调节器供应装置被配置为分配光学方向调节器以施加至至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝,或施加至至少部分地被树脂覆盖的细长细丝的子集,其源于预浸料束分离器。每个光学方向调节器具有外表面,并且每个光学方向调节器被配置为使得当电磁辐射由第一方向撞击外表面时,电磁辐射的至少一部分以与第一方向成角度的第二方向离开外表面。组合器被配置为将至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝和由光学方向调节器供应装置分配的光学方向调节器组合,或将至少部分地覆盖有树脂的细长细丝的子集和由光学方向调节器供应装置分配的光学方向调节器组合,成为衍生的预浸料束,使得光学方向调节器在细长细丝之间散布。至少一个加热器被配置为加热下列中的至少一种:(i)由预浸料束供应装置分配的前体预浸料束中的树脂至第一阈值温度以促进通过预浸料束分离器将前体预浸料束分离为各个的细长细丝或细长细丝的子集,(ii)至少部分地覆盖源于预浸料束分离器的各个的细长细丝或细长细丝的子集的树脂至第二阈值温度以通过树脂引起衍生的预浸料束中的光学方向调节器和细长细丝的浸透(wet-out),或(iii)至少部分地覆盖源于组合器的衍生的预浸料束中的细长细丝的树脂至第三阈值温度以通过树脂引起衍生的预浸料束中的光学方向调节器和细长细丝的浸透。
由前体预浸料束创建原料线允许使用现成的预浸料增强纤维束。预浸料束分离器将前体预浸料束分离为至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝或分离为至少部分地覆盖有树脂的细长细丝的子集,使得光学方向调节器可以可操作地散布细长细丝。组合器然后将细长细丝和光学方向调节器连同树脂一起组合为衍生的预浸料束以最终成为原料线。至少一个加热器加热树脂以促进前体预浸料束的分离或衍生的预浸料束中的细长细丝和光学方向调节器的浸透中的一者或二者。
根据本发明的主题的又另一个实例涉及创建用于增材制造物体的原料线的方法。原料线具有原料线长度。该方法包括将包括细长细丝和覆盖细长细丝的树脂的前体预浸料束分离为至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝,或分离为至少部分地覆盖有树脂的细长细丝的子集。每个子集包括多个细长细丝。该方法还包括施加光学方向调节器至至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝,或至少部分地覆盖有树脂的细长细丝的子集。每个光学方向调节器具有外表面,并且每个光学方向调节器被配置为使得当电磁辐射由第一方向撞击外表面时,电磁辐射的至少一部分以与第一方向成角度的第二方向离开外表面。该方法进一步包括将光学方向调节器与至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝,或至少部分地覆盖有树脂的细长细丝的子集组合为衍生的预浸料束,使得光学方向调节器在细长细丝之间散布。该方法另外地包括加热下列中的至少一种:(i)在将前体预浸料束分离为至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝,或至少部分地覆盖有树脂的细长细丝的子集之前,前体预浸料束中的树脂至第一阈值温度以促进分离前体预浸料束,(ii)在将前体预浸料束分离为至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝,或至少部分地覆盖有树脂的细长细丝的子集之后,并且在将光学方向调节器和至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝,或至少部分地覆盖有树脂的细长细丝的子集组合之前,至少部分地覆盖各个的细长细丝或细长细丝的子集的树脂至第二阈值温度以通过树脂引起衍生的预浸料束中的光学方向调节器和细长细丝的浸透,或(iii)至少部分地覆盖衍生的预浸料束中的细长细丝的树脂至第三阈值温度以通过树脂引起衍生的预浸料束中的光学方向调节器和细长细丝的浸透。
由前体预浸料束创建原料线允许使用现成的预浸料增强纤维束。将前体预浸料束分离为至少部分地覆盖有树脂的各个的细长细丝或分离为至少部分地覆盖有树脂的细长细丝的子集能够使得光学方向调节器可操作地散布在细长细丝之间并与其组合。加热树脂促进前体预浸料束的分离或衍生的预浸料束中的细长细丝和光学方向调节器的浸透中的一者或二者。
附图说明
已经如此概括地描述了本发明的一个或多个实例,现在参照附图,其不一定按照比例绘制,并且其中遍及几个视图相同附图标记代表相同或类似零件,并且其中:
图1是示意性地表示根据本公开内容的一个或多个实例的用于增材制造物体的原料线的方框图;
图2是示意性地表示根据本公开内容的一个或多个实例的用于创建增材制造物体的原料线的系统的方框图;
图3是示意性地表示根据本公开内容的一个或多个实例的光波导管的方框图;
图4是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的原料线的示意图;
图5是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的原料线的示意图;
图6是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的原料线的示意图;
图7是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的原料线的示意图;
图8是根据本公开内容的一个或多个实例的可以被修改以创建图3的光波导管的光纤的示意图;
图9是根据本公开内容的一个或多个实例的光波导管的示意图;
图10是根据本公开内容的一个或多个实例的光波导管的示意图;
图11是根据本公开内容的一个或多个实例的光波导管的示意图;
图12是根据本公开内容的一个或多个实例的光波导管的示意图;
图13是根据本公开内容的一个或多个实例的图2的系统的示意图;
图14是根据本公开内容的一个或多个实例的图2的系统的示意图;
图15是根据本公开内容的一个或多个实例的光学方向调节颗粒的示意图;
图16是根据本公开内容的一个或多个实例的光学方向调节颗粒的示意图;
图17是根据本公开内容的一个或多个实例的光学方向调节颗粒的示意图;
图18A和18B共同地是根据本公开内容的一个或多个实例的创建用于增材制造物体的原料线的方法的方框图;
图19是根据本公开内容的一个或多个实例的修改光纤以创建光波导管的方法的方框图;
图20是根据本公开内容的一个或多个实例的修改光纤以创建光波导管的方法的方框图;
图21是根据本公开内容的一个或多个实例的修改光纤以创建光波导管的方法的方框图;
图22是航空器生产和服务方法的方框图;和
图23是航空器的示意图。
具体实施方式
在上面提及的图1-3中,连接各个元件和/或部件的实线——如果有的话——可以表示机械、电、流体、光学、电磁和其它偶联和/或其组合。如本文所使用,“偶联的”意思是直接地以及间接地相关联的。例如,构件A可以直接地与构件B相关联,或者可以例如经由另一个构件C间接地与其相关联。将理解,不是所有的各个公开的元件之间的关系都必需被呈现。因此,也可以存在除了在方框图中描绘的那些之外的偶联。连接指示各个元件和/或部件的方框的虚线——如果有的话——表示在功能和目的方面类似于由实线表示的偶联;但是,由虚线表示的偶联可以被选择性地提供或者可以与本公开内容的可选实例相关。同样地,以虚线表示的元件和/或部件——如果有的话——指出本公开内容的可选实例。以实线和/或虚线示出的一个或多个元件可以从具体实例中省略,而不背离本公开内容的范围。环境要素——如果有的话——以虚线表示。出于清楚,也可以显示虚拟想象的元件。本领域技术人员将领会,在图1-3中图解的特征中的一些可以以各种方式组合而不需要包括在图1-3、其它附图和/或伴随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在本文中没有被明确地说明。类似地,不限于呈现的实例的额外特征可以与本文示出的和描述的特征中的一些或全部组合。
在上面提及的图18-22中,方框可以表示操作和/或其部分,并且连接各个方框的线不暗示任何这些操作或其部分的具体顺序或依赖性。由虚线表示的方框表明可选操作和/或其部分。连接各个方框的虚线——如果有的话——表示操作或其部分的可选的依赖性。将理解,不是所有的各个公开的操作之间的依赖性都必需被呈现。描述本文陈述的方法的操作的图18-22和伴随的公开内容不应当被解释为必需确定将执行操作的顺序。而是,虽然指出了一个说明性顺序,但是将理解,操作的顺序在适合的适合可以被修改。因此,可以以不同顺序或同时地执行某些操作。另外地,本领域技术人员将领会不是所有描述的操作需要被执行。
在下文描述中,陈述了许多具体细节以提供对公开的概念的透彻理解,该公开的概念可以在没有这些详情的一些或全部的情况下实践。在其他情况下,已知设备和/或过程的细节已经被省略以避免不必要地模糊本公开内容。虽然将结合具体实施例描述一些概念,但是将理解,这些实施例不意欲是限制性的。
除非另有说明,术语“第一”、“第二”等在本文中仅被用作标记,并且不意欲对这些术语所指的项目强加顺序、位置或等级要求。而且,提及例如“第二”项目不要求或排除例如“第一”或较小编号项目和/或例如“第三”和/或更高编号项目的存在。
在本文中提及“一个实施例”意思是在至少一个实施施中包括结合该实施例描述的一个或多个特征、结构或特性。在说明书中各个地方的“一个实施例”可以指或可以不指相同的实施例。
如本文所使用,“配置为”执行规定功能的系统、装置、结构、物品、元件、部件或硬件的确能够在没有任何改变的情况下执行规定的功能,而非仅仅在进一步修改之后具有执行规定功能的潜能。换句话说,“配置为”执行规定功能的系统、装置、结构、物品、元件、部件或硬件被具体地选择、创建、实施、利用、编程和/或设计,用于执行规定功能的目的。如本文所使用,“配置为”表示系统、装置、结构、物品、元件、部件或硬件的现有特性,其使得系统、装置、结构、物品、元件、部件或硬件能够在没有进一步修改的情况下执行规定功能。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、装置、结构、物品、元件、部件或硬件可以另外地或可选地被描述为“适应于”和/或被描述为“可操作以”执行那种功能。
下面提供了根据本公开内容的主题的说明性、非穷尽的实例,其可以被要求保护或可以不被要求保护。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图4-7、9-12和15-17,公开了用于增材制造物体136的原料线100。原料线100具有原料线长度和外部表面180,其限定原料线100的内部体积182。原料线100包括细长细丝104、树脂124和光学方向调节器123。细长细丝104沿着原料线长度的至少一部分延伸。树脂124覆盖细长细丝104。光学方向调节器123每个仅沿着原料线长度的一部分延伸。光学方向调节器123由树脂124覆盖并且在细长细丝104之间散布。每个光学方向调节器123具有外表面184。每个光学方向调节器123被配置为使得当电磁辐射118由第一方向撞击外表面184时,电磁辐射118的至少一部分以与第一方向成角度的第二方向离开外表面184以照射原料线100的内部体积182中的树脂124,至少部分地由于细长细丝104,树脂124不可直接地受入射在原料线100的外部表面180上的电磁辐射118影响。该段的前述主题表征本公开内容的实施例1。
在原料线100中包含光学方向调节器123促进电磁辐射118穿透入原料线100的内部体积182用于照射树脂124,而不管树脂124的区域是否处于通过电磁辐射118的直接(即,视线)施加投射的细长细丝104的阴影中。换句话说,即使当电磁辐射118被遮蔽而不能直接地到达树脂124的所有区域时,光学方向调节器123将重定向电磁辐射118以分散或散射电磁辐射118以间接地到达树脂124的区域。结果,原料线100可以利用电磁辐射118更容易地固化,可以利用电磁辐射118更均匀地固化,可以利用电磁辐射118更彻底地固化,和/或可以利用电磁辐射118更快地固化。原料线100的这种配置特别地适合于增材制造熔融细丝构造种类,其中原料线100由印刷头或喷嘴分配,并且随着原料线100正被分配,固化能量源(例如,电磁辐射118)在原料线100处定向固化能量以原位固化树脂124。
细长细丝104另外地或可选地可以被描述为增强细丝或纤维,并且可以由任何适合材料构成,其说明性和非限制性实例包括(但不限于)纤维、碳纤维、玻璃纤维、合成有机纤维、芳纶纤维、天然纤维、木纤维、硼纤维、碳化硅纤维、光纤、纤维丛、纤维束、纤维织物、线、金属线、导电线和线丛。原料线100可以包括单一配置或类型的细长细丝104,或者可以包括多于一种配置或类型的细长细丝104。在一些实例中,细长细丝104可以单独地和共同地延伸全部或基本上全部原料线长度,并且因而可以被描述为连续的细长细丝或全长细长细丝。另外地或可选地,细长细丝104可以单独地延伸仅原料线长度的一部分,并且因而可以被描述为部分长度细长细丝或非连续细长细丝。部分长度细长细丝的实例包括(但不限于)所谓的短切纤维。
树脂124可以包括任何适合的材料,其被配置为由于聚合物链的交联——比如响应于施加电磁辐射118——而被固化或硬化。例如,电磁辐射118或固化能量可以包括紫外光、可见光、红外光、x射线、电子束和微波的一种或多种,并且树脂124可以采取聚合物、树脂、热塑性材料、热固性材料、光聚合物、紫外光光聚合物、可见光光聚合物、红外光光聚合物和x射线光聚合物的一种或多种的形式。如本文所使用,光聚合物是配置为在光——比如紫外光、可见光、红外光和x射线的一种或多种——的存在下固化的聚合物。但是,如讨论的,在原料线100中包含光学方向调节器123具体地促进电磁辐射118穿透入细长细丝104的阴影,并且因而电磁辐射118通常将具有不穿透细长细丝104的波长,并且树脂124通常将是光聚合物。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图4-7,细长细丝104对电磁辐射118是不透明的。该段的前述主题表征本公开内容的实施例2,其中实施例2还包括根据上面的实施例1的主题。
通常将选择细长细丝104的强度性质并且不选择其光透射性质。例如,碳纤维通常被用于纤维增强复合结构中,并且碳纤维对紫外光和可见光是不透明的。因此,对电磁辐射118不透明的细长细丝104很好地适合于包含在原料线100中,因为光学方向调节器123可操作地将分散电磁辐射118进入细长细丝104的阴影。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图5、7和9-12,光学方向调节器123包括部分长度光波导管122。每个部分长度光波导管122包括部分长度光学核心138。每个部分长度光波导管122的部分长度光学核心138包括第一部分长度光学核心端面140、与第一部分长度光学核心端面140相对的第二部分长度光学核心端面142、和部分长度外周表面144,其在第一部分长度光学核心端面140和第二部分长度光学核心端面142之间延伸。每个部分长度光波导管122被配置为使得当电磁辐射118经由第一部分长度光学核心端面140、第二部分长度光学核心端面142或部分长度外周表面144的至少一个进入部分长度光学核心138时,电磁辐射118的至少一部分经由部分长度外周表面144离开部分长度光学核心138以照射原料线100的内部体积182中的树脂124,至少部分地由于细长细丝104,树脂124不可直接地受入射在原料线100的外部表面180上的电磁辐射118影响。该段的前述主题表征本公开内容的实施例3,其中实施例3还包括根据上面的实施例1或2的主题。
部分长度光波导管122对于创建——比如根据本文公开的各种方法——可以是成本有效的。而且,通过散布在细长细丝104之间,部分长度光波导管122可以直接地接收电磁辐射118并且将电磁辐射118递送入细长细丝104的阴影。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图5、7和9-12,原料线100被配置为使得当电磁辐射118经由原料线100的外部表面180进入原料线100的内部体积182时,电磁辐射118经由部分长度光波导管122的至少一个的部分长度外周表面144、第一部分长度光学核心端面140或第二部分长度光学核心端面142中的至少一个进入部分长度光波导管122的至少一个。该段的前述主题表征本公开内容的实施例4,其中实施例4还包括根据上面的实施例3的主题。
换句话说,在原料线100的一些实例中,部分长度光波导管122被定位在原料线100的内部体积182内,使得部分长度外周表面144、第一部分长度光学核心端面140或第二部分长度光学核心端面142的至少一个在电磁辐射118的视线内以接收定向至原料线100的外部表面180的电磁辐射118,并且然后分散或散射内部体积182内的电磁辐射118。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图9-11,部分长度光学核心138具有部分长度光学核心折射率。每个部分长度光波导管122进一步包括部分长度光学核心包层160,其至少部分地覆盖部分长度光学核心138。部分长度光学核心包层160包括至少第一部分长度光学核心包层树脂162,其具有部分长度光学核心第一包层树脂折射率。部分长度光学核心包层160沿着每个部分长度光波导管122是不均匀的。部分长度光学核心折射率大于部分长度光学核心第一包层树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例5,其中实施例5还包括根据上面的实施例3或4的主题。
通过沿着部分长度光波导管122的长度是不均匀的,电磁辐射118被允许经由部分长度外周表面144离开部分长度光学核心138。而且,通过第一部分长度光学核心包层树脂162具有小于部分长度光学核心138的折射率的折射率,电磁辐射118在进入部分长度光学核心138之后被捕获在部分长度光学核心138内,除了不存在第一部分长度光学核心包层树脂162处的区域之外。结果,部分长度光波导管122可以被构建以提供期望量的电磁辐射118,离开沿着部分长度外周表面144的各个位置,比如以确保期望量的电磁辐射118穿透细长细丝104的阴影。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图10和11,每个部分长度光波导管122的部分长度光学核心138的部分长度外周表面144具有没有第一部分长度光学核心包层树脂162的部分长度外周表面区域129。部分长度光学核心包层160进一步包括第二部分长度光学核心包层树脂164,其具有部分长度光学核心第二包层树脂折射率。第二部分长度光学核心包层树脂164覆盖部分长度外周表面144的部分长度外周表面区域129。部分长度光学核心第二包层树脂折射率大于部分长度光学核心第一包层树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例6,其中实施例6还包括根据上面的实施例5的主题。
通过利用第二部分长度光学核心包层树脂164覆盖部分长度外周表面区域129,其期望折射率可以被选择以优化电磁辐射118如何离开部分长度外周表面144。另外地或可选地,具有利用第二部分长度光学核心包层树脂164覆盖的部分长度外周表面区域129,第一部分长度光学核心包层树脂162的完整性可以被确保,使得其在部分长度光波导管122的储存期间和在原料线100的构建期间不剥离或脱落(break off)。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图11,第二部分长度光学核心包层树脂164还覆盖第一部分长度光学核心包层树脂162。该段的前述主题表征本公开内容的实施例7,其中实施例7还包括根据上面的实施例6的主题。
根据实施例7的部分长度光波导管122可以被更容易地制造,因为具有第一部分长度光学核心包层树脂162的部分长度光学核心138简单地可以利用第二部分长度光学核心包层树脂164完全地涂覆。另外地或可选地,部分长度光波导管122的完整性可以在其储存期间和在原料线100的构建期间被维持。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图10和11,树脂124具有树脂折射率。树脂折射率大于部分长度光学核心第二包层树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例8,其中实施例8还包括根据上面的实施例6或7的主题。
由于第二部分长度光学核心包层树脂164具有小于树脂124的折射率的折射率,因此当原料线100被用于增材制造物体136时,电磁辐射118将被允许离开第二部分长度光学核心包层树脂164以穿透和固化树脂124。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图12,每个部分长度光波导管122的部分长度光学核心138的部分长度外周表面144具有如此表面粗糙度,其被选择使得当电磁辐射118经由第一部分长度光学核心端面140、第二部分长度光学核心端面142或部分长度外周表面144的至少一个进入部分长度光学核心138时,电磁辐射118的至少一部分经由部分长度外周表面144离开部分长度光学核心138以照射原料线100的内部体积182中的树脂124,至少部分地由于细长细丝104,树脂124不可直接地受入射在原料线100的外部表面180上的电磁辐射118影响。该段的前述主题表征本公开内容的实施例9,其中实施例9还包括根据上面的实施例3或4的主题。
不依赖于包层的折射率性质以确保经由部分长度外周表面144从部分长度光学核心138期望的电磁辐射118的分散,部分长度外周表面144的表面粗糙度被选择为使得电磁辐射118以期望量沿着部分长度外周表面144的长度离开部分长度光学核心138。例如,表面粗糙度可以在部分长度光学核心138内创建电磁辐射118的内反射的区域并且可以创建其中电磁辐射118被允许逸出部分长度光学核心138的区域。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图12,每个部分长度光波导管122没有覆盖部分长度光学核心138的任何包层。该段的前述主题表征本公开内容的实施例10,其中实施例10还包括根据上面的实施例9的主题。
不具有任何包层的部分长度光波导管122与具有包层的部分长度光波导管122相比在制造上可以是较便宜的。另外,当选择用于原料线100的树脂124时,包层与树脂124之间的折射率的差异不需要被考虑。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图4、6、7和15-17,光学方向调节器123包括光学方向调节颗粒186。光学方向调节颗粒186被配置为对入射在光学方向调节颗粒186的任一个的外表面184上的电磁辐射118进行反射、折射、衍射或瑞利散射中的至少一种,以在原料线100的内部体积182中分散电磁辐射118以照射树脂124,至少部分地由于细长细丝104,树脂124不可直接地受入射在原料线100的外部表面180上的电磁辐射118影响。该段的前述主题表征本公开内容的实施例11,其中实施例11还包括根据上面的实施例1-10的任一项的主题。
包含对电磁辐射118进行反射、折射、衍射或瑞利散射中的至少一种的光学方向调节颗粒186提供了在内部体积182内电磁辐射118的分散,用于照射其中的树脂124。而且,由于它们是颗粒,光学方向调节颗粒186更容易地被定位在一丛或一束细长细丝104的细长细丝104之间。另外,在一些实例中,它们可以在内部体积182内遍及树脂124大致均匀地隔开,并且遍及内部体积182有效地散射电磁辐射118以当原料线100正被用于增材制造物体136时,在细长细丝104之间穿透并且进入由细长细丝104投射的阴影。在其它实例中,光学方向调节颗粒186在内部体积182内可以具有浓度梯度。
光学方向调节颗粒186可以具有任何适合的材料,使得它们反射、折射、衍射或瑞利散射电磁辐射118。作为说明性、非排他性实例,光学方向调节颗粒186可以具有氧化铝,二氧化硅,具有结合电磁辐射118的期望反射、折射、衍射或瑞利散射性质的热塑性材料。
在原料线100的一些实例中,可以包括单一类型或配置的光学方向调节颗粒186。在原料线100的其它实例中,可以包括多于一种类型或配置的光学方向调节颗粒186,其中不同类型被选择以实现不同的功能,并且最终共同地均匀遍及内部体积182散射电磁辐射118,包括进入细长细丝104的阴影。例如,第一类型的光学方向调节颗粒186可以被配置为反射电磁辐射118,第二类型的光学方向调节颗粒186可以被配置为折射电磁辐射118,并且第三类型的光学方向调节颗粒186可以被配置为衍射电磁辐射118。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图4、6和7,每个细长细丝104具有最小外形尺寸。每个光学方向调节颗粒186具有最大外形尺寸,其小于细长细丝104的任一个的最小外形尺寸的1/8。该段的前述主题表征本公开内容的实施例12,其中实施例12还包括根据上面的实施例11的主题。
通过使最大外形尺寸小于细长细丝104的最小外形尺寸的1/8,光学方向调节颗粒186容易地在细长细丝104之间延伸。而且,当原料线100正被构建时(例如,通过本文的系统200或根据本文的方法300),光学方向调节颗粒186可以容易地与树脂124一起流入一丛或一束细长细丝104。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图4、6、7和15-17,每个光学方向调节颗粒186具有小于1000nm、500nm、250nm或200nm的最大外形尺寸。该段的前述主题表征本公开内容的实施例13,其中实施例13还包括根据上面的实施例11或12的主题。
典型的复合材料的增强纤维通常具有在5至8微米范围内的直径。通过使最大外形尺寸小于1000nm(1微米)、500nm(0.5微米)、250nm(0.25微米)或200nm(0.200微米),光学方向调节颗粒186容易地在典型大小的细长细丝104之间延伸。而且,当原料线100正被构建时(例如,通过本文的系统200或根据本文的方法300),光学方向调节颗粒186可以容易地与树脂124一起流入一丛或一束细长细丝104。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图4、6、7和15-17,电磁辐射118具有波长。每个光学方向调节颗粒186具有大于电磁辐射118的波长的1/4的最小外形尺寸。该段的前述主题表征本公开内容的实施例14,其中实施例14还包括根据上面的实施例11-13中任一项的主题。
选择大于电磁辐射118的波长的1/4的光学方向调节颗粒186的最小外形尺寸确保光学方向调节颗粒186将具有使得电磁辐射118在撞击光学方向调节颗粒186之后反射、折射或衍射的预期效果。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图4、6、7和15-17,每个光学方向调节颗粒186具有大于或等于50nm或大于或等于100nm的最小外形尺寸。该段的前述主题表征本公开内容的实施例15,其中实施例15还包括根据上面的实施例11-14中任一项的主题。
具有大约400nm的波长的紫外光通常与紫外光聚合物结合使用。因此,当树脂124包括光聚合物或由光聚合物组成时,具有大于或等于100nm的最小外形尺寸的光学方向调节颗粒186确保光学方向调节颗粒186将具有使得电磁辐射118在撞击光学方向调节颗粒186之后反射、折射或衍射的预期效果。但是,在其它实例中,低至50nm的最小外形尺寸可以是适合的。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图4、6和7,光学方向调节颗粒186占小于按重量计原料线100的树脂124的10%、小于按重量计原料线100的树脂124的5%、或小于按重量计原料线100的树脂124的1%。该段的前述主题表征本公开内容的实施例16,其中实施例16还包括根据上面的实施例11-15中任一项的主题。
通过限制光学方向调节颗粒186至参考的阈值百分比,当原料线100正被构建时(例如,通过本文的系统200或根据本文的方法300),树脂124将可操作地在细长细丝104之间流动。另外,树脂124、原料线100和最终物体136的期望性质将不被光学方向调节颗粒186的存在消极地影响。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图15-17,光学方向调节颗粒186的至少一些的外表面184是有小面的(faceted)。该段的前述主题表征本公开内容的实施例17,其中实施例17还包括根据上面的实施例11-16中任一项的主题。
通过为有小面的,外表面184有效地散射电磁辐射118。
如本文所使用,“有小面的”意思是具有多个平的、或大体平的表面。在有小面的光学方向调节颗粒186的一些实例中,外表面184可以具有六个或更多、八个或更多、十个或更多、100个或更多、或甚至1000个或更多大体平的表面。光学方向调节颗粒186可以具有如此材料:其具有有小面的天然结晶结构。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图15-17,光学方向调节颗粒186的至少一些的外表面184具有如此表面粗糙度,其被选择使得当电磁辐射118撞击外表面184时,电磁辐射118在原料线100的内部体积182中散射以照射树脂124,至少部分地由于细长细丝104,树脂124不可直接地受入射在原料线100的外部表面180上的电磁辐射118影响。该段的前述主题表征本公开内容的实施例18,其中实施例18还包括根据上面的实施例11-17中任一项的主题。
选择表面粗糙度以散射电磁辐射118促进遍及内部体积128可操作地照射树脂124,包括在细长细丝104的阴影中。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图4、6和7,树脂124具有树脂折射率。光学方向调节颗粒186的至少一些具有颗粒折射率。颗粒折射率大于或小于树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例19,其中实施例19还包括根据上面的实施例11-18中任一项的主题。
当光学方向调节颗粒186具有不同于树脂124的折射率(例如,即大于或小于树脂124的折射率至少0.001)的折射率时,入射在其外表面上的电磁辐射118将必然地以不同角度离开外表面,并且因而将遍及树脂124散射,包括进入细长细丝104的阴影。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图15,光学方向调节颗粒186的至少一些是球形的。该段的前述主题表征本公开内容的实施例20,其中实施例20还包括根据上面的实施例11-19中任一项的主题。
通过为球形的,光学方向调节颗粒186可以容易地定位在细长细丝104之间,并且当原料线100正被构建时(例如,通过系统200或根据本文的方法300),可以容易地与树脂124一起流入一丛或一束细长细丝104。
如本文所使用,“球形的”包括大体球形的并且意思是这样的光学方向调节颗粒186具有大体一致的纵横比,但是不必须是完美球形的。例如,球形的光学方向调节颗粒186可以是有小面的,如本文所讨论的。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图16,光学方向调节颗粒186的至少一些是棱形的。该段的前述主题表征本公开内容的实施例21,其中实施例21还包括根据上面的实施例11-20中任一项的主题。
通过为棱形的,光学方向调节颗粒186可以被选择以可操作地对电磁辐射118进行反射、折射或衍射的至少一种,如本文所讨论的。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图5、7和9-12,原料线100进一步包括沿着原料线长度的全部延伸的至少一个全长光波导管102。至少一个全长光波导管102被树脂124覆盖并且在细长细丝104之间散布。至少一个全长光波导管102包括全长光学核心110。全长光学核心110包括第一全长光学核心端面112、与第一全长光学核心端面112相对的第二全长光学核心端面114和全长外周表面116,其在第一全长光学核心端面112和第二全长光学核心端面114之间延伸。至少一个全长光波导管102被配置使得当电磁辐射118经由第一全长光学核心端面112、第二全长光学核心端面114或全长外周表面116的至少一个进入全长光学核心110时,电磁辐射118的至少一部分经由全长外周表面116离开全长光学核心110以照射原料线100的内部体积182中的树脂124,至少部分地由于细长细丝104,树脂124不可直接地受入射在原料线100的外部表面180上的电磁辐射118影响。该段的前述主题表征本公开内容的实施例22,其中实施例22还包括根据上面的实施例1-21中任一项的主题。
在原料线100中包含至少一个全长光波导管102进一步促进电磁辐射118穿透入原料线100的内部体积182用于照射树脂124,而不管树脂124的区域是否处于通过电磁辐射118的直接(即,视线)施加投射的细长细丝104的阴影中。换句话说,即使电磁辐射118被遮蔽而不能直接地到达树脂124的全部区域时,至少一个全长光波导管102可以经由其第一全长光学核心端面112、其第二全长光学核心端面114或其全长外周表面116的一个或多个接收电磁辐射118,并且经由至少其全长外周表面116分散电磁辐射118以间接地到达树脂124的区域。至少一个全长光波导管102不仅可以用于将电磁辐射118分散入细长细丝104的阴影,其还可以用于重定向电磁辐射118至光学方向调节器123,以便通过至少一个全长光波导管102穿透入细长细丝104的阴影。另外地或可选地,光学方向调节器123可以用于重定向电磁辐射118至至少一个全长光波导管102以便通过至少一个全长光波导管102穿透入细长细丝104的阴影。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图5、7,原料线100被配置使得当电磁辐射118经由原料线100的外部表面180进入原料线100的内部体积182时,电磁辐射118经由至少一个全长光波导管102的全长光学核心110的全长外周表面116、第一全长光学核心端面112或第二全长光学核心端面114的至少一个进入至少一个全长光波导管102。该段的前述主题表征本公开内容的实施例23,其中实施例23还包括根据上面的实施例22的主题。
换句话说,在原料线100的一些实例中,至少一个全长光波导管102被定位在原料线100的内部体积182内,使得全长外周表面116、第一全长光学核心端面112或第二全长光学核心端面114的至少一个在电磁辐射118的视线内以接收定向至原料线100的外部表面180的电磁辐射118并且然后将电磁辐射118分散入细长细丝104的阴影。例如,全长外周表面116、第一全长光学核心端面112或第二全长光学核心端面114的至少一个可以邻近原料线100的外部表面180。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图5、7和9-12,至少一个全长光波导管102被配置使得当电磁辐射118进入全长光学核心110的第一全长光学核心端面112时,电磁辐射118的最初部分经由全长外周表面116离开全长光学核心110,并且在电磁辐射118的最初部分离开全长光学核心110后保留在全长光学核心110中的电磁辐射118的最终部分经由第二全长光学核心端面114离开全长光学核心110。该段的前述主题表征本公开内容的实施例24,其中实施例24还包括根据上面的实施例22或23的主题。
换句话说,在原料线100的一些实例中,如果电磁辐射118进入第一全长光学核心端面112,其将离开全长外周表面116和第二全长光学核心端面114二者,例如与电磁辐射118全部经由全长外周表面116发射相反。原料线100的这类实例很好地适合于增材制造系统和方法,其中当原料线100正被构建时和当物体136正被制造时,电磁辐射118定向在第一全长光学核心端面112处。即,增材制造系统可以被配置为当物体136正由原料线100制造时和当电磁辐射118正进入第一全长光学核心端面112时构建原料线100。由于电磁辐射118不仅离开全长外周表面116,而且离开第二全长光学核心端面114,确保足够的电磁辐射118行进至少一个全长光波导管102的全部长度以在原料线100的内部体积182内可操作地固化细长细丝104之间的树脂124。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图5、7和9-12,至少一个全长光波导管102被配置使得经由全长外周表面116离开全长光学核心110的电磁辐射118的最初部分大于或等于经由第二全长光学核心端面114离开全长光学核心110的电磁辐射118的最终部分。该段的前述主题表征本公开内容的实施例25,其中实施例25还包括根据上面的实施例24的主题。
在这样的配置中,确保当通过增材制造系统或以增材制造方法利用原料线100时,期望量的电磁辐射118经由全长外周表面116离开全长光学核心110以可操作地在原料线100的内部体积182内固化细长细丝104之间的树脂124。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图5和7,至少一个全长光波导管102与细长细丝104平行、大体平行、扭结、交织或编织的至少一种。该段的前述主题表征本公开内容的实施例26,其中实施例26还包括根据上面的实施例22-25中任一项的主题。
通过至少一个全长光波导管102大体平行于细长细丝104,原料线100内并且因而物体136内的细长细丝104的增强性质实质上不受影响。通过与细长细丝104扭结、交织或编织,至少一个全长光波导管102散布细长细丝104,使得离开至少一个全长光波导管102的电磁辐射118被递送至内部体积182的位于细长细丝104的阴影中的区域。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图9-11,全长光学核心110具有全长光学核心折射率。至少一个全长光波导管102进一步包括至少部分地覆盖全长光学核心110的全长光学核心包层154。全长光学核心包层154包括至少第一全长光学核心包层树脂156,其具有全长光学核心第一包层树脂折射率。全长光学核心包层154沿着至少一个全长光波导管102是不均匀的。全长光学核心折射率大于全长光学核心第一包层树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例27,其中实施例27还包括根据上面的实施例22-26中任一项的主题。
通过全长光学核心包层154沿着全长光波导管102的长度为不均匀的,电磁辐射118被允许经由全长外周表面116离开全长光学核心110。而且,通过第一全长光学核心包层树脂156具有小于全长光学核心110的折射率的折射率,电磁辐射118在进入全长光学核心110之后被捕获在全长光学核心110内,除了不存在第一全长光学核心包层树脂156处的区域之外。结果,至少一个全长光波导管102可以被构建以提供期望量的电磁辐射118,离开沿着全长外周表面116的各个位置,比如以确保期望量的电磁辐射118穿透细长细丝104的阴影。
一般地参阅图1并且具体地参阅图10和11,全长外周表面116具有全长外周表面区域127,其没有第一全长光学核心包层树脂156。全长光学核心包层154进一步包括第二全长光学核心包层树脂158,其具有全长光学核心第二包层树脂折射率。第二全长光学核心包层树脂158覆盖全长外周表面116的全长外周表面区域127。全长光学核心第二包层树脂折射率大于全长光学核心第一包层树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例28,其中实施例28还包括根据上面的实施例27的主题。
通过利用第二全长光学核心包层树脂158覆盖全长外周表面区域127,其期望的折射率可以被选择以优化电磁辐射118如何离开全长外周表面116。另外地或可选地,具有利用第二全长光学核心包层树脂158覆盖的全长外周表面区域127,第一全长光学核心包层树脂156的完整性可以被确保,使得其在至少一个全长光波导管102的储存期间和在原料线100的构建期间不剥离或脱落。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图11,第二全长光学核心包层树脂158还覆盖第一全长光学核心包层树脂156。该段的前述主题表征本公开内容的实施例29,其中实施例29还包括根据上面的实施例28的主题。
根据实施例29的全长光波导管可以被更容易地制造,因为具有第一全长光学核心包层树脂156的全长光学核心110简单地可以利用第二全长光学核心包层树脂158完全地涂覆。另外地或可选地,全长光波导管的完整性可以在其储存期间和在原料线100的构建期间被维持。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图10和11,树脂124具有树脂折射率。该树脂折射率大于全长光学核心第二包层树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例30,其中实施例30还包括根据上面的实施例28或29的主题。
由于第二全长光学核心包层树脂158具有小于树脂124的折射率的折射率,因此电磁辐射118将被允许当原料线100被用于增材制造物体136时离开第二全长光学核心包层树脂158以穿透和固化树脂124。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图12,全长外周表面116具有如此表面粗糙度,其被选择为使得当电磁辐射118经由第一全长光学核心端面112、第二全长光学核心端面114或全长外周表面116的至少一个进入全长光学核心110时,电磁辐射118的至少一部分经由全长外周表面116离开全长光学核心110以照射原料线100的内部体积182中的树脂124,至少部分地由于细长细丝104,树脂124不可直接地受入射在原料线100的外部表面180上的电磁辐射118影响。该段的前述主题表征本公开内容的实施例31,其中实施例31还包括根据上面的实施例22-26中任一项的主题。
不依赖于包层的折射率性质以确保经由全长外周表面116从全长光学核心110期望的电磁辐射118的分散,全长外周表面116的表面粗糙度被选择为使得电磁辐射118以期望量沿着全长外周表面116的长度离开全长光学核心110。例如,表面粗糙度可以在全长光学核心110内创建电磁辐射118的内反射的区域并且可以创建其中电磁辐射118被允许逸出全长光学核心110的区域。
一般地参阅图1并且具体地参例如图12,至少一个全长光波导管102没有覆盖全长光学核心110的任何包层。该段的前述主题表征本公开内容的实施例32,其中实施例32还包括根据上面的实施例31的主题。
不具有任何包层的全长光波导管与具有包层的全长光波导管相比在制造上可以是较便宜的。另外,当选择用于原料线100的树脂124时,包层与树脂124之间的折射率的差异不需要被考虑。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图5和7,至少一个全长光波导管102是在细长细丝104之间散布的多个全长光波导管。该段的前述主题表征本公开内容的实施例33,其中实施例33还包括根据上面的实施例22-32中任一项的主题。
通过包括在细长细丝104之间,比如在一丛或一束细长细丝之间散布的多个全长光波导管,电磁辐射118期望穿透入细长细丝104的阴影被确保。
一般地参阅图1并且具体地参阅例如图5和7,细长细丝104与多个全长光波导管扭结、交织或编织的至少一种。该段的前述主题表征本公开内容的实施例34,其中实施例34还包括根据上面的实施例33的主题。
通过与细长细丝104扭结、交织或编织,多个全长光波导管散布细长细丝104使得离开全长光波导管的电磁辐射118被递送至内部体积182的位于细长细丝104的阴影中的区域。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图13和14,公开了用于创建用于增材制造物体136的原料线100的系统200。原料线100具有原料线长度。系统200包括预浸料束供应装置202、预浸料束分离器210、光学方向调节器供应装置216、组合器212和至少一个加热器220。预浸料束供应装置202被配置为分配包括细长细丝104和覆盖细长细丝104的树脂124的前体预浸料束208。预浸料束分离器210被配置为将由预浸料束供应装置202分配的前体预浸料束208分离为至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104,或分离为至少部分地覆盖有树脂124的细长细丝104的子集214。每个子集214包括多个细长细丝104。光学方向调节器供应装置216被配置为分配光学方向调节器123以施加至至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104,或施加至至少部分地被树脂124覆盖的细长细丝104的子集214,其源于预浸料束分离器210。每个光学方向调节器123具有外表面184,并且每个光学方向调节器123被配置为使得当电磁辐射118由第一方向撞击外表面184时,电磁辐射118的至少一部分以与第一方向成角度的第二方向离开外表面184。组合器212被配置为将至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104和由光学方向调节器供应装置216分配的光学方向调节器123组合,或将至少部分地覆盖有树脂124的细长细丝104的子集214和由光学方向调节器供应装置216分配的光学方向调节器123组合,成为衍生的预浸料束209,使得光学方向调节器123在细长细丝104之间散布。至少一个加热器210被配置为加热下列中的至少一种:(i)由预浸料束供应装置202分配的前体预浸料束208中的树脂124至第一阈值温度以促进通过预浸料束分离器210将前体预浸料束208分离为各个的细长细丝104或细长细丝104的子集214;(ii)至少部分地覆盖源于预浸料束分离器210的各个的细长细丝104或细长细丝104的子集214的树脂124至第二阈值温度以通过树脂124引起衍生的预浸料束209中的光学方向调节器123和细长细丝104的浸透;或(iii)至少部分地覆盖源于组合器212的衍生的预浸料束209中的细长细丝104的树脂124至第三阈值温度以通过树脂124引起衍生的预浸料束209中的光学方向调节器123和细长细丝104的浸透。该段的前述主题表征本公开内容的实施例35。
由前体预浸料束208创建原料线100允许使用现成的预浸料增强纤维束。预浸料束分离器210将前体预浸料束208分离为至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104或分离为至少部分地覆盖有树脂124的细长细丝104的子集214,使得光学方向调节器123可以可操作地散布细长细丝104。组合器212然后将细长细丝104和光学方向调节器123连同树脂124一起组合为衍生的预浸料束209以最终成为原料线100。至少一个加热器220加热树脂124以促进前体预浸料束208的分离或衍生的预浸料束209中的细长细丝104和光学方向调节器123的浸透中的一者或二者。
前体预浸料束208可以采取任何适合的形式,这取决于原料线100的期望性质。如提及的,前体预浸料束208可以是(但不要求是)现成的前体预浸料束,其中这样的实例包括在束内具有1000、3000、6000、12000、24000或48000个连续的单独纤维的束,但是也可以使用其他实例。
预浸料束分离器210可以采取任何适合的配置,使得其被配置为可操作地将前体预浸料束208分离为各个的细长细丝104或细长细丝104的子集214。例如,预浸料束分离器210可以包括刀、气刀、梳、筛网、滤网、一系列抛光惰轮和本领域中已知的其它机构中的至少一种。
组合器212可以采取任何适合的配置,使得其被配置为可操作地将细长细丝104与光学方向调节器123组合,使得光学方向调节器123被散布在细长细丝104之间,并且使得细长细丝104和光学方向调节器123至少部分地被树脂124覆盖。例如,组合器212可以扭结、交织、编织或以其它方式捆扎细长细丝104的至少一种。组合器212还可以包括固定器,比如筛网或滤网,细长细丝104通过其,并且其阻止扭结、交织、编织或捆扎在组合器212的上游传播。
加热器220可以采取任何适合的配置,使得其被配置为随着原料线100正被创建在可操作位置处加热树脂124。在一些实例中,加热器220可以利用加热的流体流,比如加热的气体流以加热树脂124。另外地或可选地,在一些实例中,加热器220可以包括电阻加热器或其它类型的加热器来加热树脂124,比如其穿过预浸料束分离器210或组合器212,比如分别利用包括加热器220的预浸料束分离器210或包括加热器220的组合器212。
在一些实例中,第一阈值温度、第二阈值温度或第三阈值温度中的两种或更多种可以是相同温度。在其它实例中,第一阈值温度、第二阈值温度或第三阈值温度中的两种或更多种可以是不同温度。
一般地参阅图2,细长细丝104对电磁辐射118是不透明的。该段的前述主题表征本公开内容的实施例36,其中实施例36还包括根据上面的实施例35的主题。
如讨论的,对电磁辐射118不透明的细长细丝104可以很好地适合于包含在原料线100中,因为当原料线100正被用于增材制造物体136——伴随其原位固化——时,光学方向调节器123将可操作地分散电磁辐射118进入细长细丝104的阴影。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图9-12,光学方向调节器123包括部分长度光波导管122。每个部分长度光波导管122包括部分长度光学核心138。每个部分长度光波导管122的部分长度光学核心138包括第一部分长度光学核心端面140、与第一部分长度光学核心端面140相对的第二部分长度光学核心端面142和部分长度外周表面144,其在第一部分长度光学核心端面140与第二部分长度光学核心端面142之间延伸。每个部分长度光波导管122被配置使得当电磁辐射118经由第一部分长度光学核心端面140、第二部分长度光学核心端面142或部分长度外周表面144的至少一个进入部分长度光学核心138时,电磁辐射118的至少一部分经由部分长度外周表面144离开部分长度光学核心138。该段的前述主题表征本公开内容的实施例37,其中实施例37还包括根据上面的实施例35或36的主题。
如讨论的,部分长度光波导管122对于创建——比如根据本文公开的各种方法——可以是成本有效的。而且,通过散布在细长细丝104之间,部分长度光波导管122可以直接地接收电磁辐射118并且将电磁辐射118递送入细长细丝104的阴影。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图9-11,部分长度光学核心138具有部分长度光学核心折射率。每个部分长度光波导管122进一步包括至少部分地覆盖部分长度光学核心138的部分长度光学核心包层160。部分长度光学核心包层160包括至少第一部分长度光学核心包层树脂162,其具有部分长度光学核心第一包层树脂折射率。部分长度光学核心包层160沿着每个部分长度光波导管122是不均匀的。部分长度光学核心折射率大于部分长度光学核心第一包层树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例38,其中实施例38还包括根据上面的实施例37的主题。
如讨论的,通过部分长度光学核心包层160沿着部分长度光波导管122的长度是不均匀的,电磁辐射118被允许经由部分长度外周表面144离开部分长度光学核心138。而且,通过第一部分长度光学核心包层树脂162具有小于部分长度光学核心138的折射率的折射率,电磁辐射118在进入部分长度光学核心138之后被捕获在部分长度光学核心138内,除了不存在第一部分长度光学核心包层树脂162处的区域之外。结果,部分长度光波导管122可以被构建以提供期望量的电磁辐射118,离开沿着部分长度外周表面144的各个位置,比如以确保当原料线100正被用于增材制造物体136时期望量的电磁辐射118穿透细长细丝104的阴影。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图10和11,每个部分长度光波导管122的部分长度光学核心138的部分长度外周表面144具有没有第一部分长度光学核心包层树脂162的部分长度外周表面区域129。部分长度光学核心包层160进一步包括第二部分长度光学核心包层树脂164,其具有部分长度光学核心第二包层树脂折射率。第二部分长度光学核心包层树脂164覆盖部分长度外周表面144的部分长度外周表面区域129。部分长度光学核心第二包层树脂折射率大于部分长度光学核心第一包层树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例39,其中实施例39还包括根据上面的实施例38的主题。
如讨论的,通过利用第二部分长度光学核心包层树脂164覆盖部分长度外周表面区域129,其期望折射率可以被选择以优化电磁辐射118如何离开部分长度外周表面144。另外地或可选地,具有利用第二部分长度光学核心包层树脂164覆盖的部分长度外周表面区域129,第一部分长度光学核心包层树脂162的完整性可以被确保,使得其在部分长度光波导管122的储存期间和在原料线100的构建期间不剥离或脱落。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图11,第二部分长度光学核心包层树脂164还覆盖第一部分长度光学核心包层树脂162。该段的前述主题表征本公开内容的实施例40,其中实施例40还包括根据上面的实施例39的主题。
如讨论的,部分长度光波导管122,比如根据实施例40的部分长度光波导管122,可以被更容易地制造,因为具有第一部分长度光学核心包层树脂162的部分长度光学核心138简单地可以利用第二部分长度光学核心包层树脂164完全地涂覆。另外地或可选地,部分长度光波导管122的完整性可以在其储存期间和在原料线100的构建期间被维持。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图10和11,树脂124具有树脂折射率。树脂折射率大于部分长度光学核心第二包层树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例41,其中实施例41还包括根据上面的实施例39或40的主题。
再次,由于第二部分长度光学核心包层树脂164具有小于树脂124的折射率的折射率,因此电磁辐射118将被允许当原料线100正被用于增材制造物体136时离开第二部分长度光学核心包层树脂164以穿透和固化树脂124。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图12,每个部分长度光波导管122的部分长度光学核心138的部分长度外周表面144具有如此表面粗糙度,其被选择使得当电磁辐射118经由第一部分长度光学核心端面140、第二部分长度光学核心端面142或部分长度外周表面144的至少一个进入部分长度光学核心138时,电磁辐射118的至少一部分经由部分长度外周表面144离开部分长度光学核心138。该段的前述主题表征本公开内容的实施例42,其中实施例42还包括根据上面的实施例37或38的主题。
再次,不依赖于包层的折射率性质以确保经由部分长度外周表面144从部分长度光学核心138期望的电磁辐射118的分散,部分长度外周表面144的表面粗糙度被选择使得电磁辐射118以期望量沿着部分长度外周表面144的长度离开部分长度光学核心138。例如,表面粗糙度在部分长度光学核心138内可以创建电磁辐射118的内反射的区域并且可以创建其中电磁辐射118被允许逸出部分长度光学核心138的区域。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图12,每个部分长度光波导管122没有覆盖部分长度光学核心138的任何包层。该段的前述主题表征本公开内容的实施例43,其中实施例43还包括根据上面的实施例42的主题。
再次,不具有任何包层的部分长度光波导管122与具有包层的部分长度光波导管122相比在制造上可以是较便宜的。另外,当选择用于原料线100的树脂124时,包层与树脂124之间的折射率的差异不需要被考虑。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图15-17,光学方向调节器123包括光学方向调节颗粒186。光学方向调节颗粒186被配置为对入射在光学方向调节颗粒186的任一个的外表面184上的电磁辐射118进行反射、折射、衍射或瑞利散射中的至少一种,以分散电磁辐射118。该段的前述主题表征本公开内容的实施例44,其中实施例44还包括根据上面的实施例35-43的任一项的主题。
如讨论的,当原料线100正被用于增材制造物体136时,包含反射、折射、衍射或瑞利散射电磁辐射118中的至少一种的光学方向调节颗粒186提供了在内部体积182内电磁辐射118的进一步分散,用于照射其中的树脂124。而且,由于它们是颗粒,当施加至细长细丝104时,光学方向调节颗粒186更容易地散布细长细丝104之间。另外,在原料线100的一些实例中,它们在内部体积182内遍及树脂124大致均匀地隔开,并且遍及内部体积182有效地散射电磁辐射118以当原料线100正被用于增材制造物体136时,在细长细丝104之间穿透并且进入由细长细丝104投射的阴影。在原料线100的其它实例中,光学方向调节颗粒186在内部体积182内可以具有浓度梯度。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图4、6、7和15-17,每个细长细丝104具有最小外形尺寸。每个光学方向调节颗粒186具有最大外形尺寸,其小于细长细丝104的任一个的最小外形尺寸的1/8。该段的前述主题表征本公开内容的实施例45,其中实施例45还包括根据上面的实施例44的主题。
再次,通过使最大外形尺寸小于细长细丝104的最小外形尺寸的1/8,光学方向调节颗粒186容易地在细长细丝104之间分散。而且,光学方向调节颗粒186可以容易地与树脂124一起流动以可操作地遍及原料线100分散光学方向调节颗粒186,包括进入细长细丝104的阴影。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图15-17,每个光学方向调节颗粒186具有小于1000nm、500nm、250nm或200nm的最大外形尺寸。该段的前述主题表征本公开内容的实施例46,其中实施例46还包括根据上面的实施例44或45的主题。
如讨论的,典型的复合材料的增强纤维通常具有在5至8微米范围内的直径。通过使最大外形尺寸小于1000nm(1微米)、500nm(0.5微米)、250nm(0.25微米)或200nm(0.200微米),光学方向调节颗粒186容易地在典型大小的细长细丝104之间延伸。而且,光学方向调节颗粒186可以容易地与树脂124一起流动以可操作地遍及原料线100分散光学方向调节颗粒186,包括进入细长细丝104的阴影。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图15-17,电磁辐射118具有波长。每个光学方向调节颗粒186具有大于电磁辐射118的波长的1/4的最小外形尺寸。该段的前述主题表征本公开内容的实施例47,其中实施例47还包括根据上面的实施例44-46中任一项的主题。
再次,选择当增材制造物体136时将使用的大于电磁辐射118的波长的1/4的光学方向调节颗粒186的最小外形尺寸确保光学方向调节颗粒186将具有使得电磁辐射118在撞击光学方向调节颗粒186之后反射、折射或衍射的预期效果。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图15-17,每个光学方向调节颗粒186具有大于或等于50nm或大于或等于100nm的最小外形尺寸。该段的前述主题表征本公开内容的实施例48,其中实施例48还包括根据上面的实施例44-47中任一项的主题。
如讨论的,具有大约400nm的波长的紫外光通常与紫外光聚合物结合使用。因此,当树脂124包括光聚合物或由光聚合物组成时,具有大于或等于100nm的最小外形尺寸的光学方向调节颗粒186确保光学方向调节颗粒186将具有使得电磁辐射118在撞击光学方向调节颗粒186之后反射、折射或衍射的预期效果。但是,在其它实例中,低至50nm的最小外形尺寸可以是适合的。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图1、4、6和7,在原料线100中,光学方向调节颗粒186占小于按重量计树脂124的10%、小于按重量计树脂124的5%或小于按重量计树脂124的1%。该段的前述主题表征本公开内容的实施例49,其中实施例49还包括根据上面的实施例44-48中任一项的主题。
如讨论的,通过限制光学方向调节颗粒186至参考的阈值百分比,当组合器212将细长细丝104与光学方向调节颗粒186组合时,树脂124将可操作地在细长细丝104之间流动。另外,树脂124、原料线100和最终物体136的期望性质将不被光学方向调节颗粒186的存在消极地影响。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图15-17,光学方向调节颗粒186的至少一些的外表面184是有小面的。该段的前述主题表征本公开内容的实施例50,其中实施例50还包括根据上面的实施例44-49中任一项的主题。
再次,通过为有小面的,外表面184有效地散射电磁辐射118。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图15-17,光学方向调节颗粒186的至少一些的外表面184具有如此表面粗糙度,其被选择使得当电磁辐射118撞击外表面184时,电磁辐射118被散射。该段的前述主题表征本公开内容的实施例51,其中实施例51还包括根据上面的实施例44-50中任一项的主题。
如讨论的,当原料线100正被用于增材制造物体136时,选择表面粗糙度以散射电磁辐射118促进遍及原料线100可操作地照射树脂124,包括在细长细丝104的阴影中。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图4、6和7,树脂124具有树脂折射率。光学方向调节颗粒186的至少一些具有颗粒折射率。颗粒折射率大于或小于树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例52,其中实施例52还包括根据上面的实施例44-51中任一项的主题。
再次,当光学方向调节颗粒186具有不同于树脂124的折射率的折射率时,入射在其外表面上的电磁辐射118将必然地以不同角度离开外表面,并且因而将遍及树脂124散射,包括进入细长细丝104的阴影。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图15,光学方向调节颗粒186的至少一些是球形的。该段的前述主题表征本公开内容的实施例53,其中实施例53还包括根据上面的实施例44-52中任一项的主题。
再次,通过为球形的,光学方向调节颗粒186可以容易地定位在细长细丝104之间,并且当组合器212将细长细丝104与光学方向调节颗粒186组合时,可以容易地与树脂124一起流动。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图16,光学方向调节颗粒186的至少一些是棱形的。该段的前述主题表征本公开内容的实施例54,其中实施例54还包括根据上面的实施例44-53中任一项的主题。
再次,通过为棱形的,光学方向调节颗粒186可以被选择以可操作地对电磁辐射118进行反射、折射或衍射中的至少一种,如本文所讨论的。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图14,系统200进一步包括全长光波导管供应装置204,其被配置为分配至少一个全长光波导管102。组合器212进一步被配置为将由全长光波导管供应装置204分配的至少一个全长光波导管102与源于预浸料束分离器210的至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104或至少部分地覆盖有树脂124的细长细丝104的子集214和光学方向调节器123组合为衍生的预浸料束209,使得至少一个全长光波导管102散布在细长细丝104之间。该段的前述主题表征本公开内容的实施例55,其中实施例55还包括根据上面的实施例35-54中任一项的主题。
如讨论的,在原料线100中包含至少一个全长光波导管102进一步促进电磁辐射118穿透入原料线100的内部体积182用于照射树脂124,而不管树脂124的区域是否处于通过电磁辐射118的直接(即,视线)施加投射的细长细丝104的阴影中。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图14,至少一个全长光波导管102包括全长光学核心110。全长光学核心110包括第一全长光学核心端面112、与第一全长光学核心端面112相对的第二全长光学核心端面114和全长外周表面116,其在第一全长光学核心端面112和第二全长光学核心端面114之间延伸。至少一个全长光波导管102被配置为使得当电磁辐射118经由第一全长光学核心端面112、第二全长光学核心端面114或全长外周表面116的至少一个进入全长光学核心110时,电磁辐射118的至少一部分经由全长外周表面116离开全长光学核心110。该段的前述主题表征本公开内容的实施例56,其中实施例56还包括根据上面的实施例55的主题。
如讨论的,即使当电磁辐射118被遮蔽而不能直接地到达树脂124的全部区域时,至少一个全长光波导管102可以经由其第一全长光学核心端面112、其第二全长光学核心端面114或其全长外周表面116的一个或多个接收电磁辐射118,并且经由至少其全长外周表面116分散电磁辐射118以间接地到达树脂124的区域。至少一个全长光波导管102不仅可以用于将电磁辐射118分散入细长细丝104的阴影,其还可以用于重定向电磁辐射118至光学方向调节器123以便通过至少一个全长光波导管102穿透入细长细丝104的阴影。另外地或可选地,光学方向调节器123可以用于重定向电磁辐射118至至少一个全长光波导管102以便通过至少一个全长光波导管102穿透入细长细丝104的阴影。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图9-12,至少一个全长光波导管102被配置使得当电磁辐射118进入全长光学核心110的第一全长光学核心端面112时,电磁辐射118的最初部分经由全长外周表面116离开全长光学核心110,并且在电磁辐射118的最初部分离开全长光学核心110后保留在全长光学核心110中的电磁辐射118的最终部分经由第二全长光学核心端面114离开全长光学核心110。该段的前述主题表征本公开内容的实施例57,其中实施例57还包括根据上面的实施例56的主题。
换句话说,在原料线100的一些实例中,如果电磁辐射118进入第一全长光学核心端面112,其将离开全长外周表面116和第二全长光学核心端面114二者,例如与电磁辐射118全部经由全长外周表面116发射相反。如讨论的,原料线100的这类实例很好地适合于增材制造系统和方法,其中当原料线100正被构建时和当物体136正被制造时,电磁辐射118定向在第一全长光学核心端面112处。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图9-12,至少一个全长光波导管102被配置使得经由全长外周表面116离开全长光学核心110的电磁辐射118的最初部分大于或等于经由第二全长光学核心端面114离开全长光学核心110的电磁辐射118的最终部分。该段的前述主题表征本公开内容的实施例58,其中实施例58还包括根据上面的实施例57的主题。
如讨论的,在这样的配置中,确保当原料线100被用于增材制造物体136时,期望量的电磁辐射118经由全长外周表面116离开全长光学核心110以可操作地在原料线100的内部体积182内固化细长细丝104之间的树脂124。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图9-11,全长光学核心110具有全长光学核心折射率。至少一个全长光波导管102进一步包括至少部分地覆盖全长光学核心110的全长光学核心包层154。全长光学核心包层154包括至少第一全长光学核心包层树脂156,其具有全长光学核心第一包层树脂折射率。全长光学核心包层154沿着至少一个全长光波导管102是不均匀的。全长光学核心折射率大于全长光学核心第一包层树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例59,其中实施例59还包括根据上面的实施例56-58中任一项的主题。
如讨论的,通过全长光学核心包层154沿着全长光波导管的长度为不均匀的,电磁辐射118被允许经由全长外周表面116离开全长光学核心110。而且,通过第一全长光学核心包层树脂156具有小于全长光学核心110的折射率的折射率,电磁辐射118在进入全长光学核心110之后被捕获在全长光学核心110内,除了不存在第一全长光学核心包层树脂156处的区域之外。结果,全长光波导管可以被构建以提供期望量的电磁辐射118,离开沿着全长外周表面116的各个位置,比如以确保当原料线100被用于增材制造物体136时期望量的电磁辐射118穿透细长细丝104的阴影。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图10和11,全长外周表面116具有全长外周表面区域127,其没有第一全长光学核心包层树脂156。全长光学核心包层154进一步包括第二全长光学核心包层树脂158,其具有全长光学核心第二包层树脂折射率。第二全长光学核心包层树脂158覆盖全长外周表面116的全长外周表面区域127。全长光学核心第二包层树脂折射率大于全长光学核心第一包层树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例60,其中实施例60还包括根据上面的实施例59的主题。
如讨论的,通过利用第二全长光学核心包层树脂158覆盖全长外周表面区域127,其期望的折射率可以被选择以优化电磁辐射118如何离开全长外周表面116。另外地或可选地,具有利用第二全长光学核心包层树脂158覆盖的全长外周表面区域127,第一全长光学核心包层树脂156的完整性可以被确保,使得其在至少一个全长光波导管102的储存期间和在原料线100的构建期间不剥离或脱落。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图11,第二全长光学核心包层树脂158还覆盖第一全长光学核心包层树脂156。该段的前述主题表征本公开内容的实施例61,其中实施例61还包括根据上面的实施例60的主题。
如讨论的,全长光波导管,例如根据实施例61的全长光波导管,可以被更容易地制造,因为具有第一全长光学核心包层树脂156的全长光学核心110简单地可以利用第二全长光学核心包层树脂158完全地涂覆。另外地或可选地,全长光波导管的完整性可以在其储存期间和在原料线100的构建期间被维持。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图10和11,树脂124具有树脂折射率。树脂折射率大于全长光学核心第二包层树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例62,其中实施例62还包括根据上面的实施例60或61的主题。
如讨论的,由于第二全长光学核心包层树脂158具有小于树脂124的折射率的折射率,因此电磁辐射118将被允许当原料线100被用于增材制造物体136时离开第二全长光学核心包层树脂158以穿透和固化树脂124。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图12,全长外周表面116具有如此表面粗糙度,其被选择为使得当电磁辐射118经由第一全长光学核心端面112、第二全长光学核心端面114或全长外周表面116的至少一个进入全长光学核心110时,电磁辐射118的至少一部分经由全长外周表面116离开全长光学核心110。该段的前述主题表征本公开内容的实施例63,其中实施例63还包括根据上面的实施例56-58中任一项的主题。
如讨论的,不依赖于包层的折射率性质以确保经由全长外周表面116从全长光学核心110期望的电磁辐射118的分散,全长外周表面116的表面粗糙度被选择为使得电磁辐射118以期望量沿着全长外周表面116的长度离开全长光学核心110。例如,表面粗糙度可以在全长光学核心110内创建电磁辐射118的内反射的区域并且可以创建其中电磁辐射118被允许逸出全长光学核心110的区域。
一般地参阅图2并且具体地参例如图12,至少一个全长光波导管102没有覆盖全长光学核心110的任何包层。该段的前述主题表征本公开内容的实施例64,其中实施例64还包括根据上面的实施例63的主题。
如讨论的,不具有任何包层的全长光波导管与具有包层的全长光波导管相比在制造上可以是较便宜的。另外,当选择用于原料线100的树脂124时,包层与树脂124之间的折射率的差异不需要被考虑。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图13和14,组合器212被配置为将源于预浸料束分离器210的各个的细长细丝104和由全长光波导管供应装置204分配的至少一个全长光波导管102,或源于预浸料束分离器210的细长细丝104的子集214和由全长光波导管供应装置204分配的至少一个全长光波导管102扭结、交织或编织为衍生的预浸料束209的至少一种。该段的前述主题表征本公开内容的实施例65,其中实施例65还包括根据上面的实施例55-64中任一项的主题。
如讨论的,通过与细长细丝104扭结、交织或编织,至少一个全长光波导管102散布细长细丝104使得当原料线100被用于增材制造物体136时,离开至少一个全长光波导管102的电磁辐射118被递送至内部体积182的位于细长细丝104的阴影中的区域。
作为实例,组合器212可以包括线轴,其缠绕衍生的预浸料束209同时扭结衍生的预浸料束209。也可以使用用于扭结、交织或编织多细丝结构的其它机构,如本领域中已知的。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图13和14,系统200进一步包括树脂供应装置206,其被配置为提供额外树脂125以施加至下列中的至少一种:(i)由预浸料束供应装置202分配的前体预浸料束208,(ii)至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104,或至少部分地覆盖有树脂124的细长细丝104的子集214,其源于预浸料束分离器210,(iii)由光学方向调节器供应装置216分配的光学方向调节器123,或(iv)源于组合器212的衍生的预浸料束209,使得衍生的预浸料束209中的细长细丝104和光学方向调节器123被树脂124和额外树脂125覆盖。该段的前述主题表征本公开内容的实施例66,其中实施例66还包括根据上面的实施例35-65中任一项的主题。
通过施加额外树脂125至细长细丝104和光学方向调节器123,可以在原料线100中实现细长细丝104和光学方向调节器123的完全浸透。
树脂供应装置206可以采取任何适合的配置,使得其被配置为在可操作位置处可操作地分配和施加额外树脂125。例如,树脂供应装置206可以被配置为喷射或喷雾额外树脂125。另外地或可选地,树脂供应装置206可以包括额外树脂125的储器或池,前体束208、各个的细长细丝104、细长细丝104的子集214、或衍生的预浸料束209的至少一种被拉过该储器或池。在一些实例中,全长光波导管(一个或多个)也可以被拉过额外树脂125的这样的储器或池。
在一些实例中,额外树脂125可以与树脂124相同。在其它实例中,额外树脂125可以与树脂124不同。
在一些实例中,系统200可以进一步包括在预浸料束分离器210和组合器212之间的室224,并且随着原料线100正被创建,各个的细长细丝104或细长细丝104的子集214穿过该室224。在一些这样的实例中,至少一个全长光波导管102也延伸通过室224。而且,在一些这样的实例中,额外树脂125被施加至室224中的至少细长细丝104,并且在一些实例中,还施加至至少一个全长光波导管102。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图13和14,光学方向调节器供应装置216和树脂供应装置206一起形成组合的供应装置222,其被配置为分配光学方向调节器123连同额外树脂125。该段的前述主题表征本公开内容的实施例67,其中实施例67还包括根据上面的实施例66的主题。
即,组合的供应装置222可以在额外树脂125的体积中分配光学方向调节器123。换句话说,光学方向调节器123可以悬浮在额外树脂125内。通过使用组合的供应装置222,可以确保部分光学方向调节器123的均匀分散,并且系统200可以以减少的成本构建。例如,组合的供应装置222可以一起喷射或喷雾额外树脂125和光学方向调节器123以施加它们至细长细丝104,或者细长细丝104可以被拉过具有光学方向调节器123悬浮在其中的额外树脂125的池。
一般地参阅图2并且具体地参阅例如图13和14,预浸料束分离器210被配置为当前体预浸料束208被分离为至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104或分离为至少部分地覆盖有树脂124的细长细丝104的子集214时赋予第一电荷至细长细丝104或树脂124。树脂供应装置206被配置为当额外树脂125被施加至(i)源于预浸料束分离器210的至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104或至少部分地覆盖有树脂124的细长细丝104的子集214,或(ii)源于组合器212的衍生的预浸料束209使得衍生的预浸料束209中的细长细丝104和光学方向调节器123被树脂124和额外树脂125覆盖的至少一种时赋予第二电荷至额外树脂125。第二电荷和第一电荷具有相反的符号。该段的前述主题表征本公开内容的实施例68,其中实施例68还包括根据上面的实施例66或67的主题。
通过赋予第一电荷至细长细丝104或树脂124并当额外树脂125被施加至细长细丝104时赋予第二相反电荷至额外树脂125,额外树脂125将被静电吸引至细长细丝104或树脂124,从而促进利用额外树脂125湿润细长细丝104。
一般地参阅例如图13和14并且具体地参阅图18,公开了创建用于增材制造物体136的原料线100的方法300。原料线100具有原料线长度。方法300包括(方框302)将包括细长细丝104和覆盖细长细丝104的树脂124的前体预浸料束208分离为至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104,或分离为至少部分地覆盖有树脂124的细长细丝104的子集214的步骤。每个子集214包括多个细长细丝104。方法300还包括(方框304)将光学方向调节器123施加至至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104,或至少部分地覆盖有树脂124的细长细丝104的子集214的步骤。每个光学方向调节器123具有外表面184,并且每个光学方向调节器123被配置为使得当电磁辐射118由第一方向撞击外表面184时,电磁辐射118的至少一部分以与第一方向成角度的第二方向离开外表面184。方法300进一步包括(方框306)将光学方向调节器123与至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104,或至少部分地覆盖有树脂124的细长细丝104的子集214组合为衍生的预浸料束209使得光学方向调节器123散布在细长细丝104之间的步骤。方法300另外地包括(方框308)加热下列中的至少一种的步骤:(i)(方框310)在将前体预浸料束208分离为至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104或至少部分地覆盖有树脂124的细长细丝104的子集214之前,前体预浸料束208中的树脂124至第一阈值温度以促进分离前体预浸料束208;(ii)(方框312)在将前体预浸料束208分离为至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104或至少部分地覆盖有树脂124的细长细丝104的子集214之后,并且在将光学方向调节器123与至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104或至少部分地覆盖有树脂124的细长细丝104的子集214组合之前,至少部分地覆盖各个的细长细丝104或细长细丝104的子集214的树脂124至第二阈值温度以通过树脂124引起衍生的预浸料束209中的光学方向调节器123和细长细丝104的浸透;或(iii)(方框314)衍生的预浸料束209中至少部分地覆盖细长细丝104的树脂124至第三阈值温度以通过树脂124引起衍生的预浸料束209中的光学方向调节器123和细长细丝104的浸透。该段的前述主题表征本公开内容的实施例69。
如结合系统200讨论的,由前体预浸料束208创建原料线100允许使用现成的预浸料增强纤维束。将前体预浸料束208分离为至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104或分离为至少部分地覆盖有树脂124的细长细丝104的子集214能够使得光学方向调节器123可操作地散布在细长细丝104之间并且与细长细丝104组合。加热树脂124促进前体预浸料束208的分离或衍生的预浸料束209中的细长细丝104和光学方向调节器123的浸透中的一者或二者。
一般地参阅例如图13和14,根据方法300,细长细丝104对电磁辐射118是不透明的。该段的前述主题表征本公开内容的实施例70,其中实施例70还包括根据上面的实施例69的主题。
再次,对电磁辐射118不透明的细长细丝104可以很好地适合于包含在原料线100中,因为当原料线100正被用于增材制造物体136——伴随其原位固化——时,光学方向调节器123将可操作地分散电磁辐射118进入细长细丝104的阴影。
一般地参阅例如图9-12,根据方法300,光学方向调节器123包括部分长度光波导管122。每个部分长度光波导管122包括部分长度光学核心138。每个部分长度光波导管122的部分长度光学核心138包括第一部分长度光学核心端面140、与第一部分长度光学核心端面140相对的第二部分长度光学核心端面142和部分长度外周表面144,其在第一部分长度光学核心端面140与第二部分长度光学核心端面142之间延伸。每个部分长度光波导管122被配置使得当电磁辐射118经由第一部分长度光学核心端面140、第二部分长度光学核心端面142或部分长度外周表面144的至少一个进入部分长度光学核心138时,电磁辐射118的至少一部分经由部分长度外周表面144离开部分长度光学核心138。该段的前述主题表征本公开内容的实施例71,其中实施例71还包括根据上面的实施例69或70的主题。
如讨论的,部分长度光波导管122对于创建——比如根据本文公开的各种方法——可以是成本有效的。而且,通过散布在细长细丝104之间,部分长度光波导管122可以直接地接收电磁辐射118并且将电磁辐射118递送入细长细丝104的阴影。
一般地参阅例如图9-11,根据方法300,部分长度光学核心138具有部分长度光学核心折射率。每个部分长度光波导管122进一步包括至少部分地覆盖部分长度光学核心138的部分长度光学核心包层160。部分长度光学核心包层160包括至少第一部分长度光学核心包层树脂162,其具有部分长度光学核心第一包层树脂折射率。部分长度光学核心包层160沿着每个部分长度光波导管122是不均匀的。部分长度光学核心折射率大于部分长度光学核心第一包层树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例72,其中实施例72还包括根据上面的实施例71的主题。
再次,通过部分长度光学核心包层160沿着部分长度光波导管122的长度是不均匀的,电磁辐射118被允许经由部分长度外周表面144离开部分长度光学核心138。而且,通过第一部分长度光学核心包层树脂162具有小于部分长度光学核心138的折射率的折射率,电磁辐射118在进入部分长度光学核心138之后被捕获在部分长度光学核心138内,除了不存在第一部分长度光学核心包层树脂162处的区域之外。结果,部分长度光波导管122可以被构建以提供期望量的电磁辐射118,离开沿着部分长度外周表面144的各个位置,比如以确保当原料线100正被用于增材制造物体136时期望量的电磁辐射118穿透细长细丝104的阴影。
一般地参阅例如图10和11,根据方法300,每个部分长度光波导管122的部分长度光学核心138的部分长度外周表面144具有没有第一部分长度光学核心包层树脂162的部分长度外周表面区域129。部分长度光学核心包层160进一步包括第二部分长度光学核心包层树脂164,其具有部分长度光学核心第二包层树脂折射率。第二部分长度光学核心包层树脂164覆盖部分长度外周表面144的部分长度外周表面区域129。部分长度光学核心第二包层树脂折射率大于部分长度光学核心第一包层树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例73,其中实施例73还包括根据上面的实施例72的主题。
如讨论的,通过利用第二部分长度光学核心包层树脂164覆盖部分长度外周表面区域129,其期望折射率可以被选择以优化电磁辐射118如何离开部分长度外周表面144。另外地或可选地,具有利用第二部分长度光学核心包层树脂164覆盖的部分长度外周表面区域129,第一部分长度光学核心包层树脂162的完整性可以被确保,使得其在部分长度光波导管122的储存期间和在方法300的实施期间不剥离或脱落。
一般地参阅例如图11,根据方法300,第二部分长度光学核心包层树脂164还覆盖第一部分长度光学核心包层树脂162。该段的前述主题表征本公开内容的实施例74,其中实施例74还包括根据上面的实施例73的主题。
如讨论的,部分长度光波导管122,比如根据实施例74的部分长度光波导管122,可以地更容易被制造,因为具有第一部分长度光学核心包层树脂162的部分长度光学核心138简单地可以利用第二部分长度光学核心包层树脂164完全地涂覆。另外地或可选地,部分长度光波导管122的完整性可以在其储存期间和在方法300的实施期间被维持。
一般地参阅例如图10和11并且具体地参阅图18,根据方法300,树脂124具有树脂折射率。树脂折射率大于部分长度光学核心第二包层树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例75,其中实施例75还包括根据上面的实施例73或74的主题。
再次,由于第二部分长度光学核心包层树脂164具有小于树脂124的折射率的折射率,因此电磁辐射118将被允许当原料线100正被用于增材制造物体136时离开第二部分长度光学核心包层树脂164以穿透和固化树脂124。
一般地参阅例如图12,根据方法300,每个部分长度光波导管122的部分长度光学核心138的部分长度外周表面144具有如此表面粗糙度,其被选择使得当电磁辐射118经由第一部分长度光学核心端面140、第二部分长度光学核心端面142或部分长度外周表面144的至少一个进入部分长度光学核心138时,电磁辐射118的至少一部分经由部分长度外周表面144离开部分长度光学核心138。该段的前述主题表征本公开内容的实施例76,其中实施例76还包括根据上面的实施例71的主题。
如讨论的,不依赖于包层的折射率性质以确保经由部分长度外周表面144从部分长度光学核心138期望的电磁辐射118的分散,部分长度外周表面144的表面粗糙度被选择使得电磁辐射118以期望量沿着部分长度外周表面144的长度离开部分长度光学核心138。再次,表面粗糙度在部分长度光学核心138内可以创建电磁辐射118的内反射的区域并且可以创建其中电磁辐射118被允许逸出部分长度光学核心138的区域。
一般地参阅例如图12,根据方法300,每个部分长度光波导管122没有覆盖部分长度光学核心138的任何包层。该段的前述主题表征本公开内容的实施例77,其中实施例77还包括根据上面的实施例76的主题。
如讨论的,不具有任何包层的部分长度光波导管122与具有包层的部分长度光波导管122相比在制造上可以是较便宜的。另外,当选择用于原料线100的树脂124时,包层与树脂124之间的折射率的差异不需要被考虑。
一般地参阅例如图15-17,根据方法300,光学方向调节器123包括光学方向调节颗粒186。光学方向调节颗粒186被配置为对入射在光学方向调节颗粒186的任一个的外表面184上的电磁辐射118进行反射、折射、衍射或瑞利散射中的至少一种,以分散电磁辐射118。该段的前述主题表征本公开内容的实施例78,其中实施例78还包括根据上面的实施例69-77的任一项的主题。
再次,当原料线100正被用于增材制造物体136时,包含反射、折射、衍射或瑞利散射电磁辐射118中的至少一种的光学方向调节颗粒186提供了在内部体积182内电磁辐射118的进一步分散,用于照射其中的树脂124。而且,由于它们是颗粒,当施加至细长细丝104时,光学方向调节颗粒186更容易地散布细长细丝104之间。另外,在原料线100的一些实例中,它们在内部体积182内遍及树脂124大致均匀地隔开,并且遍及内部体积182有效地散射电磁辐射118以当原料线100正被用于增材制造物体136时,在细长细丝104之间穿透并且进入由细长细丝104投射的阴影。在原料线100的其它实例中,光学方向调节颗粒186在内部体积182内可以具有浓度梯度。
一般地参阅例如图4、6、7和15-17,根据方法300,每个细长细丝104具有最小外形尺寸。每个光学方向调节颗粒186具有最大外形尺寸,其小于细长细丝104的任一个的最小外形尺寸的1/8。该段的前述主题表征本公开内容的实施例79,其中实施例79还包括根据上面的实施例78的主题。
再次,通过使最大外形尺寸小于细长细丝104的最小外形尺寸的1/8,光学方向调节颗粒186容易地在细长细丝104之间分散。而且,光学方向调节颗粒186可以容易地与树脂124一起流动以可操作地遍及原料线100分散光学方向调节颗粒186,包括进入细长细丝104的阴影。
一般地参阅例如图15-17,根据方法300,每个光学方向调节颗粒186具有小于1000nm、500nm、250nm或200nm的最大外形尺寸。该段的前述主题表征本公开内容的实施例80,其中实施例80还包括根据上面的实施例78或79的主题。
如讨论的,典型的复合材料的增强纤维通常具有在5至8微米范围内的直径。通过使最大外形尺寸小于1000nm(1微米)、500nm(0.5微米)、250nm(0.25微米)或200nm(0.200微米),光学方向调节颗粒186容易地在典型大小的细长细丝104之间延伸。而且,光学方向调节颗粒186可以容易地与树脂124一起流动以可操作地遍及原料线100分散光学方向调节颗粒186,包括进入细长细丝104的阴影。
一般地参阅例如图15-17,根据方法300,电磁辐射118具有波长。每个光学方向调节颗粒186具有大于电磁辐射118的波长的1/4的最小外形尺寸。该段的前述主题表征本公开内容的实施例81,其中实施例81还包括根据上面的实施例78-80中任一项的主题。
再次,选择当增材制造物体136时将使用的大于电磁辐射118的波长的1/4的光学方向调节颗粒186的最小外形尺寸确保光学方向调节颗粒186将具有使得电磁辐射118在撞击光学方向调节颗粒186之后反射、折射或衍射的预期效果。
一般地参阅例如图15-17,根据方法300,每个光学方向调节颗粒186具有大于或等于50nm或大于或等于100nm的最小外形尺寸。该段的前述主题表征本公开内容的实施例82,其中实施例82还包括根据上面的实施例78-81中任一项的主题。
如讨论的,具有大约400nm的波长的紫外光通常与紫外光聚合物结合使用。因此,当树脂124包括光聚合物或由光聚合物组成时,具有大于或等于100nm的最小外形尺寸的光学方向调节颗粒186确保光学方向调节颗粒186将具有使得电磁辐射118在撞击光学方向调节颗粒186之后反射、折射或衍射的预期效果。但是,在其它实例中,低至50nm的最小外形尺寸可以是适合的。
一般地参阅例如图1、4、6和7,根据方法300,在原料线100中,光学方向调节颗粒186占小于按重量计树脂124的10%、小于按重量计树脂124的5%或小于按重量计树脂124的1%。该段的前述主题表征本公开内容的实施例83,其中实施例83还包括根据上面的实施例78-82中任一项的主题。
如讨论的,通过限制光学方向调节颗粒186至参考的阈值百分比,当细长细丝104与光学方向调节颗粒186被组合以创建原料线100时,树脂124将可操作地在细长细丝104之间流动。另外,树脂124、原料线100和最终物体136的期望性质将不被光学方向调节颗粒186的存在消极地影响。
一般地参阅例如图15-17,根据方法300,光学方向调节颗粒186的至少一些的外表面184是有小面的。该段的前述主题表征本公开内容的实施例84,其中实施例84还包括根据上面的实施例78-83中任一项的主题。
再次,通过为有小面的,外表面184有效地散射电磁辐射118。
一般地参阅例如图15-17,根据方法300,光学方向调节颗粒186的至少一些的外表面184具有如此表面粗糙度,其被选择使得当电磁辐射118撞击外表面184时,电磁辐射118被散射。该段的前述主题表征本公开内容的实施例85,其中实施例85还包括根据上面的实施例78-84中任一项的主题。
如讨论的,当原料线100正被用于增材制造物体136时,选择表面粗糙度以散射电磁辐射118促进遍及原料线100可操作地照射树脂124,包括在细长细丝104的阴影中。
一般地参阅例如图4、6和7,根据方法300,树脂124具有树脂折射率。光学方向调节颗粒186的至少一些具有颗粒折射率。颗粒折射率大于或小于树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例86,其中实施例86还包括根据上面的实施例78-85中任一项的主题。
再次,当光学方向调节颗粒186具有不同于树脂124的折射率的折射率时,入射在其外表面上的电磁辐射118将必然地以不同角度离开外表面,并且因而将遍及树脂124散射,包括进入细长细丝104的阴影。
一般地参阅例如图15,根据方法300,光学方向调节颗粒186的至少一些是球形的。该段的前述主题表征本公开内容的实施例87,其中实施例87还包括根据上面的实施例78-86中任一项的主题。
再次,通过为球形的,光学方向调节颗粒186可以容易地定位在细长细丝104之间,并且当细长细丝104与光学方向调节颗粒186正被组合时,可以容易地与树脂124一起流动。
一般地参阅例如图16,根据方法300,光学方向调节颗粒186的至少一些是棱形的。该段的前述主题表征本公开内容的实施例88,其中实施例88还包括根据上面的实施例78-87中任一项的主题。
再次,通过为棱形的,光学方向调节颗粒186可以被选择以可操作地反射、折射或衍射电磁辐射118的至少一种,如本文所讨论的。
一般地参阅例如图13和14并且具体地参阅图18,方法300进一步包括(方框316)施加额外树脂125以覆盖细长细丝104和光学方向调节器123使得细长细丝104和光学方向调节器123被衍生的预浸料束209中的树脂124和额外树脂125覆盖的步骤。该段的前述主题表征本公开内容的实施例89,其中实施例89还包括根据上面的实施例69-88中任一项的主题。
如结合系统200讨论的,将额外树脂125施加至细长细丝104和光学方向调节器123确保原料线100中细长细丝104和光学方向调节器123的完全浸透。
一般地参阅例如图13和14并且具体地参阅图18,根据方法300,在(方框302)将前体预浸料束208分离为至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104,或分离为至少部分地覆盖有树脂124的细长细丝104的子集214之前或之后的至少一种,额外树脂125被施加以覆盖细长细丝104和光学方向调节器123,使得细长细丝104和光学方向调节器123被衍生的预浸料束209中的树脂124和额外树脂125覆盖。该段的前述主题表征本公开内容的实施例90,其中实施例90还包括根据上面的实施例89的主题。
在方法300的一些实施中,在分离前体预浸料束208之前施加额外树脂125能够使得相应系统(例如,本文的系统200)调整在每个各个的细长细丝104或细长细丝104的子集214上的额外树脂125的量。例如,当筛网或滤网被用于分离前体预浸料束208时,筛网或滤网可以有效地刮掉过量的额外树脂125,仅在每个各个的细长细丝104或细长细丝104的子集214上留下期望量。
在另一方面,在方法300的一些实施中,在分离前体预浸料束208之后施加额外树脂125能够使得足够量的额外树脂125完全湿润细长细丝104和光学方向调节器123。
在方法300的一些实施中,可以在分离前体预浸料束208之前和之后二者施加额外树脂125。
一般地参阅例如图13和14并且具体地参阅图18,根据方法300,在(方框306)将光学方向调节器123与至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104或至少部分地覆盖有树脂124的细长细丝104的子集214组合为衍生的预浸料束209之前或之后的至少一种,额外树脂125被施加以覆盖细长细丝104和光学方向调节器123,使得细长细丝104和光学方向调节器123被衍生的预浸料束209中的树脂124和额外树脂125覆盖。该段的前述主题表征本公开内容的实施例91,其中实施例91还包括根据上面的实施例89或90的主题。
在方法300的一些实施中,在将细长细丝104和光学方向调节器123组合之前施加额外树脂125能够使得足够量的树脂124和额外树脂125完全湿润细长细丝104和光学方向调节器123。
在方法300的一些实施中,在将细长细丝104和光学方向调节器123组合为衍生的预浸料束209之后施加额外树脂125确保原料线100在其中具有总体期望量的树脂124和额外树脂125。
在方法300的一些实施中,可以在将细长细丝104和光学方向调节器123组合之前和之后二者施加额外树脂125。
一般地参阅例如图13和14并且具体地参阅图18,根据方法300,(方框302)将前体预浸料束208分离为至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104,或分离为至少部分地覆盖有树脂124的细长细丝104的子集214的步骤包括(方框318)赋予第一电荷至细长细丝104或至树脂124。还根据方法300,(方框316)施加额外树脂125以覆盖细长细丝104和光学方向调节器123使得细长细丝104和光学方向调节器123被衍生的预浸料束209中的树脂124和额外树脂125覆盖的步骤包括(方框320)赋予第二电荷至额外树脂125。第二电荷和第一电荷具有相反的符号。该段的前述主题表征本公开内容的实施例92,其中实施例92还包括根据上面的实施例89-91中任一项的主题。
如结合系统200讨论的,通过赋予第一电荷至细长细丝104或树脂124并当额外树脂125被施加至细长细丝104和树脂124时赋予第二相反电荷至额外树脂125,额外树脂125将被静电吸引至细长细丝104,从而促进利用额外树脂125湿润细长细丝104。
一般地参阅例如图13和14并且具体地参阅图18,根据方法300,(方框306)将光学方向调节器123与至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104,或至少部分地覆盖有树脂124的细长细丝104的子集214组合为衍生的预浸料束209的步骤包括(方框322)将至少一个全长光波导管102、光学方向调节器123和至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104,或至少部分地覆盖有树脂124的细长细丝104的子集214组合为衍生的预浸料束209,使得细长细丝104和至少一个全长光波导管102的每个沿着原料线长度的全部延伸并且至少一个全长光波导管102散布在细长细丝104之间。该段的前述主题表征本公开内容的实施例93,其中实施例93还包括根据上面的实施例69-92中任一项的主题。
如讨论的,在原料线100中包含至少一个全长光波导管102进一步促进电磁辐射118穿透入原料线100的内部体积182用于照射树脂124,而不管树脂124的区域是否处于通过电磁辐射118的直接(即,视线)施加投射的细长细丝104的阴影中。
一般地参阅例如图2和9-12,根据方法300,至少一个全长光波导管102包括全长光学核心110。全长光学核心110包括第一全长光学核心端面112、与第一全长光学核心端面112相对的第二全长光学核心端面114和全长外周表面116,其在第一全长光学核心端面112和第二全长光学核心端面114之间延伸。至少一个全长光波导管102被配置为使得当电磁辐射118经由第一全长光学核心端面112、第二全长光学核心端面114或全长外周表面116的至少一个进入全长光学核心110时,电磁辐射118的至少一部分经由全长外周表面116离开全长光学核心110。该段的前述主题表征本公开内容的实施例94,其中实施例94还包括根据上面的实施例93的主题。
再次,当原料线100被用于增材制造物体136——伴随其原位固化(即,利用进入全长光学核心110的电磁辐射118)——时,电磁辐射118的至少一部分将在与其进入全长光学核心100处间隔开的位置处从全长光学核心110发射。结果,电磁辐射可以遍及原料线100的内部体积182分散以便可操作地照射树脂124。
一般地参阅例如图2和9-12,根据方法300,至少一个全长光波导管102被配置使得当电磁辐射118进入全长光学核心110的第一全长光学核心端面112时,电磁辐射118的最初部分经由全长外周表面116离开全长光学核心110,并且在电磁辐射118的最初部分离开全长光学核心110后保留在全长光学核心110中的电磁辐射118的最终部分经由第二全长光学核心端面114离开全长光学核心110。该段的前述主题表征本公开内容的实施例95,其中实施例95还包括根据上面的实施例94的主题。
如讨论的,在原料线100的一些实例中,如果电磁辐射118进入第一全长光学核心端面112,其将离开全长外周表面116和第二全长光学核心端面114二者,例如与电磁辐射118全部经由全长外周表面116发射相反。原料线100的这类实例很好地适合于增材制造系统和方法,其中当原料线100正被构建时和当物体136正被制造时,电磁辐射118定向在第一全长光学核心端面112处。
一般地参阅例如图2和9-12,根据方法300,至少一个全长光波导管102被配置使得经由全长外周表面116离开全长光学核心110的电磁辐射118的最初部分大于或等于经由第二全长光学核心端面114离开全长光学核心110的电磁辐射118的最终部分。该段的前述主题表征本公开内容的实施例96,其中实施例96还包括根据上面的实施例95的主题。
再次,在至少一个全长光波导管102的这样的配置中,确保当原料线100被用于增材制造物体136时,期望量的电磁辐射118经由全长外周表面116离开全长光学核心110以可操作地在原料线100的内部体积182内固化细长细丝104之间的树脂124。
一般地参阅例如图2和9-11,根据方法300,全长光学核心110具有全长光学核心折射率。至少一个全长光波导管102进一步包括至少部分地覆盖全长光学核心110的全长光学核心包层154。全长光学核心包层154包括至少第一全长光学核心包层树脂156,其具有全长光学核心第一包层树脂折射率。全长光学核心包层154沿着至少一个全长光波导管102是不均匀的。全长光学核心折射率大于全长光学核心第一包层树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例97,其中实施例97还包括根据上面的实施例94-96中任一项的主题。
再次,通过全长光学核心包层154沿着至少一个全长光波导管102的长度为不均匀的,电磁辐射118被允许经由全长外周表面116离开全长光学核心110。而且,通过第一全长光学核心包层树脂156具有小于全长光学核心110的折射率的折射率,电磁辐射118在进入全长光学核心110之后被捕获在全长光学核心110内,除了不存在第一全长光学核心包层树脂156处的区域之外。结果,至少一个全长光波导管102可以被构建以提供期望量的电磁辐射118,离开沿着全长外周表面116的各个位置,比如以确保当原料线100被用于增材制造物体136时期望量的电磁辐射118穿透细长细丝104的阴影。
一般地参阅例如图2、10和11,根据方法300,全长外周表面116具有全长外周表面区域127,其没有第一全长光学核心包层树脂156。全长光学核心包层154进一步包括第二全长光学核心包层树脂158,其具有全长光学核心第二包层树脂折射率。第二全长光学核心包层树脂158覆盖全长外周表面116的全长外周表面区域127。全长光学核心第二包层树脂折射率大于全长光学核心第一包层树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例98,其中实施例98还包括根据上面的实施例97的主题。
再次,通过利用第二全长光学核心包层树脂158覆盖全长外周表面区域127,其期望的折射率可以被选择以优化电磁辐射118如何离开全长外周表面116。另外地或可选地,具有利用第二全长光学核心包层树脂158覆盖的全长外周表面区域127,第一全长光学核心包层树脂156的完整性可以被确保,使得其在至少一个全长光波导管102的储存期间和在方法300的实施期间不剥离或脱落。
一般地参阅例如图2和11,根据方法300,第二全长光学核心包层树脂158还覆盖第一全长光学核心包层树脂156。该段的前述主题表征本公开内容的实施例99,其中实施例99还包括根据上面的实施例98的主题。
如讨论的,全长光波导管,例如根据实施例99的全长光波导管,可以被更容易地制造,因为具有第一全长光学核心包层树脂156的全长光学核心110简单地可以利用第二全长光学核心包层树脂158完全地涂覆。另外地或可选地,全长光波导管的完整性可以在其储存期间和在方法300的实施期间被维持。
一般地参阅例如图2、10和11,根据方法300,树脂124具有树脂折射率。树脂折射率大于全长光学核心第二包层树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例100,其中实施例100还包括根据上面的实施例98或99的主题。
如讨论的,由于第二全长光学核心包层树脂158具有小于树脂124的折射率的折射率,因此电磁辐射118将被允许当原料线100被用于增材制造物体136时离开第二全长光学核心包层树脂158以穿透和固化树脂124。
一般地参阅例如2和12,根据方法300,全长外周表面116具有如此表面粗糙度,其被选择为使得当电磁辐射118经由第一全长光学核心端面112、第二全长光学核心端面114或全长外周表面116的至少一个进入全长光学核心110时,电磁辐射118的至少一部分经由全长外周表面116离开全长光学核心110。该段的前述主题表征本公开内容的实施例101,其中实施例101还包括根据上面的实施例94-96中任一项的主题。
如讨论的,不依赖于包层的折射率性质以确保经由全长外周表面116从全长光学核心110期望的电磁辐射118的分散,全长外周表面116的表面粗糙度被选择为使得电磁辐射118以期望量沿着全长外周表面116的长度离开全长光学核心110。例如,表面粗糙度可以在全长光学核心110内创建电磁辐射118的内反射的区域并且可以创建其中电磁辐射118被允许逸出全长光学核心110的区域。
一般地参阅例如图2和12,根据方法300,至少一个全长光波导管102没有覆盖全长光学核心110的任何包层。该段的前述主题表征本公开内容的实施例102,其中实施例102还包括根据上面的实施例101的主题。
如讨论的,不具有任何包层的全长光波导管与具有包层的全长光波导管相比在制造上可以是较便宜的。另外,当选择用于原料线100的树脂124时,包层与树脂124之间的折射率的差异不需要被考虑。
一般地参阅例如图14并且具体地参阅图18,根据方法300,(方框322)将至少一个全长光波导管102、光学方向调节器123和至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104,或至少部分地覆盖有树脂124的细长细丝104的子集214组合为衍生的预浸料束209的步骤包括方框(324)将至少一个全长光波导管102与至少部分地覆盖有树脂124的各个的细长细丝104,或至少部分地覆盖有树脂124的细长细丝104的子集214扭结、交织或编织为衍生的预浸料束209的至少一种。该段的前述主题表征本公开内容的实施例103,其中实施例103还包括根据上面的实施例93-102中任一项的主题。
再次,通过与细长细丝104扭结、交织或编织,至少一个全长光波导管102散布细长细丝104使得当原料线100被用于增材制造物体136时,离开至少一个全长光波导管102的电磁辐射118被递送至内部体积182的位于细长细丝104的阴影中的区域。
一般地参阅图3并且具体地参阅例如图9-12,公开了光波导管108。光波导管108包括光学核心146,其包括第一端面148、与第一端面148相对的第二端面150和外周表面152,其在第一端面148和第二端面150之间延伸。光波导管108被配置使得当电磁辐射118经由第一端面148、第二端面150或外周表面152的至少一个进入光学核心146时,电磁辐射118的至少一部分经由外周表面152离开光学核心146。该段的前述主题表征本公开内容的实施例104。
由于光波导管108被配置用于电磁辐射经由第一端面148、第二端面150或外周表面152的任一个进入光学核心146,并且然后经由外周表面152离开光学核心146,光波导管108很好地适合于包含在原料线(例如,此处的原料线100)的光聚合物树脂(例如,本文的树脂124)中,原料线还包括增强纤维(例如,本文的细长细丝104)并被用于增材制造物体(例如,本文的物体136)。更具体地,在这样的原料线中包含至少一个光波导管108促进电磁辐射118穿透进入原料线的内部体积以便于照射树脂,而不管树脂的区域是否处于通过电磁辐射118的直接(即,视线)施加投射的增强纤维的阴影中。换句话说,即使当电磁辐射118被遮蔽而不能直接地到达树脂的所有区域时,至少一个光波导管108将经由第一端面148、第二端面150或外周表面152的一个或多个接收电磁辐射118,并且经由至少外周表面152分散电磁辐射118以间接地到达树脂124的区域。结果,原料线可以利用电磁辐射118更容易地固化,可以利用电磁辐射118更均匀地固化,可以利用电磁辐射118更彻底地固化,和/或可以通过利用电磁辐射118更快地固化。这样的原料线配置特别适合于增材制造熔融细丝构造种类,其中原料线被印刷头或喷嘴分配,并且固化能量源(例如,电磁辐射118)随着原料线正被分配在原料线处定向固化能量以原位固化树脂。
全长光波导管和部分长度光波导管是光波导管比如光波导管108的实例。
一般地参阅图3并且具体地参阅例如图9-12,光波导管108被配置使得当电磁辐射118进入光学核心146的第一端面148时,电磁辐射118的最初部分经由外周表面152离开光学核心146,并且在电磁辐射118的最初部分离开光学核心146之后保留在光学核心146中的电磁辐射118的最终部分经由第二端面150离开光学核心146。该段的前述主题表征本公开内容的实施例105,其中实施例105还包括根据上面的实施例104的主题。
即,当电磁辐射118进入第一端面148时,其将离开外周表面152和第二端面150二者,例如与电磁辐射118全部经由外周表面152发射相反。这样的光波导管108的实例很好地适合于包含在利用增材制造系统和方法的原料线中,其中当原料线正被构建时和当物体正被制造时,电磁辐射118定向在第一端面148处。即,在物体正由原料线制造时,和在电磁辐射118正进入第一端面148时,增材制造系统可以被配置为构建原料线。由于电磁辐射118不仅离开外周表面152,而且离开第二端面150,确保足够的电磁辐射118行进光波导管108的全部长度以可操作地固化原料线的处于增强纤维的阴影中的树脂。
一般地参阅图3并且具体地参阅例如图9-12,光波导管108被配置使得经由外周表面152离开光学核心146的电磁辐射118的最初部分大于或等于经由第二端面150离开光学核心146的电磁辐射118的最终部分。该段的前述主题表征本公开内容的实施例106,其中实施例106还包括根据上面的实施例105的主题。
在这样的配置中,确保当通过增材制造系统或以增材制造方法利用原料线时,期望量的电磁辐射118经由外周表面152离开光学核心146以可操作地固化原料线的位于增强纤维的阴影中的树脂。
一般地参阅图3并且具体地参阅例如图9-11,光学核心146具有光学核心折射率。光波导管108进一步包括至少部分地覆盖光学核心146的包层120。包层120包括具有第一树脂折射率的至少第一树脂132。包层120沿着光波导管108是不均匀的。光学核心折射率大于第一树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例107,其中实施例107还包括根据上面的实施例104-106中任一项的主题。
通过包层120沿着光波导管108的长度为不均匀的,电磁辐射118被允许经由外周表面152离开光学核心146。而且,通过第一树脂132具有小于光学核心146的折射率的折射率,电磁辐射118在进入光学核心146之后被捕获在光学核心146内,除了不存在第一树脂132的区域之外。结果,光波导管108可以被构建以提供期望量的电磁辐射118,离开沿着外周表面152的各个位置,比如以确保当光波导管108包含在被用于增材制造物体的原料线中时,期望量的电磁辐射118穿透增强纤维的阴影。
一般地参阅图3并且具体地参阅例如图10和11,外周表面152具有没有第一树脂132的区域130。包层120进一步包括具有第二树脂折射率的第二树脂134。第二树脂134接触外周表面152的区域130。第二树脂折射率大于第一树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例108,其中实施例108还包括根据上面的实施例107的主题。
通过利用第二树脂134覆盖区域130,其期望的折射率可以被选择以优化电磁辐射118如何离开外周表面152。另外地或可选地,具有利用第二树脂134覆盖的区域130,第一树脂132的完整性可以被确保,使得其在光波导管108的储存期间和相关原料线的构建期间不剥离或脱落。
一般地参阅图3并且具体地参阅例如图11,第二树脂134覆盖第一树脂132。该段的前述主题表征本公开内容的实施例109,其中实施例109还包括根据上面的实施例108的主题。
光波导管比如光波导管108可以被更容易地制造,因为具有第一树脂132的光学核心146简单地可以被第二树脂134完全地涂覆。另外地或可选地,光波导管的完整性可以在其储存期间和在相关原料线的构建期间被维持。
一般地参阅图3并且具体地参阅例如图12,外周表面152具有如此表面粗糙度,其被选择使得当电磁辐射118经由第一端面148、第二端面150或外周表面152的至少一个进入光学核心146时,电磁辐射118的至少一部分经由外周表面152离开光学核心146。该段的前述主题表征本公开内容的实施例110,其中实施例110还包括根据上面的实施例104-106中任一项的主题。
不依赖于包层的折射率性质以确保经由外周表面152从光学核心146期望的电磁辐射118的分散,外周表面152的表面粗糙度被选择为使得电磁辐射118以期望量沿着外周表面152的长度离开光学核心146。例如,表面粗糙度可以在光学核心146内创建电磁辐射118的内反射的区域并且可以创建其中电磁辐射118被允许逸出光学核心146的区域。
一般地参阅图3并且具体地参阅例如图12,光波导管108没有覆盖光学核心146的任何包层。该段的前述主题表征本公开内容的实施例111,其中实施例111还包括根据上面的实施例110的主题。
不具有任何包层的光波导管与具有包层的光波导管相比在制造上可以是较便宜的。另外,当选择用于原料线的树脂时,包层与原料线的树脂之间的折射率的差异不需要被考虑。
一般地参阅例如图3、8和9并且具体地参阅图19,公开了修改光纤126以创建光波导管108的方法400。光纤126包括具有光学核心折射率的光学核心146和包层120,其至少包括具有小于光学核心折射率的第一树脂折射率的第一树脂132。包层120覆盖光学核心146的外周表面152并在光学核心146的第一端面148和第二端面150之间延伸。方法400包括(方框402)移除包层120的部分128以暴露外周表面152的区域130,使得经由第一端面148、第二端面150或外周表面152的至少一个进入光学核心146的电磁辐射118的至少一部分经由外周表面152的区域130离开光学核心146。该段的前述主题表征本公开内容的实施例112。
方法400提供了用于创建光波导管108的廉价过程。例如,现成的包层的光纤可以被用作光纤126,并且包层120的部分128简单地可以在适当地间隔开的区域130处被移除以产生本文讨论的光波导管108的期望功能。
任何适合的过程可以被用于移除包层120的部分128,包括例如,机械过程、化学过程、热过程(例如,利用激光器)等。
一般地参阅例如图3和8-11并且具体地参阅图19,方法400进一步包括(方框404)施加第二树脂134以接触外周表面152的区域130的步骤。第二树脂134具有大于第一树脂折射率的第二树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例113,其中实施例113还包括根据上面的实施例112的主题。
如讨论的,通过利用第二树脂134覆盖区域130,其期望的折射率可以被选择以优化电磁辐射118如何离开外周表面152。另外地或可选地,具有利用第二树脂134覆盖的区域130,第一树脂132的完整性可以被确保,使得其在光波导管108的储存期间和相关原料线的构建期间不剥离或脱落。
一般地参阅例如图3、8、9和11并且具体地参阅图19,根据方法400,(方框404)施加第二树脂134以接触外周表面152的区域130的步骤包括(方框406)利用第二树脂134覆盖第一树脂132。该段的前述主题表征本公开内容的实施例114,其中实施例114还包括根据上面的实施例113的主题。
施加第二树脂134使得其还覆盖第一树脂132与施加第二树脂134以仅接触和覆盖区域130相比可以是更简单和更廉价的过程。
一般地参阅例如图3和9并且具体地参阅图20,公开了修改光学核心146以创建光波导管108的方法500。光学核心146包括第一端面148、与第一端面148相对的第二端面150和外周表面152,其在第一端面148和第二端面150之间延伸。方法500包括(方框502)施加第一树脂132至光学核心146的外周表面152使得外周表面152的区域130保持未被第一树脂132覆盖的步骤。第一树脂132具有第一树脂折射率。光学核心146具有大于第一树脂折射率的光学核心折射率。经由第一端面148、第二端面150或外周表面152的至少一个进入光学核心146的电磁辐射118的至少一部分经由外周表面152离开光学核心146。该段的前述主题表征本公开内容的实施例115。
方法500提供了用于创建光波导管108的廉价过程。例如,现成的未包层的光纤可以被用作光学核心146,并且第一树脂132可以被施加至其外周表面152。
可以使用用于施加第一树脂132的任何适合过程,包括例如,在外周表面152上喷射、喷雾或溅射第一树脂132,使得外周表面152的区域130保持未被第一树脂132覆盖。
一般地参阅例如图3和9-11并且具体地参阅图20,方法500进一步包括(方框504)施加第二树脂134以接触外周表面152的区域130以利用第一树脂132创建覆盖光学核心146的外周表面152的包层120。第二树脂134具有大于第一树脂折射率的第二树脂折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例116,其中实施例116还包括根据上面的实施例115的主题。
与方法400类似,通过利用第二树脂134覆盖区域130,其期望的折射率可以被选择以优化电磁辐射118如何离开外周表面152。另外地或可选地,具有利用第二树脂134覆盖的区域130,第一树脂132的完整性可以被确保,使得其在光波导管108的储存期间和相关原料线的构建期间不剥离或脱落。
一般地参阅例如图3、9和11并且具体地参阅图20,根据方法500,(方框504)施加第二树脂134以接触外周表面152的区域130的步骤包括(方框506)利用第二树脂134覆盖第一树脂132。该段的前述主题表征本公开内容的实施例117,其中实施例117还包括根据上面的实施例116的主题。
再次,施加第二树脂134使得其还覆盖第一树脂132与施加第二树脂134以仅接触和覆盖区域130相比可以是更简单和更廉价的过程。
一般地参阅例如图3和12并且具体地参阅图21,公开了修改光学核心146以创建光波导管108的方法600。光学核心146包括第一端面148、与第一端面148相对的第二端面150和外周表面152,其在第一端面148和第二端面150之间延伸。方法600包括(方框602)增加光学核心146的外周表面152的全部或部分的表面粗糙度,使得经由第一端面148、第二端面150或外周表面152的至少一个进入光学核心146的电磁辐射118的至少一部分经由外周表面152离开光学核心146。该段的前述主题表征本公开内容的实施例118。
方法600提供了用于创建光波导管108的廉价过程。例如,现成的未包层的光纤可以被用作光学核心146,并且其外周表面152可以被粗糙化。
可以使用用于增加外周表面的表面粗糙度的任何适合的过程,包括例如,机械过程、化学过程、热过程(例如,利用激光器)等。
一般地参阅例如图3和12并且具体地参阅图21,方法600进一步包括(方框604)施加包层120以覆盖外周表面152。光学核心146具有光学核心折射率。包层120具有包层折射率。光学核心折射率小于包层折射率。该段的前述主题表征本公开内容的实施例119,其中实施例119还包括根据上面的实施例118的主题。
通过施加包层120以覆盖外周表面152,外周表面152的表面粗糙度的完整性可以被维持,并且通过选择小于光学核心折射率的包层折射率确保电磁辐射118可以可操作地由于外周表面152的表面粗糙度在期望位置离开光学核心146。
本公开内容的实例可以在如图22中显示的航空器制造和服务方法1100和如图23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)前经历认证和交付(方框1112)。运行时,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,系统集成商可以非限制性地包括任何数目的航空器制造商和主系统分包商;第三方可以非限制性地包括任何数目的销售商、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23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)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)时和/或在维护和保养(方框1116)期间。
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。
本公开内容所属领域的技术人员将想到对本文陈述的实例的许多修改具有在上述描述和相关附图中呈现的教导的益处。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 (15)
1.用于创建用于增材制造物体(136)的原料线(100)的系统(200),所述原料线(100)具有原料线长度,所述系统(200)包括:
预浸料束供应装置(202),其被配置为分配包括细长细丝(104)和覆盖所述细长细丝(104)的树脂(124)的前体预浸料束(208);
预浸料束分离器(210),其被配置为将由所述预浸料束供应装置(202)分配的所述前体预浸料束(208)分离为至少部分地覆盖有所述树脂(124)的各个的细长细丝(104),或分离为至少部分地覆盖有所述树脂(124)的细长细丝(104)的子集(214),其中每个所述子集(214)包括多个所述细长细丝(104);
光学方向调节器供应装置(216),其被配置为分配光学方向调节器(123)以施加至源于所述预浸料束分离器(210)的至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述各个的细长细丝(104),或至少部分地被所述树脂(124)覆盖的所述细长细丝(104)的子集(214),其中每个所述光学方向调节器(123)具有外表面(184),并且每个所述光学方向调节器(123)被配置为使得当电磁辐射(118)由第一方向撞击所述外表面(184)时,所述电磁辐射(118)的至少一部分以与所述第一方向成角度的第二方向离开所述外表面(184);
组合器(212),其被配置为将至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述各个的细长细丝(104)和由所述光学方向调节器供应装置(216)分配的所述光学方向调节器(123)组合,或将至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述细长细丝(104)的子集(214)和由所述光学方向调节器供应装置(216)分配的所述光学方向调节器(123)组合,成为衍生的预浸料束(209),使得所述光学方向调节器(123)在所述细长细丝(104)之间散布;和
至少一个加热器(210),被配置为加热下列中的至少一种:
由所述预浸料束供应装置(202)分配的所述前体预浸料束(208)中的所述树脂(124)至第一阈值温度以促进通过所述预浸料束分离器(210)将所述前体预浸料束(208)分离为所述各个的细长细丝(104)或所述细长细丝(104)的子集(214);
至少部分地覆盖源于所述预浸料束分离器(210)的所述各个的细长细丝(104)或所述细长细丝(104)的子集(214)的所述树脂(124)至第二阈值温度以通过所述树脂(124)引起所述衍生的预浸料束(209)中的所述光学方向调节器(123)和所述细长细丝(104)的浸透;或
至少部分地覆盖源于所述组合器(212)的所述衍生的预浸料束(209)中的所述细长细丝(104)的所述树脂(124)至第三阈值温度以通过所述树脂(124)引起所述衍生的预浸料束(209)中的所述光学方向调节器(123)和所述细长细丝(104)的浸透。
2.根据权利要求1所述的系统(200),其中:
所述光学方向调节器(123)包括部分长度光波导管(122);
每个所述部分长度光波导管(122)包括部分长度光学核心(138);
每个所述部分长度光波导管(122)的所述部分长度光学核心(138)包括第一部分长度光学核心端面(140)、与所述第一部分长度光学核心端面(140)相对的第二部分长度光学核心端面(142)和部分长度外周表面(144),其在所述第一部分长度光学核心端面(140)和所述第二部分长度光学核心端面(142)之间延伸;和
每个所述部分长度光波导管(122)被配置为使得当所述电磁辐射(118)经由所述第一部分长度光学核心端面(140)、所述第二部分长度光学核心端面(142)或所述部分长度外周表面(144)的至少一个进入所述部分长度光学核心(138)时,所述电磁辐射(118)的至少一部分经由所述部分长度外周表面(144)离开所述部分长度光学核心(138)。
3.根据权利要求2所述的系统(200),其中:
所述部分长度光学核心(138)具有部分长度光学核心折射率;
每个所述部分长度光波导管(122)进一步包括部分长度光学核心包层(160),其至少部分地覆盖所述部分长度光学核心(138);
所述部分长度光学核心包层(160)包括至少第一部分长度光学核心包层树脂(162),其具有部分长度光学核心第一包层树脂折射率;
所述部分长度光学核心包层(160)沿着每个所述部分长度光波导管(122)是不均匀的;和
所述部分长度光学核心折射率大于所述部分长度光学核心第一包层树脂折射率。
4.根据权利要求3所述的系统(200),其中:
每个所述部分长度光波导管(122)的所述部分长度光学核心(138)的所述部分长度外周表面(144)具有没有所述第一部分长度光学核心包层树脂(162)的部分长度外周表面区域(129);
所述部分长度光学核心包层(160)进一步包括第二部分长度光学核心包层树脂(164),其具有部分长度光学核心第二包层树脂折射率;
所述第二部分长度光学核心包层树脂(164)覆盖所述部分长度外周表面(144)的所述部分长度外周表面区域(129);和
所述部分长度光学核心第二包层树脂折射率大于所述部分长度光学核心第一包层树脂折射率。
5.根据权利要求4所述的系统(200),其中所述第二部分长度光学核心包层树脂(164)还覆盖所述第一部分长度光学核心包层树脂(162)。
6.根据权利要求4或5所述的系统(200),其中:
所述树脂(124)具有树脂折射率;和
所述树脂折射率大于所述部分长度光学核心第二包层树脂折射率。
7.根据权利要求2或3所述的系统(200),其中每个所述部分长度光波导管(122)的所述部分长度光学核心(138)的所述部分长度外周表面(144)具有如此表面粗糙度,其被选择使得当电磁辐射(118)经由所述第一部分长度光学核心端面(140)、所述第二部分长度光学核心端面(142)或所述部分长度外周表面(144)的至少一个进入所述部分长度光学核心(138)时,所述电磁辐射(118)的至少一部分经由所述部分长度外周表面(144)离开所述部分长度光学核心(138)。
8.根据权利要求7所述的系统(200),其中每个所述部分长度光波导管(122)没有覆盖所述部分长度光学核心(138)的任何包层。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的系统(200),进一步包括:
全长光波导管供应装置(204),其被配置为分配至少一个全长光波导管(102);和
其中所述组合器(212)进一步被配置为将由所述全长光波导管供应装置(204)分配的所述至少一个全长光波导管(102)与源于所述预浸料束分离器(210)的至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述各个的细长细丝(104)或至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述细长细丝(104)的子集(214)和所述光学方向调节器(123)组合为衍生的预浸料束(209),使得所述至少一个全长光波导管(102)散布在所述细长细丝(104)之间。
10.根据权利要求9所述的系统(200),其中:
所述至少一个全长光波导管(102)包括全长光学核心(110);
所述全长光学核心(110)包括第一全长光学核心端面(112)、与所述第一全长光学核心端面(112)相对的第二全长光学核心端面(114)和全长外周表面(116),其在所述第一全长光学核心端面(112)和所述第二全长光学核心端面(114)之间延伸;和
所述至少一个全长光波导管(102)被配置使得当电磁辐射(118)经由所述第一全长光学核心端面(112)、所述第二全长光学核心端面(114)或所述全长外周表面(116)的至少一个进入所述全长光学核心(110)时,所述电磁辐射(118)的至少一部分经由所述全长外周表面(116)离开所述全长光学核心(110)。
11.根据权利要求9所述的系统(200),其中所述组合器(212)被配置为将源于所述预浸料束分离器(210)的所述各个的细长细丝(104)和由所述全长光波导管供应装置(204)分配的所述至少一个全长光波导管(102),或源于所述预浸料束分离器(210)的所述细长细丝(104)的子集(214)和由所述全长光波导管供应装置(204)分配的所述至少一个全长光波导管(102)扭结、交织或编织为衍生的预浸料束(209)的至少一种。
12.根据权利要求1-5中任一项所述的系统(200),进一步包括:
树脂供应装置(206),其被配置为提供额外树脂(125)以施加至下列中的至少一种:(i)由所述预浸料束供应装置(202)分配的所述前体预浸料束(208),(ii)源于所述预浸料束分离器(210)的至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述各个的细长细丝(104),或至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述细长细丝(104)的子集(214),(iii)由所述光学方向调节器供应装置(216)分配的所述光学方向调节器(123),或(iv)源于所述组合器(212)的所述衍生的预浸料束(209),使得所述衍生的预浸料束(209)中的所述细长细丝(104)和所述光学方向调节器(123)被所述树脂(124)和所述额外树脂(125)覆盖。
13.根据权利要求12所述的系统(200),其中所述光学方向调节器供应装置(216)和所述树脂供应装置(206)一起形成组合的供应装置(222),其配置为分配所述光学方向调节器(123)连同所述额外树脂(125)。
14.根据权利要求12所述的系统(200),其中:
所述预浸料束分离器(210)被配置为当所述前体预浸料束(208)被分离为至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述各个的细长细丝(104)或分离为至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述细长细丝(104)的子集(214)时,赋予第一电荷至所述细长细丝(104)或所述树脂(124);
所述树脂供应装置(206)被配置为当所述额外树脂(125)被施加至(i)源于所述预浸料束分离器(210)的至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述各个的细长细丝(104)或至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述细长细丝(104)的子集(214),或(ii)源于所述组合器(212)的所述衍生的预浸料束(209)使得所述衍生的预浸料束(209)中的所述细长细丝(104)和所述光学方向调节器(123)被所述树脂(124)和所述额外树脂(125)覆盖的至少一种时,赋予第二电荷至所述额外树脂(125);和
所述第二电荷与所述第一电荷具有相反的符号。
15.创建用于增材制造物体(136)的原料线(100)的方法(300),所述原料线(100)具有原料线长度,所述方法(300)包括下列步骤:
将包括细长细丝(104)和覆盖所述细长细丝(104)的树脂(124)的前体预浸料束(208)分离为至少部分地覆盖有所述树脂(124)的各个的细长细丝(104),或分离为至少部分地覆盖有所述树脂(124)的细长细丝(104)的子集(214),其中每个所述子集(214)包括多个所述细长细丝(104);
将光学方向调节器(123)施加至至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述各个的细长细丝104,或至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述细长细丝(104)的子集(214),其中每个所述光学方向调节器(123)具有外表面(184),并且每个所述光学方向调节器(123)被配置为使得当电磁辐射(118)由第一方向撞击所述外表面(184)时,所述电磁辐射(118)的至少一部分以与所述第一方向成角度的第二方向离开所述外表面(184);
将所述光学方向调节器(123)与至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述各个的细长细丝(104),或至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述细长细丝(104)的子集(214)组合为衍生的预浸料束(209),使得所述光学方向调节器(123)散布在所述细长细丝(104)之间;和
加热下列中的至少一种:
在将所述前体预浸料束(208)分离为至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述各个的细长细丝(104)或至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述细长细丝(104)的子集(214)之前,所述前体预浸料束(208)中的所述树脂(124)至第一阈值温度以促进分离所述前体预浸料束(208);
在将所述前体预浸料束(208)分离为至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述各个的细长细丝(104)或至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述细长细丝(104)的子集(214)之后,并且在将所述光学方向调节器(123)与至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述各个的细长细丝(104)或至少部分地覆盖有所述树脂(124)的所述细长细丝(104)的子集(214)组合之前,至少部分地覆盖所述各个的细长细丝(104)或所述细长细丝(104)的子集(214)的所述树脂(124)至第二阈值温度以通过所述树脂(124)引起所述衍生的预浸料束(209)中的所述光学方向调节器(123)和所述细长细丝(104)的浸透;或
所述衍生的预浸料束(209)中至少部分地覆盖所述细长细丝(104)的所述树脂(124)至第三阈值温度以通过所述树脂(124)引起所述衍生的预浸料束(209)中的所述光学方向调节器(123)和所述细长细丝(104)的浸透。
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