CN111225784A - 用于与增材制造一起使用的可移动模制组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于生产构件(74)的增材制造系统(60)包括：衬底(62)；喷嘴(64)，其相对于衬底(62)而安装，以用于将材料(66)沉积到衬底(62)上；固化系统(70)，其用于使衬底(62)上的材料(66)固化；以及可移动模制组件(80)。照此，固化的材料(66)使用彼此上下的连续层(76)来构建在衬底(62)上以形成构件(74)。此外，可移动模制组件(80)布置在连续层(76)的外表面(78)上。因此，可移动模制组件(80)构造成与喷嘴(64)一起移动，以便在材料(66)已固化之前对材料(66)进行模制。

Description

用于与增材制造一起使用的可移动模制组件
技术领域
本公开总体上涉及增材制造，并且更特别地涉及包括可移动模具以改善最终产品的表面光洁度的用于增材制造的系统和方法。
背景技术
多种制造方法可用于制造大型构件。例如，用于制造大型构件的常用制造方法可包括铸造或焊接。铸造是如下的制造过程：液体材料通常被浇注到具有期望形状的空心腔体的模具中。然后允许液体材料固化。尽管零件可以以适当的沉积速率迅速地且容易地形成，但这样的方法需要昂贵的模具，这些模具难以修改。另外，零件的形状受到限制，并且最终零件是重的。
用于形成大型构件的焊接制造过程需要经由焊接部而将材料联结在一起以形成最终零件。焊接提供比铸造更低的沉积速率，但可生产更轻的零件。此外，用于焊接的基础材料典型地是钢板，其必须被锻造、加工、折叠、弯曲、斜切等且然后经由多个焊接部而联结。照此，焊接也可为耗时的过程。
更加现代化的制造过程包括增材制造，其指代如下的过程：通过该过程，数字三维(3D)设计数据用于通过沉积材料以层来构建构件。存在用于金属增材制造系统中的许多不同的技术。这样的系统大体上根据所使用的能量源或材料联结的方法(例如经由粘合剂、激光、加热喷嘴等)来分类。也可能基于被处理的材料(诸如塑料、金属或陶瓷)的组以及给料状态(例如粉末、线材、片材或液体)来对过程进行分类。
更具体地，在供给粉末的定向能量沉积中，高功率激光用于使供应到激光束的焦点的金属粉末熔化。填充有惰性气体或局部惰性保护气体(shroud gas)的气密地密封的腔室通常用于屏蔽熔化池以使其免受大气氧气的影响，以用于更好地控制材料性质。该过程不仅可完整地构建新的金属零件，而且还可向现有零件添加材料，例如以用于涂层、维修和混合制造应用。
在金属线材增材制造过程(即基于激光的线材供给系统，诸如激光金属沉积线材)中，供给线材穿过喷嘴，并在开放环境(环绕激光器的气体)中或在密封腔室中使用惰性气体屏蔽来通过激光熔化。电子束自由成形制作使用真空腔室内部的电子束热源。在这样的系统中，供给线材用于使用彼此上下的连续焊道来构建构件。
在增材制造中，该过程的重要限制是沉积速率。当前，具有最高沉积速率的增材制造过程是利用线材系统。照此，金属线材增材制造过程相对于其它制造过程(诸如铸造)具有许多优点，但可产生具有差的表面光洁度的构件，这对于构件的疲劳寿命来说并不理想。
因此，本公开涉及一种可移动模制组件，其可与利用线材系统的增材制造系统一起使用，以便产生具有合乎期望的表面光洁度的最终产品。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可根据描述而为显然的，或可通过实践本发明而了解。
在一个方面，本公开涉及一种用于生产构件的增材制造系统。增材制造系统包括：衬底；喷嘴，其相对于衬底而安装，以用于将材料沉积到衬底上；固化系统，其用于使衬底上的材料固化；以及可移动模制组件。照此，固化的材料使用彼此上下的连续层来构建在衬底上以形成构件。此外，可移动模制组件布置在连续层的外表面上。因此，可移动模制组件构造成与喷嘴一起移动，以便在材料已固化之前对材料进行模制。因此，可移动模制组件构造成提供期望的表面光洁度，而不必在零件已固化之后进一步对最终构件进行机加工。
在一个实施例中，(一个或多个)可移动模制组件可安装到喷嘴。在另一实施例中，可移动模制组件可包括第一模具和第二模具。因此，第一模具和第二模具可布置在构件的相反的侧部上，以便在侧向上限制熔化的材料。
在另外的实施例中，可移动模制组件的模具可由陶瓷、塑料、金属、磁性材料和/或另一种其它合适的材料构成。在又一实施例中，(一个或多个)可移动模制组件可包括辊或滑板。备选地，可移动模制组件可在没有接触的情况下操作(例如使用加压空气、磁排斥或类似方式)。
在额外的实施例中，可移动模制组件还可包括多种特征以帮助提供期望的表面光洁度。例如，可移动模制组件可包括冷却系统，以在熔化的材料已如期望的那样被限制之后帮助使构件固化。此外，可移动模制组件可包括不粘系统，以防止模具粘到熔化的材料的层。
在若干实施例中，增材制造系统可包括用于监测层的外表面的一个或多个传感器。在这样的实施例中，可移动模制组件构造成基于监测而移动。
在特定实施例中，可移动模制组件可相对于材料而放置在预确定位置。例如，预确定位置可包括远端的前方、旁边或后方。
在某些实施例中，材料可包括粉末、线材及其组合。另外，固化系统可包括激光发生器、电子枪、等离子体发生器、冷喷涂系统、电弧焊接系统或用于使材料固化的任何其它合适的系统。
例如，在一个实施例中，线材可通过喷嘴而可移动地定位，并邻近于衬底而布置。在这样的实施例中，固化系统构造成在线材的远端通过喷嘴而供给时使线材的远端熔化。因此，熔化的线材可用于使用彼此上下的连续层来构建构件。
在额外的实施例中，线材可在开放环境中或在密封腔室中使用惰性气体屏蔽来通过激光熔化。
在另外的实施例中，构件可包括风力涡轮构件，其包括但不限于转子、机舱、塔架、叶片根部区段、叶片尖端区段、翼梁帽、抗剪腹板(shear web)、转子叶片面板和/或另一个其它风力涡轮构件。更具体地，在这样的实施例中，转子叶片面板可包括压力侧表面、吸力侧表面、后缘、前缘或其组合。
在另一方面，本公开涉及一种用于经由增材制造来生产构件的方法。该方法包括相对于增材制造系统的衬底而布置增材制造系统的喷嘴。此外，该方法包括将材料通过喷嘴而供给并供给到衬底上。此外，该方法包括当材料通过喷嘴而供给时使材料熔化。另外，该方法包括使用熔化的材料的连续层来构建构件。此外，该方法包括在熔化的材料仍然处于半固体状态时对熔化的材料进行模制，以便提供构件的期望的表面光洁度。还应当理解，该方法可进一步包括如本文中所描述的额外的步骤和/或特征中的任何步骤和/或特征。
在又一方面，本公开涉及一种用于经由增材制造来生产风力涡轮构件的方法。该方法包括将线材的远端通过喷嘴而供给并供给到衬底上。该方法还包括当远端通过喷嘴而供给时经由激光来使线材的远端熔化。此外，该方法包括使用熔化的线材的连续层来构建构件。另外，该方法包括在熔化的线材仍然处于半固体状态时限制熔化的线材的流动，以便提供风力涡轮构件的期望的表面光洁度。还应当理解，该方法可进一步包括如本文中所描述的额外的步骤和/或特征中的任何步骤和/或特征。
参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合在本说明书中并构成其部分的附图图示了本发明的实施例，并与描述一起用来阐释本发明的原理。
附图说明
在参考附图的说明书中阐述了本发明(包括其最佳模式)的针对本领域普通技术人员的完整且能够实现的公开，在附图中：
图1图示了根据本公开的风力涡轮的一个实施例的透视图；
图2图示了根据本公开的风力涡轮的转子叶片的一个实施例的透视图；
图3图示了图2的模块化转子叶片的分解视图；
图4图示了根据本公开的增材制造系统的一个实施例的示意图；
图5图示了根据本公开的增材制造系统的另一实施例的示意图；
图6图示了根据本公开的增材制造系统的另外的另一实施例的示意图；
图7图示了根据本公开的增材制造系统的又一实施例的示意图；
图8图示了根据本公开的增材制造系统的另外的实施例的示意图；
图9图示了根据本公开的增材制造系统的额外的实施例的示意图；
图10图示了根据本公开的增材制造系统的一个实施例的详细示意图；
图11图示了经由根据本公开的具有模制组件的增材制造系统来生产的构件的一个实施例的前视图；
图12图示了经由根据本公开的具有模制组件的增材制造系统来生产的构件的一个实施例的详细前视图；
图13图示了根据本公开的增材制造系统的控制器的一个实施例的示意图；以及
图14图示了用于经由根据本公开的增材制造系统来生产构件的方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中图示。各个示例通过本发明的阐释而非本发明的限制的方式来提供。实际上，对于本领域技术人员来说将为明显的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中作出多种修改和变型。例如，作为一个实施例的部分而图示或描述的特征可与另一实施例一起使用以产生另外的其它实施例。因此，意图的是，本发明涵盖如归入所附权利要求书及其等同体的范围内的这样的修改和变型。
总体上，本公开涉及用于使用增材制造来制造具有改善的表面光洁度的构件的方法。更具体地，本公开包括一种具有跟随焊接喷嘴的可移动或跟踪模制组件的系统。照此，模制组件在沉积的材料仍然处于半固体状态时对沉积的材料进行模制。例如，在某些实施例中，模制组件构造成在侧向上限制熔化的材料，以便改善构件的表面粗糙度并提供对构件的壁厚的改善的控制。
因此，本文中所描述的系统和方法提供了现有技术中不存在的许多优点。例如，本公开的系统和方法提供了容易地制造大型构件的能力。更具体地，在某些实施例中，本公开的系统和方法可在制造风力涡轮构件中特别有用。另外，本公开提供了高水平的自动化、更快的生产能力(throughput)以及降低的工具成本和/或更高的工具利用率。
现在参考附图，图1图示了根据本公开的风力涡轮10的一个实施例的透视图。图1的风力涡轮10作为可受益于如本文中所描述的线材供给增材制造系统和可移动模具以便制造其多种构件的示例系统来提供。本领域普通技术人员将认识到，图1并不意味着是限制性的，而是仅出于说明性目的来提供。换句话说，除了需要制造具有光滑表面光洁度的构件的风力涡轮之外，本公开的系统和方法还可应用于任何合适的技术领域中。
如所示出的，风力涡轮10包括塔架12，塔架12具有安装在其上的机舱14。多个转子叶片16安装到转子毂18，转子毂18继而连接到主凸缘，主凸缘转动主转子轴。风力涡轮发电和控制构件容纳在机舱14内。图1的视图仅出于说明性目的来提供，以将本发明置于示例性使用领域中。应当认识到，本发明不限于任何特定类型的风力涡轮构造。另外，本发明不限于与风力涡轮一起使用，而是可在具有转子叶片的任何应用中利用。
现在参考图2和图3，图示了根据本公开的转子叶片16的多种视图。如所示出的，转子叶片16可具有分节段或模块化的构造。还应当理解，转子叶片16可包括本领域中现在已知或以后开发的任何其它合适的构造。例如，如所示出的，转子叶片16可包括预成形的叶片根部区段20、预成形的叶片尖端区段22、一个或多个一个或多个连续翼梁帽48、50、54、56、一个或多个抗剪腹板(未示出)、固定到叶片根部区段20的额外的结构构件52(例如，额外的翼梁帽/抗剪腹板)和/或转子叶片16的任何其它合适的结构构件。此外，叶片根部区段20构造成安装或以其它方式固定到转子18(图1)。另外，如图2中所示出的，转子叶片16限定翼展23，翼展23等于叶片根部区段20与叶片尖端区段22之间的总长度。如图2中所示出的，转子叶片16还限定翼弦25，翼弦25等于转子叶片16的前缘40与转子叶片16的后缘42之间的总长度。如大体上所理解的，翼弦25大体上可随着转子叶片16从叶片根部区段20延伸到叶片尖端区段22而相对于翼展23在长度上变化。
更具体地，如所示出的，翼梁帽48、50、54、56可构造成抵靠转子叶片16的叶片节段21的相反的内表面而接合。此外，叶片根部翼梁帽48、50可构造成与叶片尖端翼梁帽54、56对准。因此，翼梁帽48、50、54、56大体上可被设计成在风力涡轮10的操作期间控制在大体上翼展方向(平行于转子叶片16的翼展23的方向)上作用在转子叶片16上的弯曲应力和/或其它载荷。另外，翼梁帽48、50、54、56可被设计成承受在风力涡轮10的操作期间发生的翼展方向的压缩。此外，(一个或多个)翼梁帽48、50、54、56可构造成从叶片根部区段20延伸到叶片尖端区段22或其部分。因此，在某些实施例中，叶片根部区段20和叶片尖端区段22可经由它们相应的翼梁帽48、50、54、56而联结在一起。翼梁帽48、50、54、56可由任何合适的材料(例如热塑性或热固性材料或其组合)构成。此外，翼梁帽48、50、54、56可由热塑性或热固性树脂拉挤而成。
仍然参考图2和图3，具有任何合适尺寸和/或形状的任何数量的叶片节段21大体上可沿着纵向轴线28在大体上翼展方向上布置在叶片根部区段20与叶片尖端区段22之间。因此，叶片节段21大体上用作转子叶片16的外壳/覆盖物，并且可诸如通过限定对称的或曲面的(cambered)翼型件形状的横截面来限定基本上空气动力学轮廓。在额外的实施例中，应当理解，叶片16的叶片节段部分可包括本文中所描述的节段的任何组合，并且不限于如所描绘的实施例。另外，叶片节段21可由任何合适的材料构成，这些材料包括但不限于任选地利用一种或多种纤维材料来增强的热固性材料或热塑性材料。更具体地，在某些实施例中，叶片节段21可包括以下叶片节段中的任何一个或其组合：压力和/或吸力侧节段(30,32)、前缘和/或后缘节段(24, 26)、无联结部节段、单联结部节段、多联结部叶片节段、J形叶片节段或类似节段。
如本文中所描述的热塑性转子叶片构件和/或材料大体上包含本质上可逆的塑性材料或聚合物。例如，热塑性材料典型地在被加热到某个温度时变得柔韧或可模制，并在冷却时返回到刚性更大的状态。此外，热塑性材料可包括无定形热塑性材料和/或半结晶热塑性材料。例如，一些无定形热塑性材料大体上可包括但不限于苯乙烯、乙烯基类、纤维素、聚酯、丙烯酸类、聚砜和/或酰亚胺。更具体地，示例性无定形热塑性材料可包括聚苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、乙交酯聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET-G)、聚碳酸酯、聚乙酸乙烯酯、无定形聚酰胺、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯、聚氨酯或任何其它合适的无定形热塑性材料。另外，示例性半结晶热塑性材料大体上可包括但不限于聚烯烃、聚酰胺、含氟聚合物、乙基丙烯酸甲酯、聚酯、聚碳酸酯和/或缩醛。更具体地，示例性半结晶热塑性材料可包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯、聚苯硫醚、聚乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚醚酮或任何其它合适的半结晶热塑性材料。
此外，如本文中所描述的热固性构件和/或材料大体上包含本质上不可逆的塑性材料或聚合物。例如，热固性材料一旦固化，就不可容易地再模制或返回到液体状态。照此，在初始成形之后，热固性材料大体上耐热、耐腐蚀和/或耐蠕变。示例热固性材料大体上可包括但不限于一些聚酯、一些聚氨酯、酯、环氧树脂或任何其它合适的热固性材料。
另外，如所提到的，如本文中所描述的热塑性和/或热固性材料可任选地利用纤维材料来增强，纤维材料包括但不限于玻璃纤维、碳纤维、聚合物纤维、陶瓷纤维、纳米纤维、金属纤维或类似纤维或其组合。另外，纤维的方向可包括双轴、单向、三轴或任何其它另一合适的方向和/或其组合。此外，纤维含量可取决于对应叶片构件中所需的刚度、叶片构件在转子叶片16中的区域或位置和/或构件的期望的可焊接性而变化。
如本文中所使用的，用语“拉挤”、“拉挤成型”或类似用语大体上包含增强材料(例如纤维或者编织或编结股线)，其利用树脂来浸渍并被牵拉通过固定模，使得树脂固化或经历聚合。照此，制造拉挤部件的过程典型地以生产具有恒定横截面的复合零件的复合材料的连续过程为特征。因此，预固化复合材料可包括由增强热固性或热塑性材料构成的拉挤成型件。此外，翼梁帽48、50、54、56可由相同的预固化复合材料或不同的预固化复合材料形成。另外，拉挤构件可由粗纱生产，粗纱大体上包含长且窄的纤维束，这些纤维束不组合，直到通过固化树脂而联结。
现在参考图4-14，本公开涉及用于使用增材制造(例如3D打印)来生产构件的系统和方法。例如，在一个实施例中，本公开的系统和方法可用于生产风力涡轮构件，诸如本文中所描述的多种构件，其包括但不限于塔架12、转子18、机舱14、叶片根部区段20、叶片尖端区段22、翼梁帽48、50、54、56、抗剪腹板、转子叶片面板21和/或另一个其它风力涡轮构件。如本文中所使用的3D打印大体上被理解为包含用于合成三维物体的过程，其中在计算机控制下形成连续的材料层以产生物体。照此，几乎任何尺寸和/或形状的物体都可由数字模型数据生产。
特别地参考图4-13，图示了用于生产这样的构件的增材制造系统60的多种实施例。例如，如图4-9中所示出的，增材制造系统60可包括多种类型的系统，其包括但不限于电子束系统(图4)、激光粉末系统(图5)、激光线材系统(图6)、等离子体线材系统(图7)、冷喷涂系统(图8)和/或电弧焊接系统(图9)。照此，本公开的增材制造系统60可使用多种类型的材料(诸如供给线材85和/或粉末89)来构建本文中所描述的构件74。
更具体地，如图4-10中所示出的，本公开的增材制造系统60大体上包括衬底62(即打印表面)、相对于衬底62(例如在衬底62上方)安装以用于将材料66沉积到衬底62上的喷嘴64、用于使衬底62上的材料66固化的固化系统70、控制器65和用于提供构件74的期望表面光洁度的至少一个可移动模制组件80。因此，如所示出的，控制器65配置成控制系统60的多种构件，以便基于构件74的数字模型来使材料66熔化以使用彼此上下的连续层76构建构件74。
更特别地，如图4、图6、图7和图10中所示出的，材料66可对应于通过喷嘴64而可移动地定位并邻近于衬底62而布置的供给线材85。备选地，如图5和图8中所示出的，材料66可对应于通过喷嘴64而分配的供给粉末89。
此外，固化系统70可为用于使沉积材料66固化的任何合适的系统。例如，如图4中所示出的，固化系统70可对应于用于产生电子束72的电子枪68，当线材85的远端87通过喷嘴64而供给时，电子束72使线材85的远端87熔化。在这样的实施例中，线材85可在开放环境中或在密封腔室中使用惰性气体屏蔽来通过电子束72熔化。在另外的实施例中，如图4中所示出的，电子枪68可包括封闭在真空腔室73中的热源75以用于产生电子束72，热源75也可通信地耦合到控制器65。在另外的实施例中，如图5和图6中所示出的，固化系统70可对应于激光发生器90。在这样的实施例中，如所示出的，激光发生器90配置成产生激光91，激光91使衬底62上的粉末材料89(或供给线材85)熔化以形成构件74。
现在参考图7，固化系统70可进一步包括等离子体发生器92。在这样的系统中，如所示出的，等离子体气体由屏蔽气体屏蔽，并沉积到衬底62上，以使衬底62上的供给线材85固化。另外，如图8中所示出的，固化系统70可包括冷喷涂系统94。例如，如所示出的，冷喷涂系统94大体上包括超音速气体喷口或喷嘴64，其将呈粉末形式的材料沉积到衬底62上。在又一实施例中，如图9中所示出的，固化系统70可包括电弧焊接系统96。
特别地参考图10和图11，可移动模制组件80可包括布置在构件74的相反的侧部上的第一模具82和第二模具84。照此，第一模具82和第二模具84构造成在侧向上限制熔化的材料66。应当进一步理解，模制组件80可包括单个模具或多于两个的模具，并且可以以任何合适的构造布置，以便提供期望的表面光洁度。例如，特别地如图10中所示出的，(一个或多个)模制组件80可安装到喷嘴64。备选地，模制组件80可安装到增材制造系统60的任何合适的位置，例如激光发生器70。
更具体地，特别地如图10中所示出的，(一个或多个)可移动模制组件80布置在层76的外表面上。另外，在特定实施例中，模制组件80可相对于材料66而放置在预确定位置。例如，预确定位置可包括材料66的远端68的前方、旁边或后方。此外，(一个或多个)可移动模制组件80可构造成与喷嘴64一起移动，以便在熔化的材料66仍然处于半固体状态时对熔化的材料66进行模制。因此，如图12中所示出的，可移动模制组件80构造成向构件74的外表面78提供期望的表面光洁度，而不必在零件已固化之后进一步对最终构件进行机加工。
在另外的实施例中，可移动模制组件80的模具可由陶瓷、塑料、金属和/或另一种其它合适的材料构成。在另一实施例中，可移动模制组件80可包括辊或滑板。在这样的实施例中，模制组件80的辊或滑板构造成与喷嘴64一起移动，并沿着构件74的外表面78滑动，以便在固化之前对堆叠层76进行模制，使得最终零件在没有进一步的机加工的情况下具有光滑的表面光洁度。备选地，可移动模制组件80可在没有接触的情况下操作(例如使用加压空气、磁排斥或类似方式)。
在额外的实施例中，模制组件80还可包括多种特征以帮助提供期望的表面光洁度。例如，如图10中所示出的，模制组件80可包括制冷或冷却系统86，以在熔化的材料已如期望的那样被限制之后帮助使构件74固化。此外，模制组件80可包括不粘系统88，以防止模制组件80粘到熔化的材料66的层76。例如，在一个实施例中，不粘系统88可为冷却系统86的部分，但冷却系统86还可具有加热能力，使得模具82、84可在层76的模制期间保持高于某个温度。另外，模具82、84可由防止吸粘(suck sticking)发生的某种材料构成。
在另外的实施例中，通过直接监测外表面78(例如经由控制器65)，可移动模制组件80可为被动的或主动的。在这样的实施例中，增材制造系统60可包括用于监测层76的外表面78的一个或多个传感器67、69。例如，这样的传感器67、69可配置成测量构件74的温度、固化速率、厚度等。这样的传感器67、69也可配置成监测激光72的多种参数。在这样的实施例中，模制组件80构造成基于监测的参数而与喷嘴64一起移动。
特别地参考图13，图示了根据本公开的控制器65的一个实施例的框图。如所示出的，控制器65可包括计算机或其它合适的处理单元，其可包括合适的计算机可读指令，计算机可读指令在被实施时将控制器65配置成执行多种功能，诸如接收、传输和/或执行增材制造系统60的控制信号。更具体地，如所示出的，图示了根据本公开的示例方面的可被包括在控制器65内的合适构件的一个实施例的框图。如所示出的，控制器65可包括配置成执行多种计算机实施的功能的一个或多个处理器71和相关联的存储器装置77。
如本文中所使用的，用语“处理器”不仅指代在本领域中被称为被包括在计算机中的集成电路，而且还指代控制器、微型控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路和其它可编程电路。另外，(一个或多个)存储器装置77大体上可包括(一个或多个)存储器元件，其包括但不限于计算机可读介质(例如，随机存取存储器(RAM))、计算机可读非易失性介质(例如，闪速存储器)、软盘、压缩盘-只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)、数字多功能盘(DVD)和/或其它合适的存储器元件。
(一个或多个)这样的存储器装置77大体上可配置成存储合适的计算机可读指令，计算机可读指令在由(一个或多个)处理器71实施时将控制器65配置成执行如本文中所描述的多种功能。另外，控制器65还可包括通信接口79，以促进控制器65与增材制造系统60的多种构件之间的通信。接口可包括用于发送和接收控制信号的一个或多个电路、端子、引脚、接触件、导体或其它构件。此外，控制器65可包括传感器接口81(例如，一个或多个模数转换器)，以允许从传感器67、69传输的信号转换成可被处理器71理解和处理的信号。
现在参考图14，图示了用于经由增材制造来生产构件74的方法100的一个实施例的流程图。如102处所示出的，方法100包括向增材制造系统60(例如向其控制器65)提供构件74的数字模型。例如，在一个实施例中，构件74的数字模型可包括构件74的CAD模型。如104处所示出的，方法100包括相对于增材制造系统60的衬底62而布置增材制造系统60的喷嘴64。如106处所示出的，方法100包括将材料66通过喷嘴64而供给并供给到衬底62上。如108处所示出的，方法100包括当材料66通过喷嘴64而供给时使材料66熔化。如110处所示出的，方法100包括使用熔化的材料66的连续层76来构建构件74。如112处所示出的，方法100包括在熔化的材料66仍然处于半固体状态时对熔化的材料66进行模制，以便提供构件74的期望的表面光洁度。例如，在一个实施例中，如图10和图11中所示出的，方法100可包括在熔化的材料66(即，供给线材85)仍然处于半固体状态时例如经由第一模具82和第二模具84来限制熔化的材料66的流动，以便提供构件74的期望的表面光洁度。
尽管上文在独立系统和/或方法的背景下进行了描述，但将理解，上文所描述的系统和方法可与包括任何类型的增材制造系统或方法的多功能系统结合来使用和/或在该多功能系统上采用。
这样的增材制造系统和方法包括：例如但不限于，容器内光聚合(vatphotopolymerization)、粉末床熔合、粘合剂喷射、材料喷射、片材层合、材料挤压、定向能量沉积和混合系统。这些系统和方法可包括：例如但不限于，立体光刻；数字光处理；扫描、自旋和选择性光固化；连续液体界面生产；选择性激光烧结；直接金属激光烧结：选择性激光熔化；电子束熔化；选择性热烧结；多射流熔合；平滑曲率打印；多射流建模；层合物体制造；选择性沉积层合；超音速增材制造；熔合丝制作；熔合沉积建模；激光金属沉积；激光工程净成形：直接金属沉积；混合系统；以及这些方法和系统的组合。这些方法和系统可采用：例如但不限于，所有形式的电磁辐射、加热、烧结、熔化、固化、粘合、加固、压制、嵌入及其组合。
这些方法和系统采用的材料包括：例如但不限于，聚合物、塑料、金属、陶瓷、沙、玻璃、蜡、纤维、生物物质、复合材料以及这些材料的混合物。这些材料可以以如适合于给定材料和方法或系统的多种形式用于这些方法和系统中，这些形式包括：例如但不限于，液体、固体、粉末、片材、箔、带、丝、小球、液体、浆、线材、雾化的、糊状物以及这些形式的组合。
本书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域中的任何技术人员能够实践本发明(包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法)。本发明的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等同结构元件，则这样的其它示例旨在处于权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种用于生产构件(74)的增材制造系统(60)，所述增材制造系统(60)包括：
衬底(62)；
喷嘴(64)，其相对于所述衬底(62)而安装，以用于将材料(66)沉积到所述衬底(62)上；
固化系统(70)，其用于使所述衬底(62)上的所述材料(66)固化，其中固化的所述材料(66)使用彼此上下的连续层(76)来构建在所述衬底(62)上以形成所述构件(74)；以及，
可移动模制组件(80)，其布置在所述连续层(76)的外表面(78)上，所述可移动模制组件(80)构造成与所述喷嘴(64)一起移动，以便在所述材料(66)已固化之前对所述材料(66)进行模制。
2.根据权利要求1所述的增材制造系统(60)，其特征在于，至少一个所述可移动模制组件(80)安装到所述喷嘴(64)。
3.根据权利要求1或2所述的增材制造系统(60)，其特征在于，所述可移动模制组件(80)包括第一模具(82)和第二模具(84)，所述第一模具(82)和所述第二模具(84)布置在所述构件(74)的相反的侧部上，以便在侧向上限制熔化的所述材料(66)。
4.根据权利要求3所述的增材制造系统(60)，其特征在于，所述第一模具(82)或所述第二模具(84)中的至少一个包括辊或滑板，所述第一模具(82)或所述第二模具(84)中的至少一个由陶瓷、塑料或金属中的至少一种构成。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的增材制造系统(60)，其特征在于，所述可移动模制组件(80)包括加压空气或磁排斥中的至少一种。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的增材制造系统(60)，其特征在于，所述可移动模制组件(80)包括冷却系统(86)或不粘系统(88)中的至少一个。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的增材制造系统(60)，其特征在于，所述可移动模制组件(80)相对于所述材料(66)而放置在预确定位置，所述预确定位置包括所述材料(66)的前方、旁边或后方中的至少一处。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的增材制造系统(60)，其特征在于，所述材料(66)包括粉末(89)或线材(85)中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的增材制造系统(60)，其特征在于，所述固化系统(70)包括激光发生器(90)、电子枪(68)、等离子体发生器(92)、冷喷涂系统(94)或电弧焊接系统(96)中的至少一个。
10.根据权利要求9所述的增材制造系统(60)，其特征在于，所述线材(85)通过所述喷嘴(64)而可移动地定位并且邻近于所述衬底(62)而布置，所述固化系统(70)构造成在所述线材(85)的远端通过所述喷嘴(64)而供给时使所述线材(85)的所述远端熔化，熔化的所述线材(85)用于使用彼此上下的连续层(76)来构建所述构件(74)。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的增材制造系统(60)，其特征在于，所述构件(74)包括风力涡轮构件(74)，所述风力涡轮构件(74)包括转子、机舱、塔架、叶片根部区段、叶片尖端区段、翼梁帽、抗剪腹板或转子叶片面板中的至少一个，所述转子叶片面板包括压力侧表面、吸力侧表面、后缘、前缘或其组合中的至少一个。
12.一种用于经由增材制造来生产构件(74)的方法(100)，所述方法(100)包括：
相对于增材制造系统(60)的衬底(62)而布置所述增材制造系统(60)的喷嘴(64)；
将材料(66)通过所述喷嘴(64)而供给并供给到所述衬底(62)上；
当所述材料(66)通过所述喷嘴(64)而供给时使所述材料(66)固化；
使用熔化的所述材料(66)的连续层(76)来构建所述构件(74)；以及，
在熔化的所述材料(66)仍然处于半固体状态时对熔化的所述材料(66)进行模制，以便提供所述构件(74)的期望的表面光洁度。
13.根据权利要求12所述的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)进一步包括将至少一个可移动模制组件(80)安装到所述喷嘴(64)，并且在熔化的所述材料(66)仍然处于所述半固体状态时经由所述至少一个可移动模制组件(80)来对熔化的所述材料(66)进行模制。
14.根据权利要求13所述的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)进一步包括在所述连续层(76)仍然处于所述半固体状态时经由所述可移动模制组件(80)的第一模具(82)和第二模具(84)来使所述连续层(76)光滑，所述第一模具(82)和所述第二模具(84)布置在所述构件(74)的相反的侧部上，以便在侧向上限制熔化的所述材料(66)。
15. 根据权利要求12、13或14所述的方法(100)，其特征在于，所述方法(100)进一步包括经由一个或多个传感器(67, 69)来监测所述连续层(76)的外表面(78)，并且基于所述监测而移动所述可移动模制组件(80)。
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