CN111730284A - 修复基底的修复系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种修复系统包括构造成用于确定空隙表面的轮廓的扫描系统。修复系统还包括构造成用于根据轮廓顺序打印邻近空隙表面相互叠置的多个独立层的增材制造系统。还公开了一种修复具有限定空隙并具有空隙表面的损坏部分的基底的方法。

Description

修复基底的修复系统和方法
技术领域
本发明涉及一种修复具有限定空隙的损坏部分的基底的修复系统和方法。
背景技术
诸如车辆的装置可在恶劣的状况和环境中操作，并且在使用期间偶尔可能被损坏。例如，车身在与物体接触时可能产生凹痕或刺破。同样地，车辆内表面在车辆的操作期间可能被刮伤、刻痕、穿孔或以另外的方式损坏。
发明内容
一种修复系统包括：基底，其具有限定空隙并具有空隙表面的损坏部分；和扫描系统，其构造成用于确定空隙表面的轮廓。修复系统还包括补片，其具有轮廓并包括彼此叠置的多个独立层。此外，修复系统包括构造成用于顺序打印多个独立层的增材制造系统。修复系统还包括设置成与补片和基底接触的附接材料，使得补片填充空隙。
在一个方面，附接材料是粘合剂。
在另一方面，附接材料是构造成使补片与基底混合到一起的填料混合物。
在一个实施例中，修复系统包括构造成用于确定空隙表面的轮廓的扫描系统。修复系统还包括构造成用于根据轮廓顺序打印邻近空隙表面彼此叠置的多个独立层的增材制造系统。
在一个方面，修复系统还可包括具有限定空隙并具有空隙表面的损坏部分的基底。
在一个方面，增材制造系统可邻近空隙安装至基底。
在另一方面，增材制造系统的特征在于是独立设备，并且可不附接至基底。
在又一方面，基底可具有深度，并且空隙可以是没有延伸通过整个深度的裂缝。替代性地，空隙可以是延伸通过整个深度的孔。
在另一方面，多个独立层可一起形成在空隙内附接至基底的补片。补片可粘附至基底。替代性地或附加地，多个独立层中的每一个可沿着轮廓与基底混合。此外，基底与补片可由相同的材料形成。
在一个方面，基底可以是车辆的外面板。
一种修复具有限定空隙并具有空隙表面的损坏部分的基底的方法包括用扫描系统扫描基底，从而确定空隙表面的轮廓。方法还包括增材地制造补片，所述补片具有轮廓并包括单独打印并彼此叠置的多个独立层。此外，方法包括在空隙内将补片附接至基底，从而填充空隙。
在一个方面，方法还可包括在扫描之前，邻近空隙将扫描系统安装至基底。
在另一方面，增材制造可包括将多个独立层直接打印到空隙中，从而在原位形成补片。
在又一方面，增材制造可包括在附接补片之前在空隙外部形成补片。
在又一方面，方法还可包括在附接之前，在空隙内将附接材料设置在补片和基底中的至少一个上。
在另一方面，方法还可包括生成可由构造成用于增材地制造补片的增材制造系统读取的一组指令。
本发明提供以下技术方案：
1. 一种修复系统，包括：基底，其具有限定空隙并具有空隙表面的损坏部分；扫描系统，其构造成用于确定所述空隙表面的轮廓；补片，其具有所述轮廓并包括相互叠置的多个独立层；增材制造系统，其构造成用于顺序打印所述多个独立层；和附接材料，其设置成与所述补片和所述基底接触，使得所述补片填充所述空隙。
2. 根据方案1所述的修复系统，其中，所述附接材料是粘合剂。
3. 根据方案1所述的修复系统，其中，所述附接材料是构造成使所述补片与所述基底混合到一起的填料混合物。
4. 一种修复系统，包括：扫描系统，其构造成用于确定空隙表面的轮廓；和增材制造系统，其构造成用于根据所述轮廓顺序地打印邻近所述空隙表面相互叠置的多个独立层。
5. 根据方案4所述的修复系统，还包括具有限定空隙并具有空隙表面的损坏部分的基底。
6. 根据方案5所述的修复系统，其中，所述增材制造系统邻近所述空隙安装至所述基底。
7. 根据方案5所述的修复系统，其中，所述增材制造系统的特征在于是独立设备，并且不附接至所述基底。
8. 根据方案5所述的修复系统，其中，所述基底具有深度，并且所述空隙是没有延伸通过整个深度的裂缝。
9. 根据方案5所述的修复系统，其中，所述基底具有深度，并且所述空隙是延伸通过整个深度的孔。
10. 根据方案5所述的修复系统，其中，所述多个独立层一起形成在所述空隙内附接至所述基底的补片。
11. 根据方案10所述的修复系统，其中，所述补片粘附至所述基底。
12. 根据方案10所述的修复系统，其中，所述多个独立层中的每一个沿着所述轮廓与所述基底混合。
13. 根据方案10所述的修复系统，其中，所述基底和所述补片由相同的材料形成。
14. 根据方案5所述的修复系统，其中，所述基底是车辆的外面板。
15. 一种修复具有限定空隙并具有空隙表面的损坏部分的基底的方法，所述方法包括：用扫描系统扫描所述基底，从而确定所述空隙表面的轮廓；
增材地制造补片，所述补片具有所述轮廓并包括独立地打印并相互叠置的多个独立层；和在所述空隙内将所述补片附接至所述基底，从而填充所述空隙。
16. 根据方案15所述的方法，还包括在扫描之前，邻近所述空隙将所述扫描系统安装至所述基底。
17. 根据方案15所述的方法，其中，增材制造包括将所述多个独立层直接打印到所述空隙中，从而在原位形成所述补片。
18. 根据方案15所述的方法，其中，增材制造包括在附接所述补片之前在所述空隙外部形成所述补片。
19. 根据方案15所述的方法，还包括在附接之前，在所述空隙内将附接材料设置在所述补片和所述基底中的至少一个上。
20. 根据方案15所述的方法，还包括生成可由构造成用于增材地制造所述补片的增材制造系统读取的一组指令。
当结合附图和所附权利要求理解时，本公开的以上的特征和优点及其它的特征和优点将从以下用于实施本公开的优选实施例和最佳模式的详细说明容易地显现。
附图说明
图1是用于修复具有限定空隙的损坏部分的基底的修复系统和方法的示意图。
图2是图1的修复系统和方法的另一实施例的示意图。
图3是由图1和2的基底所限定的空隙的一个实施例的示意图。
图4A是设置在由图1的基底所限定的空隙内并由图1和2的方法所形成的补片的横截面视图的示意图。
图4B是图4A的补片的另一实施例的横截面视图的示意图。
图5是设置在由图1的基底所限定的空隙内并由图1和2的方法所形成的图4A和4B的补片的透视图的示意图。
具体实施方式
参考其中相同的附图标记指相同的元件的图形，在图1和2中大体上示出了修复具有限定空隙16并具有空隙表面214的损坏部分114的基底14的修复系统10和方法12。修复系统10和方法12可用于修复开裂、刮伤、凹痕、刻痕、撕裂和/或限定完全通过基底14的孔216(图4B)的损坏的基底14。尤其地，修复系统10和方法12可用于在原位、即在修复基底14之前不从装置拆除基底14的情况下修复基底14。如图3所示，在一个非限制性示例中，基底14可以是车辆的刮伤或穿孔的内表面。在图5所示的另一非限制性示例中，基底14可以是车辆的产生凹痕或刺破的外面板，诸如四分之一面板、门面板、行李箱盖、发动机罩、顶部、挡泥板等。这样，修复系统10和方法12可用于修复机动车辆，诸如乘用车、运动型多用途车或卡车。替代性地，修复系统10和方法12可用于修复另一交通工具类型，诸如但不限于工业车辆、休闲越野车辆、摩托车、飞机等。然而，修复系统10和方法12还可用于修复诸如橱柜、家具和建筑外部的非汽车应用的基底14。
再次参考图1和2，在一个实施例中，修复系统10包括具有损坏部分114的基底14。损坏部分114限定空隙16，具有空隙表面214，并可与基底14的没有损坏或变形的非损坏部分(未示出)区分。也就是说，空隙16可以是基底14的一种损坏或变形。例如，如图4A所示，基底14可具有深度18，并且空隙16可以是没有延伸通过整个深度18的裂缝116或分离。替代性地，如图4B所示，空隙16可以是延伸通过基底14的整个深度18的孔216。基底14可由诸如但不限于金属、玻璃纤维、复合物、固化膜、塑料、木材、橡胶等的材料形成。
如图1和2所示，修复系统10还包括构造成用于确定空隙表面214的轮廓22的扫描系统20。也就是说，空隙表面214的轮廓22可沿着基底14的变形表面，并限定空隙表面214的形状。扫描系统20例如可包括构造成横过空隙16并从而绘制轮廓22的激光器24。替代性地，扫描系统20可包括构造成用于确定空隙表面214的轮廓22的传感器或光学眼(未示出)。扫描系统20还可包括构造成用于存储与轮廓22相关的数据的存储器和构造成用于编辑数据的一个或多个处理器。
如继续参考图1和2所描述的，修复系统10还包括构造成用于根据轮廓22顺序打印邻近空隙表面214每个均设置在另一个上的多个独立层28的增材制造系统26。换句话说，增材制造系统26可构造成用于根据轮廓22顺序打印在空隙16内相互叠置的多个独立层28，从而填充空隙16。增材制造系统26的特征在于是材料喷射增材制造系统26、粉末床熔化增材制造系统26、光聚合固化增材制造系统26、粘结剂喷射增材制造系统26、材料挤出增材制造系统26、定向能量沉积增材制造系统26和薄片叠层增材制造系统26中的一个或多个。
在一个非限制性示例中，增材制造系统26的特征在于是三维(3D)打印系统，其可包括布置成顺序设置相互紧靠的多个独立层28的部件，以在计算机控制下使多个独立层28结合或固化到一起，并产生具有与空隙表面214相同的形状或轮廓22的三维补片30(图1)。例如，增材制造系统26可由诸如液体分子或粉末颗粒的材料形成多个独立层28，并将多个独立层28一次一个地沉积在另一个上，从而形成补片30。这样，增材制造系统26可包括具有构造成用于将材料排出到空隙16中的一个或多个材料打印头34的材料供应部件32。
在图2所图示的一个实施例中，增材制造系统26可邻近空隙16安装至基底14。也就是说，增材制造系统26可例如经由吸附或粘合剂直接附接至基底14，并围绕空隙16。这样，增材制造系统26和/或修复系统10可以是便携的。也就是说，修复系统10可在手推车上或者在辅助车辆中被运输，以提供空隙16的即时的在原位修复。在操作期间，增材制造系统26可与扫描系统20电子通信，并且打印头34可横过空隙16，从而将多个独立层28顺序地一个在另一个上地沉积，以在空隙16内形成补片30。
在图1所图示的另一实施例中，增材制造系统26的特征在于独立设备，并且可不附接至基底14。对于该实施例，扫描系统20可生成或产生可由构造成用于增材地制造38补片30的增材制造系统26读取的一组指令36。例如，该组指令36可以是可包括关于损坏部分114和空隙表面214的尺寸、轮廓22、深度、宽度、体积和/或高度的数据的计算机辅助设计数据文件。此外，该组指令36可包括关于基底14和/或形成补片30所需的多个独立层28的材料、颜色、光泽等的数据。该组指令36可传送至增材制造系统26和/或由增材制造系统26读取。
因此，现在参考图4A和4B，在一个实施例中，修复系统10包括具有轮廓22并包括彼此叠置的多个独立层28的补片30。也就是说，多个独立层28可一起形成在空隙16内附接至基底14的补片30。
补片30可通过一种或多种合适的方式附接至基底14。例如，诸如在补片30在空隙16外部形成并且随后设置在空隙16内的情况下，补片30可粘附至基底14。这样，修复系统10还包括设置成与补片30和基底14接触的附接材料40，使得补片30填充空隙16。对于该实施例，附接材料40可以是粘合剂。另外，尽管未示出，但补片30可具有比空隙16的体积稍小的体积，使得当将补片30插入空隙16时，补片30与空隙表面214在它们之间限定间隙(未示出)。因此，可将附接材料40插入间隙并且可膨胀以例如在附接材料40固化时填充间隙，从而将补片30粘附至基底14。也就是说，间隙可提供其中附接材料40在被补片30压缩时可膨胀的区域，而不溢出到基底14的外表面上。替代性地或附加地，补片30可形成为包括一个或多个局部支架(未示出)，所述一个或多个局部支架同样构造成使补片30与空隙表面214间隔开，限定间隙，并在不过度压缩附接材料40的情况下允许附接材料40插入间隙。
替代性地，多个独立层28中的每一个可沿着轮廓22与基底14混合。也就是说，基底14与补片30可由相同材料形成，并且随着增材制造系统26将多个独立层28中的每一个在空隙16内顺序地沉积在另一个上，增材制造系统26可沿着空隙表面214的轮廓22熔化或软化基底14。因此，补片30可沿着轮廓22与基底14结合。
然而，在一些实施例中，补片30与基底14可由不同的材料形成。因此，在一些情况下，附接材料40可以是构造成使补片30与基底14混合到一起的填料混合物。此外，补片30可在附接46至基底14 (图2)之后被涂漆或着色，以匹配基底14的外观或纹理。
在一个实施例中，补片30可以是实心的。也就是说，多个独立层28可相互堆叠，以形成实心体，即补片30。然而，在另一实施例中，多个独立层28可相互堆叠，以形成具有无缝地紧靠基底14的外表面的实心外表面的中空体，即补片30。也就是说，补片30可以是实心的或中空的。在任一情况下，作为非限制性示例，补片30可涂有由涂层混合物形成的固化膜，例如油漆或清漆，使得补片30的外观与基底14的外观不可区分。然而，补片30还可增材地制造成、例如打印成已匹配基底14的外观、颜色和光泽，并且可能不需要涂层或固化膜。
再次参考图1和2，修复基底14的方法12包括用扫描系统20扫描42基底14，从而确定空隙表面214的轮廓22。如上所述，方法12还可包括在扫描42之前，邻近空隙16将扫描系统20安装44至基底14。扫描42可包括通过用激光器读取22来查明或确定轮廓22。替代性地，扫描42可包括由轮廓22反射声波或光，以确定轮廓22。
此外，方法12还包括增材地制造38补片30，所述补片具有轮廓22并包括独立地打印并相互叠置的多个独立层28。此外，方法12还包括在空隙16内将补片30附接46至基底14，从而填充空隙16。附接46可包括用附接材料40将补片30粘附至基底14，或者可包括沿着轮廓22使补片30与基底14混合到一起。
在一个实施例中，增材制造38可包括将多个独立层28直接打印到空隙16中，从而在原位形成补片30。也就是说，增材制造38可包括从打印头34喷出诸如液体分子或粉末颗粒的材料，从而沉积材料并在空隙16内形成多个独立层28。替代性地，在另一实施例中，增材制造38可包括在附接46补片30之前在空隙16外部形成补片30。
如上所述，方法12还可包括在附接46之前，在空隙16内将附接材料40设置48在补片30和基底14中的至少一个上。也就是说，设置48可包括用附接材料40涂敷空隙表面214和/或补片30，使得补片30粘附至基底14或与基底14混合。此外，设置48可包括通过一个或多个支架使补片30从空隙表面214偏移，以在补片30与空隙表面214之间限定间隙。设置48还可包括将附接材料40插入间隙，从而在附接材料40不溢出到基底14的外表面上的情况下允许附接材料40在空隙16内被补片30压缩。方法12还可包括生成50可由构造成用于增材地制造38补片30的增材制造系统26读取的一组指令36。也就是说，生成50可包括产生可由增材制造系统26的处理器读取的数据。
因此，修复系统10和方法12可无缝地修复损坏的基底14。也就是说，由修复系统10和方法12形成的补片30不管在原位还是在基底14外部形成，都可与基底14无缝地混合，使得补片30改善空隙16和损坏部分114，并且补片30看不出是修复。此外，修复系统10可以是便携的并且使用经济，并因此可降低损坏的基底14的修复成本和修复时间。另外，修复系统10和方法12可提供适合于任何类型、尺寸、形状或轮廓22、深度18、纹理和/或外观的损坏部分114和空隙表面214的容易复制的补片30。这样，当基底14损坏时，修复系统10和方法12可减少或消除整个基底14的去除和/或更换。
尽管已详细描述了用于实现本公开的最佳模式，但熟悉本公开所涉及的领域的人将认识到在所附权利要求的范围内的用于实践本公开的各种替代性的设计和实施例。

Claims (10)

1. 一种修复系统，包括：
扫描系统，其构造成用于确定空隙表面的轮廓；和
增材制造系统，其构造成用于根据所述轮廓顺序地打印邻近所述空隙表面相互叠置的多个独立层。
2.根据权利要求1所述的修复系统，还包括具有限定空隙并具有空隙表面的损坏部分的基底。
3.根据权利要求2所述的修复系统，其中，所述增材制造系统邻近所述空隙安装至所述基底。
4.根据权利要求2所述的修复系统，其中，所述多个独立层一起形成在所述空隙内附接至所述基底的补片。
5.根据权利要求4所述的修复系统，其中，所述补片粘附至所述基底。
6.根据权利要求4所述的修复系统，其中，所述多个独立层中的每一个沿着所述轮廓与所述基底混合。
7.一种修复具有限定空隙并具有空隙表面的损坏部分的基底的方法，所述方法包括：
用扫描系统扫描所述基底，从而确定所述空隙表面的轮廓；
增材地制造补片，所述补片具有所述轮廓并包括独立地打印并相互叠置的多个独立层；和
在所述空隙内将所述补片附接至所述基底，从而填充所述空隙。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括在扫描之前，邻近所述空隙将所述扫描系统安装至所述基底。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，增材制造包括将所述多个独立层直接打印到所述空隙中，从而在原位形成所述补片。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，增材制造包括在附接所述补片之前在所述空隙外部形成所述补片。
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