CN111761816B - 用于增材制造复合零件的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的题目是用于增材制造复合零件的系统和方法。公开了增材制造复合零件的系统。系统包括递送导向器,其相对于表面可移动。递送导向器配置为沿着印刷路径沉积至少连续的软线的段。印刷路径相对于表面是固定的。连续的软线包括非树脂组件和部分固化的热固性‑环氧‑树脂组件。系统还包括进给机构,其配置为推动连续的软线通过递送导向器。系统进一步包括冷却系统,其配置为在经递送导向器沿着印刷路径沉积连续的软线的段之前维持连续的软线的热固性‑环氧‑树脂组件低于阈值温度。
Description
本申请为分案申请,原申请的申请日是2016年7月13日,申请号是201610551798.8,发明名称为“用于增材制造复合零件的系统和方法”。
背景技术
一般而言,制造典型的复合零件依靠连续分层复合材料的多个层片,其中每个层片包含,例如,单向增强纤维或无规定向的短纤维。以此方式制造的零件必然具有层状构造,其非期望地增加成品零件的重量,因为不是所有增强纤维都沿着施加至零件的力(一种或多种)的方向(一个或多个)定向。此外,制造复合材料的层状技术的固有限制不利于实施许多类型的先进的结构设计。
发明内容
因此,意欲解决至少上述问题的设备和方法将发现实用性。
下列是根据本公开内容的主题的实例的非穷尽列举,其可以或可以不要求保护。
本公开内容的一个实例涉及用于增材制造复合零件的系统。该系统包括递送导向器,其相对于表面可移动。递送导向器配置为沿着印刷路径沉积至少一段连续的软线。印刷路径相对于表面是固定的。连续的软线包括非树脂组件和部分固化的热固性-环氧-树脂组件。系统还包括进给机构,其配置为推动连续的软线通过递送导向器。系统进一步包括冷却系统,其配置为在经递送导向器沿着印刷路径沉积连续的软线的段之前维持连续的软线的热固性-环氧-树脂组件低于阈值温度。
本公开内容的另一实例涉及增材制造复合零件的方法。该方法包括推动连续的软线通过递送导向器。连续的软线包括非树脂组件和部分固化的热固性-环氧-树脂组件。该方法还包括经递送导向器沿着印刷路径沉积一段连续的软线。该方法进一步包括在沿着印刷路径沉积该段连续的软线之前,维持推动通过递送导向器的至少连续的软线的热固性-环氧-树脂组件低于阈值温度。
本公开内容的又另一实例涉及增材制造复合零件的方法。该方法包括经递送导向器沿着印刷路径沉积一段连续的软线。连续的软线包括非树脂组件和部分固化的热固性-环氧-树脂组件。方法还包括在沿着印刷路径沉积该段连续的软线之前,维持经递送导向器朝向印刷路径推进的至少连续的软线的热固性-环氧-树脂组件低于阈值温度。该方法进一步包括,当朝向印刷路径推进连续的软线时并且在该段连续的软线沿着印刷路径沉积之后,以控制的速率将预定的或主动地确定量的固化能量至少递送至部分的该段连续的软线以至少部分固化至少部分的该段连续的软线。
附图说明
已经如此概括地描述了本公开内容的实例,现在将参照附图进行描述,附图不必然按比例绘制,并且其中遍及几个视图,相同的附图标记代表相同或相似的零件,并且其中:
图1是根据本公开内容的一个或多个实例的用于增材制造复合零件的系统的示意图;
图2是根据本公开内容的一个或多个实例的由图1中的系统沉积的连续的软线的示意性横截面视图;
图3是根据本公开内容的一个或多个实例的由图1中的系统沉积的连续的软线的示意性横截面视图;
图4是根据本公开内容的一个或多个实例的图1中系统的一部分的示意图,其中两层连续的软线被同时固化;
图5是根据本公开内容的一个或多个实例的图1中系统的一部分的示意图,其中递送导向器包括固化能量通道;
图6是根据本公开内容的一个或多个实例的图1中系统的一部分的示意图,其中递送导向器包括固化能量通道并且固化能量以环的形式递送;
图7是根据本公开内容的一个或多个实例的图1中系统的一部分的示意图,其中固化能量以环的形式递送;
图8是根据本公开内容的一个或多个实例的图1中系统的进给部件和递送导向器的示意图;
图9是根据本公开内容的一个或多个实例的图1中系统的进给机构的辊和刮板的示意图;
图10是根据本公开内容的一个或多个实例的包括图1中系统的压实辊的压实机的示意图;
图11是根据本公开内容的一个或多个实例的具有包括压实辊的压实机的图1中系统的一部分的示意图;
图12是根据本公开内容的一个或多个实例的具有包括压实辊的压实机的图1中系统的一部分的示意图;
图13是根据本公开内容的一个或多个实例的具有包括压实擦具(wiper)的压实机的图1中系统的一部分的示意图;
图14是根据本公开内容的一个或多个实例的具有包括裙部(skirt)的压实机的图1中系统的一部分的示意图;
图15是根据本公开内容的一个或多个实例的图1中系统的包括可变隔膜(iris-diaphragm)的切割机的示意图;
图16是根据本公开内容的一个或多个实例的具有切割机的图1中系统的一部分的示意图,所述切割机包括相对于递送导向器可移动的两个刀刃;
图17是根据本公开内容的一个或多个实例的具有切割机的图1中系统的一部分的示意图,所述切割机包括位于递送导向器内的至少一个刀刃;
图18是根据本公开内容的一个或多个具有切割机的实例的图1中系统的示意图,所述切割机包括激光切割机;
图19是根据本公开内容的一个或多个实例的具有固化能量源的图1中系统的示意图,所述固化能量源包括一个或多个固化激光器;
图20是根据本公开内容的一个或多个实例的图1中系统的视图,所述系统包括框架和驱动部件;
图21是根据本公开内容的一个或多个实例的具有切割机、压实机、表面粗化机、和包括固化激光器的固化源的图1中系统的一部分的视图;
图22是根据本公开内容的一个或多个实例的具有包括固化激光器的固化源的图1中系统的一部分的视图;
图23是根据本公开内容的一个或多个实例的具有压实机和包括固化激光器的固化源的图1中系统的一部分的视图;
图24是根据本公开内容的一个或多个实例的具有包括固化激光器的固化源的图1中系统的一部分的视图;
图25是根据本公开内容的一个或多个实例的具有包括两个固化激光器的固化源的图1中系统的一部分的视图;
图26是根据本公开内容的一个或多个实例的具有包括四个固化激光器的固化源的图1中系统的一部分的视图;
图27是根据本公开内容的一个或多个实例的具有进给机构的图1中系统的一部分的视图;
图28是图27的部分的另一个视图;
图29是图27的部分的另一个视图;
图30是根据本公开内容的一个或多个实例的具有切割机的图1中系统的一部分的视图,所述切割机包括相对于递送导向器可移动的两个刀刃;
图31是图30的部分的另一个视图;
图32A、32B和32C共同地是根据本公开内容的一个或多个实例的用于增材制造复合零件的方法的方框图;
图33A、33B和33C共同地是根据本公开内容的一个或多个实例的用于增材制造复合零件的方法的方框图;
图34是代表航空器生产和服务方法的方框图;
图35是航空器的示意图;和
图36是根据本公开内容的一个或多个实例的图1的系统的示意图,其中在递送导向器和表面之间提供12个自由度。
具体实施方式
在图1中,参考上述,连接不同的元件或组件的实线,若有的话,可以代表机械的、电气的、流体的、光学的、电磁的和其它连接和/或其组合。如本文所使用,“连接的”意思是直接地以及间接地相关联。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,不一定展示各种公开的元件之间的所有关系。因此,除了示意图中描绘的那些之外的连接也可能存在。连接标明不同元件和/或组件的方框的虚线,若有的话,代表在功能上相似的连接和与由实线代表的那些目的上相似的连接;但是,由虚线代表的连接可以选择性地提供或者可以涉及本公开内容的可选的实例。同样地,用虚线代表的元件和/或组件,若有的话,指示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在具体的实施例中可以省略而不背离本公开内容的范围。周围元件,若有的话,用点划线表示。虚拟的假想元件也可以被示出以便清楚。本领域技术人员将理解,图1中图解的一些特征可以以不同的方式组合,而不需要包含图1、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明确地阐明。同样地,不限于所呈现的实例的另外的特征可以与本文示出和描述的一些或所有的特征组合。
在图32-34中,参考上述,方框可以代表操作和/或其部分,并且连接不同的方框的线不暗示任何具体的顺序或操作或其部分的从属关系。由虚线表示的方框指示可选的操作和/或其部分。连接不同的方框的虚线,若有的话,代表操作或其部分的可选的从属关系。将理解,不必然展示各种公开的操作之间的所有的从属关系。图32-34和描述本文中陈述的方法(一种或多种)的操作的相关公开内容不应当被解释为必然地确定操作在其中将被执行的顺序。而是,虽然指示了一种示例性的顺序,但是应当理解,操作的顺序可以在适合的时候被修改。因此,可以以不同的顺序或者同时执行某些操作。另外地,本领域技术人员将理解,不是所有描述的操作都需要被执行。
在下面的描述中,陈述了许多具体的细节以提供公开的概念的完全理解,其可以在没有一些或所有这些详情的情况下实施。在其它情况下,已知的设备和/或过程的细节已经被省略以避免不必要地使本公开内容模糊。虽然一些概念将结合具体的实施例一起被描述,但是将理解,这些实施例不意欲是限制性的。
除非另有指示,术语“第一”、“第二”等在本文中仅用作标示,并且不意欲将顺序、位置或等级要求强加在这些术语所涉及的项目上。而且,提及,例如,“第二”项目不要求或排除例如“第一”或更小编号的项目和/或例如“第三”或更大编号的项目的存在。
在本文中,提及“一个实施例”意思是与该实施例相关描述的一个或多个特征、结构或特性被包含在至少一个实施中。在说明书中不同地方的短语“一个实施例”可能或可能不指相同的实施例。
如本文所使用,“配置为”执行规定的功能的系统、设备、结构、物品、元件或组件确实能够在不进行任何改变的情况下执行规定的功能,而不是仅仅在进一步修饰之后具有执行规定的功能的可能。换句话说,系统、设备、结构、物品、元件或组件被具体的选择、创建、实施、利用、规划、和/或设计出于执行规定的功能的目的。如本文所使用,“配置为”指的是系统、设备、结构、物品、元件或组件的现有特性,其能够使系统、设备、结构、物品、元件或组件实际地执行规定的功能。为了本公开内容的目的,描述为“配置为”执行具体功能的系统、设备、结构、物品、元件或组件可以另外地或可选地被描述为“适合于”和/或描述为“可操作以”执行所述功能。
下面提供了根据本公开内容的主题的示例性的、非限制性的实施例,其可能或可能不被要求保护。
例如,参考图1,公开了用于增材制造复合零件102的系统100。系统100包括递送导向器112,其相对于表面114可移动。递送导向器112配置为沿着印刷路径122沉积至少连续的软线106的段120。印刷路径122相对于表面114是固定的。连续的软线106包括非树脂组件108和部分固化的热固性-环氧-树脂组件110。系统100还包括进给机构104,其配置为推动连续的软线106通过递送导向器112。系统100进一步包括冷却系统234,其配置为在经递送导向器112沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120之前维持连续的软线106的热固性-环氧-树脂组件110低于阈值温度。本段的前述主题表征本公开内容的实施例1。
因此,系统100可用于至少由复合材料制造复合零件102,该复合材料包括非树脂组件108和热固性-环氧-树脂组件110。而且,系统100可用于利用连续的软线106制造复合零件102,该连续的软线106遍及复合零件102以期望的和/或预定的方向定向,比如以限定复合零件102的期望的性质。系统100包括冷却系统234,该冷却系统234在连续的软线106经递送导向器112相对于表面114沉积之前维持热固性-环氧-树脂组件110处于部分固化状态。
系统100的一些实例另外地或可选地可以被描述为3-D打印机。
如提到的,进给机构104配置为推动连续的软线106通过递送导向器112。换句话说,当复合零件102正在由系统100制造时,递送导向器112——其沿着印刷路径122沉积连续的软线106——相对于连续的软线106移动的方向放置在进给机构104的下游。
如本文所使用,“连续的软线”是具有比横向于或垂直于其长度的尺寸(例如,直径或宽度)显著长的细长结构。作为示例性、非排他性实例,连续的软线106可以具有以下长度:比其直径或宽度大至少100、至少1000、至少10000、至少100000、或至少1000000倍。
如提到的,连续的软线106包括非树脂组件108和部分固化的热固性-环氧-树脂组件110。因为热固性-环氧-树脂组件110是部分固化的,并且不是液体形式,或至少不是低粘度形式,所以连续的软线106可以由系统100操作,使得热固性-环氧-树脂组件110和非树脂组件108在由系统100操作期间和最终在由递送导向器112沿着印刷路径122沉积期间至少基本上保持在一起。
如本文所使用,“热固性-环氧-树脂组件”是配置为通过选择性的施加热和/或辐射,和/或通过高于阈值固化温度的时间固化或硬化的环氧树脂材料。在系统100的情况下,根据其一个或多个实例,因为热固性-环氧-树脂组件110是部分固化的,所以热固性-环氧-树脂组件110是配置为通过选择性施加热和/或通过高于阈值固化温度的时间进一步固化或进一步硬化的树脂材料。
如提及的,递送导向器112相对于表面114是可移动的。这意思是在一些实施例中,系统100可以包括配置为相对于表面114选择性地移动的递送导向器112,表面114可以是系统100的一部分或者结构的一部分,例如机翼或机身等。另外地,在其中系统100包括表面114的实例中,表面114可以相对于递送导向器112选择性地移动。而且,在一些实例中,系统100可以包括递送导向器112和表面114,并且二者可以相对于彼此选择性地移动。
一般地参考图1,连续的软线106包括预浸渍复合材料。本段的前述主题表征本公开内容的实施例2,其中实施例2还包含上述的根据实施例1的主题。
因为连续的软线106包括预浸渍复合材料,连续的软线106的组件部分(componentparts),即非树脂组件108和热固性-环氧-树脂组件110,所以它可以作为复合零件102的连续源材料由进给机构104接收,递送至递送导向器112,并且沿着印刷路径122沉积。而且,随着复合零件102形成,预浸渍复合材料的天然粘性可有利于由系统100沉积的层之间的粘合。
如本文所使用,“预浸渍复合材料”是包括结构材料的复合材料,该结构材料通常为用部分固化的基质或粘结材料浸渍或另外在部分固化的基质或粘结材料内浸渍的一种纤维或多种纤维—在该实施例中,非树脂组件108在部分固化的热固性-环氧-树脂组件110的基质中。粘结材料是部分固化的或预固化的,以便允许操作复合材料和其选择性部件。预浸渍复合材料与其中粘结材料在制造过程期间以液体形式应用至下面的结构材料的湿铺料和复合材料的其他应用形成对比。
一般地参考图1和具体地参考例如图2和3,连续的软线106的非树脂组件108包括以下的一种或多种:纤维、碳纤维、玻璃纤维、合成有机纤维、芳纶纤维、天然纤维、木质纤维、硼纤维、碳化硅纤维、光学纤维、纤维丛、纤维丝束(fiber tow)、纤维织物(fiberweave)、丝、金属丝、导丝或丝丛。本段的前述主题表征本公开内容的实施例3,其中实施例3还包括上述的根据实施例1或2中任一个的主题。
连续的软线106中包含一种或多种纤维允许选择复合零件102的期望性质。而且,选择具体纤维材料和/或选择具体纤维配置(例如,丛、丝束和/或织物)可以允许复合零件102的期望性质的精确的选择。复合零件102的实例性质包括强度、刚度、挠性、延展性、硬度、导电性、导热性等。非树脂组件108不限于指定的实例,并且可以使用其它类型的非树脂组件108。
图2示意性地表示具有单根纤维的连续的软线106作为热固性-环氧-树脂组件110的基质内的非树脂组件108。图3示意性地表示具有多于一根纤维的连续的软线106作为热固性-环氧-树脂组件110的基质内的非树脂组件108。
一般地参考图1,系统100进一步包括连续的软线106的起源126。本段的前述主题表征本公开内容的实施例4,其中实施例3还包括上述的根据实施例1-3中任一个的主题。
具有起源126的系统100包括限定连续的软线106的材料本身。当被提供时,起源126可提供一个或多个连续的软线106,比如包括具有第一期望性质的第一连续的软线106和具有不同于第一期望性质的第二期望性质的第二连续的软线106。例如,当提供多于一个连续的软线106时,可以为了复合零件102的期望性质选择不同的非树脂组件108和/或不同的热固性-环氧-树脂组件110。
一般地参考图1,连续的软线106的起源126包括连续的软线106的线圈128。本段的前述主题表征本公开内容的实施例5,其中实施例5还包括上述的根据实施例4的主题。
以线圈128形式的起源126可以提供显著长度的紧凑体积的软线106,其在制造操作期间容易补充或者替换。
因此,进给机构104可配置为由线圈128抽出或拉动连续的软线106。
另外地或可选地,连续的软线106的起源126可包括多个单个长度的连续的软线106。
一般地参考图1和具体地参考例如图20,冷却系统234包括绝缘储器244,并且起源126位于绝缘储器244内。本段的前述主题表征本公开内容的实施例6,其中实施例6还包括上述的根据实施例4或5中任一个的主题。
包括具有起源126的绝缘储器244有利于在由进给机构104进给之前维持连续的软线106的热固性-环氧-树脂组件110低于阈值温度,并且因此有利于阻止热固性-环氧-树脂组件110的进一步固化。
一般地参考图1和具体地参考例如图20,冷却系统234配置为维持起源126低于阈值温度。本段的前述主题表征本公开内容的实施例7,其中实施例7还包括上述的根据实施例6的主题。
因此,阻止热固性-环氧-树脂组件110同时起源126的部分进一步固化。
一般地参考图1和具体地参考例如图20,冷却系统234包括泵238和冷却剂管线240,该冷却剂管线240与泵238连通地连接并且与绝缘储器244热连接。泵238配置为使冷却剂246循环通过冷却剂管线240以冷却绝缘储器244。本段的前述主题表征本公开内容的实施例8,其中实施例8还包括上述的根据实施例6-7中任一个的主题。
泵238可用于使冷却剂246循环通过冷却剂管线240,由于冷却剂管线240与绝缘储器244热连接,其从绝缘储器244吸取热并且进一步有利于维持热固性-环氧-树脂组件100低于阈值温度,并且因此当容纳在绝缘储器244中时有利于防止其进一步固化。
用于维持绝缘储器244和起源126低于阈值温度的其他机构,包括使用制冷循环的机构,也在本公开内容的范围内。
一般地参考图1和具体地参考例如图20,冷却系统234进一步包括绝缘套筒242。进给机构104配置为拉动连续的软线106通过绝缘套筒242。绝缘套筒242与冷却剂管线240热连接,其配置为在内部冷却绝缘套筒242。本段的前述主题表征本公开内容的实施例9,其中实施例9还包括上述的根据实施例8的主题。
随着将热固性-环氧-树脂组件110从起源126拉至进给机构104,可以提供绝缘套筒242以进一步防止热固性-环氧-树脂组件110的进一步固化。而且,在该实施例中,绝缘套筒242与冷却剂管线240热连接,并且因此随着拉动热固性-环氧-树脂组件110通过绝缘套筒242,冷却剂246进一步有利于维持热固性-环氧-树脂组件100低于阈值温度。
一般地参考图1和具体地参考例如图20,冷却系统234包括绝缘套筒242。进给机构104配置为拉动连续的软线106通过绝缘套筒242。本段的前述主题表征本公开内容的实施例10,其中实施例10还包括上述的根据实施例1-8中任一个的主题。
随着将热固性-环氧-树脂组件110由起源126拉至进给机构104,可以提供绝缘套筒242以进一步防止热固性-环氧-树脂组件110的进一步固化。
一般地参考图1和具体地参考例如图4-7、12、19和21-26,系统100进一步包括固化能量118的来源116。来源116配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后将固化能量118至少递送至连续的软线106的段120的部分124。本段的前述主题表征本公开内容的实施例11,其中实施例11还包括上述的根据实施例1-10中任一个的主题。
随着连续的软线106相对于表面114经由递送导向器112沉积,包含来源116提供了进一步固化和任选地完全固化热固性树脂组件110的机构。即,当复合零件102被制造,或者在原位时,其至少部分地固化,并且在一些实施方式中完全固化。
作为示例性、非排他性实施例,当以热量形式的固化能量118经由辐射、对流和/或传导递送时,热固性-环氧-树脂组件110可以配置为固化或硬化。
一般地参考图1和具体地参考例如图4-7、12、19和21-26,固化能量118的来源116配置为当进给机构104推动连续的软线106朝向印刷路径122通过递送导向器112时并且在连续的软线106的段120沿着印刷路径122沉积之后,将固化能量118至少递送至连续的软线106的段120的部分124。本段的前述主题表征本公开内容的实施例12,其中实施例12还包括上述的根据实施例11的主题。
通过在段120由递送导向器112沉积之后将固化能量118递送至连续的软线106的段120的部分124,部分124内的热固性-环氧-树脂组件110被至少进一步固化,使得部分124相对于已经由递送导向器112沉积的段120的剩余部分被有效地固定在期望的位置。换句话说,随着复合零件102由系统100制造,来源116提供复合零件102的原位固化。
一般地参考图1和具体地参考例如图4-7、12、19和21-26,固化能量118的来源116配置为以控制的速率将预定的或主动地确定量的固化能量118至少递送至连续的软线106的段120的部分124。本段的前述主题表征本公开内容的实施例13,其中实施例13还包括上述的根据实施例11或12中任一个的主题。
由于以控制的速率递送预定的或主动地确定量的固化能量118,期望水平或程度的固化可以在复合零件102的制造期间的任何给定时间处关于段120的部分124建立。例如,在复合零件102的制造期间固化一部分124——其多于或少于另一部分124——可以是令人满意的。预定量的固化能量118可以基于例如用于热固性-环氧-树脂组件110的热固性环氧树脂。主动地确定量的固化能量118可以基于例如由连续的软线106——当其正在沉积时——感测的实时数据,包括(但不限于)硬度、颜色、温度、辉光等。
一般地参考图1和具体地参考例如图4-7、12、19和21-26,固化能量118的来源116包括一个或多个固化激光器134。本段的前述主题表征本公开内容的实施例14,其中实施例14还包括上述的根据实施例11-13中任一个的主题。
包含一个或多个固化激光器134有利于使固化能量118流聚集和定向,使得固化能量118在复合零件102的制造期间可以选择性地和精确地在段120的部分124处定向。
一般地参考图1,固化能量118的来源116包括一个或多个紫外光源、红外光源、或X射线源。本段的前述主题表征本公开内容的实施例15,其中实施例15还包括上述的根据实施例11-14中任一个的主题。
包含一个或多个紫外光源、红外光源、或X射线源允许将热固性环氧树脂用于热固性-环氧-树脂组件110,该热固性-环氧-树脂组件110配置为经由来自紫外光、红外光或X射线的辐射被进一步固化。
一般地参考图1,固化能量118的来源116包括一个或多个可见光源。本段的前述主题表征本公开内容的实施例16,其中实施例16还包括上述的根据实施例11-15中任一个的主题。
包含一个或多个可见光源允许将热固性环氧树脂用于热固性-环氧-树脂组件110,该热固性-环氧-树脂组件110配置为经由来自可见光的辐射被进一步固化。
一般地参考图1,固化能量118的来源116包括热源136。本段的前述主题表征本公开内容的实施例17,其中实施例17还包括上述的根据实施例11-16中任一个的主题。
包含热源136允许将热固性环氧树脂用于热固性-环氧-树脂组件110,该热固性-环氧-树脂组件110配置为经由由热源136递送的热量被进一步固化。
一般地参考图1,热源136包括对流热源250。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还包括上述的根据实施例17的主题。
包含对流热源250允许将热固性环氧树脂用于热固性-环氧-树脂组件110,该热固性-环氧-树脂组件110配置为经由由对流递送的热量被进一步固化。
一般地参考图1,固化能量118包括热气流。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还包括上述的根据实施例18的主题。
热气流可以是进一步固化热固性-环氧-树脂组件110的有效方式,这取决于热固性-环氧-树脂组件110的具体配置。而且,热气流的产生就实施而言比例如作为系统100的一部分的固化激光器134更便宜。
一般地参考图1,热源136包括辐射热源252。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还包括上述的根据实施例17-19中任一个的主题。
包含辐射热源252允许将热固性环氧树脂用于热固性-环氧-树脂组件110,该热固性-环氧-树脂组件110配置为经由由辐射递送的热量被进一步固化。
一般地参考图1,系统100进一步包括室258。递送导向器112和进给机构104位于室258内。递送导向器112配置为沿着印刷路径122在室258内沉积连续的软线106的段120。热源136配置为加热室258。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还包括上述的根据实施例17-20的任一个的主题。
提供室258——在其内连续的软线106经由递送导向器112沉积——和加热室258以进一步固化热固性-环氧-树脂组件110可以提供经由热来固化热固性树脂组件110的有效方式,不需要在段120处需要集中的和定向的热的昂贵的和复杂的机构。
一般地参考图1和具体地参考例如图10-14、21和23,热源136包括传导热源254。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还包括上述的根据实施例17-21的任一个的主题。
包含传导热源254允许将热固性环氧树脂用于热固性-环氧-树脂组件110,其配置为在连续的软线106的段102离开递送导向器112之后经由通过传导——例如通过放置传导热源254与连续的软线106的段102的部分124直接接触——递送的热量进一步固化。
一般地参考图1和具体地参考例如图10-14、21和23,传导热源254包括电阻加热器256。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还包括上述的根据实施例22的主题。
包含电阻加热器256对于在通过系统100制造复合零件期间生成用于进一步固化热固性-环氧-树脂组件110的热量而言是有效的和廉价的选择。
一般地参考图1和具体地参考例如图10-14、21和23,系统10进一步包括压实机138,其可操作地连接至递送导向器112。压实机138配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后将压实力至少给予连续的软线106的段120的分段180。压实机138包括传导热源254。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还包括上述的根据实施例22或23的任一个的主题。
压实机138压实沿着印刷路径122已经由递送导向器112沉积的连续的软线106的相邻层。而且,压实机138与段120直接接触以给予压实力至其,并且因此可以经由传导将热量直接地递送至段120。
一般地参考图1和具体地参考例如图10-12、21和23,压实机138包括具有压实辊表面184的压实辊182,所述压实辊表面184配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后在至少连续的软线106的段120的分段180上滚动。压实辊表面184通过传导热源254加热。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还包括上述的根据实施例24的主题。
与压实机138的可选实施例相比,压实辊182可以降低在压实期间热固性-环氧-树脂组件110沿着段120的轴向移动。另外地,与压实机138的可选实施例相比,压实辊182可以提供更期望的正交的或垂直的压实力分量。
一般地参考图1和具体地参考例如图10,压实辊表面184是有纹理的。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还包括上述的根据实施例25的主题。
当压实辊表面184有纹理时,压实辊表面184给予纹理至段120或磨损段120,使其具有增加的表面积以便更好的粘附抵靠其沉积的连续的软线106的后继层。
一般地参考图1和具体地参考例如图11,压实辊表面184被成形以在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后至少给予预定的横截面形状至连续的软线106的段120的分段180。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还包括上述的根据实施例25或26的任一个的主题。
在一些应用中,给予预定的横截面形状至连续的软线106——当其通过递送导向器112沉积时——可以是期望的。
一般地参考图1和2并且具体地参考例如图13,压实机138包括具有擦具拖曳表面186的压实擦具185,所述擦具拖曳表面186配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后抵靠至少连续的软线106的段120的分段180拖曳。擦具拖曳表面186通过传导热源254加热。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还包括上述的根据实施例24的主题。
与压实机138的可选实施例相比,压实擦具185可以增加在压实期间热固性-环氧-树脂组件110沿着段120的轴向移动。
一般地参考图1和具体地参考例如图13,擦具拖曳表面186是有纹理的。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还包括上述的根据实施例28的主题。
当拖曳表面186有纹理时,拖曳表面186给予纹理至段120或磨损段120,向其提供增加的表面积以便更好的粘附抵靠其沉积的连续的软线106的后继层。
一般地参考图1和具体地参考例如图13,擦具拖曳表面186被成形以在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后给予预定的横截面形状至连续的软线106的段120。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还包括上述的根据实施例28或29的任一个的主题。
如提到的,在一些应用中,给予预定的横截面形状至连续的软线106——当其通过递送导向器112沉积时——可以是期望的。
一般地参考图1和具体地参考例如图12、21和23,压实机138朝向连续的软线106的段120的分段180偏压。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还包括上述的根据实施例24-30的任一个的主题。
通过朝向分段180偏压,压实机138给予抵靠分段180的期望的压实力。
压实机138可以朝向分段180偏压,比如通过弹簧181或其他偏压构件。
一般地参考图1和具体地参考例如图12、21和23,压实机138相对于递送导向器112是可旋转的。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还包括上述的根据实施例24-31的任一个的主题。
通过相对于递送导向器112可旋转,可以选择性地放置压实机138以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——抵靠段120的分段180给予其压实力,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图12、21和23,压实机138配置为当递送导向器112相对于表面114移动时追踪递送导向器112。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还包括上述的根据实施例24-32的任一个的主题。
通过追踪递送导向器112,选择性地放置压实机138以在分段180离开递送导向器112之后立即抵靠段120的分段180给予其压实力。
一般地参考图1和具体地参考例如图21和23,系统100进一步包括枢转臂152,其相对于递送导向器112连接使得当递送导向器112相对于表面114移动时,枢转臂152追踪递送导向器112。压实机138连接至枢转臂152。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还包含括上述的根据实施例24-33的任一个的主题。
枢转臂152提供压实机138相对于递送导向器112选择性枢转。因此,可以选择性地放置压实机138以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——抵靠段120的分段180给予其压实力,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21和23,系统100进一步包括枢转臂致动器188,其可操作地连接至枢转臂152和配置为当递送导向器112相对于表面114移动时主动地控制枢转臂152的旋转位置。该段的前述主题表征本公开内容的实施例35,其中实施例35还包括上述的根据实施例34的主题。
枢转臂致动器188提供枢转臂152的选择性枢转并且因而提供压实机138相对于递送导向器112的选择性枢转。因此,可以选择性地放置压实机138以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——抵靠段120的分段180给予其压实力,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21和23,枢转臂致动器188配置为利用递送导向器112相对于表面114的移动主动地调整枢转臂152的旋转位置。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还包括上述的根据实施例35的主题。
因此,可以选择性地和主动放置压实机138以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——抵靠段120的分段180给予其压实力,和/或反之亦然。
参考图14,压实机138包括裙部190,其连接至递送导向器112。裙部190包括裙部拖曳表面192,其被放置以在连续的软线106离开递送导向器112之后抵靠至少连续的软线106的段120的分段180拖曳。裙部拖曳表面192通过传导热源254加热。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还包括上述的根据实施例24的主题。
裙部190从递送导向器112并且周向地围绕出口206延伸。因此,不管递送导向器112相对于表面114的移动方向,和/或反之亦然,放置裙部90以当连续的软线106的段120的分段180沉积时将其压实。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括表面粗化机144,其可操作地连接至递送导向器112。表面粗化机144配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后磨损至少连续的软线106的段120的分段194。表面粗化机144包括传导热源254。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还包括上述的根据实施例22-37的任一个的主题。
表面粗化机144磨损分段194,向其提供增加的表面积以便更好地粘附抵靠其沉积的后继层。而且,表面粗化机144与段120直接接触以磨损分段194,并且因此可以经由传导将热直接地递送至段120。
一般地参考图1,表面粗化机144包括具有粗化辊表面198的粗化辊196,其配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后旋转地磨损至少连续的软线106的段120的分段194。粗化辊表面198通过传导热源254加热。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还包括上述的根据实施例38的主题。
与表面粗化机144的可选实施例相比,粗化辊196可以在其磨损期间降低热固性-环氧-树脂组件110沿着段120的轴向移动。而且,粗化辊表面198——其通过传导热源254加热并且抵靠段120滚动——可以提供有效的热传递,并且因此固化分段194。
一般地参考图1,粗化辊表面198被成形以在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后给予预定的横截面形状至连续的软线106的段120。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还包括上述的根据实施例39的主题。
在一些应用中,给予预定的横截面形状至连续的软线106——当其通过递送导向器112沉积时——可以是期望的。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,表面粗化机144包括粗化拖曳表面200,其配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后平移地磨损至少连续的软线106的段120的分段194。粗化拖曳表面200通过传导热源254加热。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还包括上述的根据实施例38的主题。
与表面粗化机144的可选实施例相比,粗化拖曳表面200可以在其磨损期间增加热固性-环氧-树脂组件110沿着段120的轴向移动。而且,拖曳表面200——其通过由传导热源254加热并且抵靠段120拖曳——可以提供有效的热传递,并且因此固化分段194。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后,表面粗化机144朝向连续的软线106的段120的分段194偏压。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还包括上述的根据实施例38-41中任一个的主题。
通过朝向分段194偏压,表面粗化机144抵靠分段194给予期望的磨损力。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,表面粗化机144相对于递送导向器122是可旋转的。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还包括上述的根据实施例38-42中任一个的主题。
通过相对于递送导向器112可旋转,可以选择性地放置表面粗化机144以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——磨损分段194,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,表面粗化机144配置为当递送导向器112相对于表面114移动时追踪递送导向器112。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还包括上述的根据实施例38-43中任一个的主题。
通过追踪递送导向器112,选择性地放置表面粗化机144以在段120离开递送导向器112之后立即磨损分段194。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括枢转臂152,其被配置使得当递送导向器112相对于表面114移动时枢转臂152追踪递送导向器112。表面粗化机144连接至枢转臂152。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还包括上述的根据实施例38-44的任一个的主题。
枢转臂152提供表面粗化机144相对于递送导向器112的选择性的旋转。因此,可以选择性地放置表面粗化机144以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——磨损分段194,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括枢转臂致动器188,其可操作地连接至枢转臂152和配置为当递送导向器112相对于表面114移动时主动地控制枢转臂152的旋转位置。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还包括上述的根据实施例45的主题。
枢转臂致动器188提供枢转臂152的选择性枢转和因此提供表面粗化机144相对于递送导向器112的选择性枢转。因此,可以选择性地放置表面粗化机144以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——磨损分段194,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,枢转臂致动器188配置为利用递送导向器112相对于表面114的移动主动地调整枢转臂152的旋转位置。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还包括上述的根据实施例46的主题。
因此,可以选择性地和主动地放置表面粗化机144以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——磨损分段194,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括压实机138。放置表面粗化机144以在由压实机138压实至少分段194之后磨损连续的软线106的段120的至少分段194。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还包括上述的根据实施例38-47中任一个的主题。
根据实施例48的系统100包括压实机138和表面粗化机144二者。通过放置表面粗化机144以在由压实机138压实之后磨损分段194,分段194的磨损不被其后续压实所阻碍或迟缓。因此,分段194的磨损具有增加的表面积以便更好的粘附抵靠其沉积的后继层。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括碎片入口202,其配置为收集利用表面粗化机144磨损至少连续的软线106的段120的分段194产生的碎片。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还包括上述的根据实施例38-48中任一个的主题。
通过碎片入口202收集由表面粗化机144磨损分段194产生的碎片避免了热固性树脂组件110的不需要的、松散的颗粒陷入连续的软线106的相邻的沉积层之间,这可能以其它方式产生复合零件102的不需要的性质。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括真空源203,其选择性地与碎片入口202连通地连接。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还包括上述的根据实施例49的主题。
真空源203通过碎片入口202从相邻的分段194抽出空气和碎片。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括枢转臂152,其相对于递送导向器112连接使得当递送导向器112相对于表面114移动时,枢转臂152追踪递送导向器112。碎片入口212可操作地连接至枢转臂152。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还包括上述的根据实施例49或50中任一个的主题。
通过连接至枢转臂152,选择性地放置碎片入口202以当递送导向器112相对于表面114移动时直接地从相邻的分段194收集碎片,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括枢转臂致动器188,其可操作地连接至枢转臂152并且配置为当递送导向器112相对于表面114移动时主动地控制枢转臂152的旋转位置。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还包括上述的根据实施例51的主题。
枢转臂致动器188——其通过主动地控制枢转臂152相对于递送导向器112的旋转位置——确保碎片入口202追踪递送导向器112,以便选择性地放置碎片入口202以当递送导向器112相对于表面114移动时收集直接地邻近于分段194的碎片,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,枢转臂致动器188配置为利用递送导向器112相对于表面114的移动主动地调整枢转臂152的旋转位置。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还包括上述的根据实施例52的主题。
枢转臂致动器188——其通过主动地调整枢转臂152相对于递送导向器112的旋转位置——确保碎片入口202追踪递送导向器112,以便选择性地放置碎片入口202以当递送导向器112相对于表面114移动时收集直接地邻近于分段194的碎片,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括加压气体出口204,其配置为利用加压气体分散碎片,所述碎片产生于通过表面粗化机144对连续的软线106的段120的粗化。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还包括上述的根据实施例38-53的任一个的主题。
通过加压气体出口204分散由表面粗化机144磨损分段194产生的碎片避免了热固性-环氧-树脂组件110的不需要的、松散的颗粒陷入连续的软线106的相邻的沉积层之间,这可能以其它方式产生复合零件102的不需要的性质。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括加压气体源205,其选择性地与加压气体出口204连通地连接。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还包括上述的根据实施例54的主题。
加压气体源205提供经由加压气体出口204递送至分段194的加压气体的来源。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括枢转臂152,其被配置使得当递送导向器112相对于表面114移动时枢转臂152追踪递送导向器112。加压气体出口204可操作地连接至枢转臂152。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还包括上述的根据实施例54或55中任一个的主题。
通过连接至枢转臂152,选择性地放置加压气体出口204以当递送导向器112相对于表面114移动时直接地从相邻的分段194收集碎片,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括枢转臂致动器188,其可操作地连接至枢转臂152和配置为当递送导向器112相对于表面114移动时主动地控制枢转臂152相对于递送导向器112的旋转位置。该段的前述主题以本公开内容的实施例57,其中实施例57还包括上述的根据实施例56的主题。
枢转臂致动器188——其通过主动地调整枢转臂152相对于递送导向器112的旋转位置——确保加压气体出口204追踪递送导向器112,以便选择性地放置加压气体出口204以当递送导向器112相对于表面114移动时分散直接地邻近于分段194的碎片,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,枢转臂致动器188配置为利用递送导向器112相对于表面114的移动主动地调整枢转臂152的旋转位置。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还包括上述的根据实施例57的主题。
枢转臂致动器188——其通过主动地调整枢转臂152相对于递送导向器112的旋转位置——确保加压气体出口204追踪递送导向器112,以便选择性地放置加压气体出口204以当递送导向器112相对于表面114移动时分散直接地邻近于分段194的碎片,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21-23,系统100进一步包括枢转臂152,其相对于递送导向器112连接使得当递送导向器112相对于表面114移动时枢转臂152追踪递送导向器112。固化能量118的来源116连接至枢转臂152。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还包括上述的根据实施例11-23中任一个的主题。
枢转臂152提供来源116相对于递送导向器112的选择性的枢转。因此,可以选择性地放置来源116以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括其相对于表面114改变方向时——递送固化能量118至段120的部分124,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21-23,系统100进一步包括枢转臂致动器188,其可操作地连接至枢转臂152和配置为当递送导向器112相对于表面114移动时主动地控制枢转臂152相对于递送导向器112的旋转位置。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还包括上述的根据实施例59的主题。
枢转臂致动器188提供枢转臂152的选择性的枢转并且因此提供来源116相对于递送导向器112的选择性的枢转。因此,可以选择性地放置来源116以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——递送固化能量118至段120的部分124,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21-23,枢转臂致动器188配置为利用递送导向器112相对于表面114的移动主动地调整枢转臂152的旋转位置。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还包括上述的根据实施例60的主题。
因此,可以选择性地和主动地放置来源116以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——递送固化能量118至段120的部分124,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21-26,固化能量118的来源116配置为当递送导向器112相对于表面114移动时追踪递送导向器112。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还包括上述的根据实施例11-61中任一个的主题。
通过追踪递送导向器112,选择性地放置来源116以在部分124离开递送导向器112之后立即递送固化能量118至段120的部分124。
一般地参考图1和具体地参考例如图6、7和19,固化能量118的来源116配置为递送固化能量118的环148,其与连续的软线106的段120交叉。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还包括上述的根据实施例11-23中任一个的主题。
当固化能量118的环148与段120交叉时,不论段120离开递送导向器112的方向如何,环148确保当递送导向器112相对于表面114移动时固化能量118被递送至部分124,和/或反之亦然。
固化能量118的环148可以通过任何适合的过程和/或结构限定。例如,参照图6,和如本文所讨论的,递送导向器112可以包括固化能量通道146,和固化能量118的来源116可以配置为通过固化能量通道146递送固化能量118使得固化能量118限定环148。另外地或可选地,参照图19,也如本文所讨论的,能量源116可以包括至少一个检流计镜定位(mirror-positioning)系统150,其配置为递送固化能量118的环148至段120的部分124。
一般地参考图1和具体地参考例如图5-7,递送导向器112进一步包括线通道154和固化能量通道146,连续的软线106通过线通道154被递送至印刷路径122。固化能量118的来源116配置为通过固化能量通道146将固化能量118至少递送至连续的软线106的段120的部分124。固化能量通道146光学地与线通道154隔离。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还包括上述的根据实施例11-23和63中任一个的主题。
当连续的软线106离开递送导向器112时,根据实施例64的系统提供固化能量118至部分124的精确的方向。而且,通过与导向器线通道154光学地隔离,当固化能量118以光的形式时,在连续的软线106离开递送导向器112之前,固化能量通道146限制固化能量118与连续的软线106接触。
根据实施例64(参考例如图6),固化能量通道146可以环绕导向器线通道154并且可以具有围绕导向器线通道154的导向器出口206的圆形出口,使得固化能量118从固化能量通道146离开导致固化能量118的环148,比如根据本文中实施例63。
一般地参考图1和具体地参考例如图19,固化能量118的来源116不配置为与递送导向器112一起移动。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还包括上述的根据实施例11-23中任一个的主题。
系统100的这样的实施例可以提供与递送导向器112相关联的较不笨重的(lesscumbersome)部件,使得递送导向器112相对于表面114更加容易地进行微移动和转动、或角度改变,和/或反之亦然,比如基于正在制造的复合零件102的配置和其期望的性质。
图19提供系统100的实施例,其中能量源116包括两个检流计镜定位系统150,当递送导向器112相对于表面114移动时,其相对于递送导向器112是静止的,但是当它离开递送导向器112时,检流计镜定位系统150配置为递送固化能量118至连续的软线106的段120的部分124。
一般地参考图1和具体地参考例如图19,固化能量118的来源116包括至少一个检流计镜定位系统150,其配置为响应于递送导向器112相对于表面114的移动将固化能量118至少递送至连续的软线106的段102的部分124。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还包括上述的根据实施例11-16中任一个的主题。
换句话说,当连续的软线106离开递送导向器112时,一个或多个检流计镜定位系统150可以主动地将固化能量118引导至段120的部分124处。
一般地参考图1和具体地参考例如图4,固化能量118的来源116配置为当第一层140的至少一部分抵靠表面114由递送导向器112沉积时,部分地固化连续的软线106的段120的第一层140,并且当第二层142抵靠第一层140由递送导向器112沉积时,进一步固化第一层140和部分地固化第二层142。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还包括上述的根据实施例11-66的任一个的主题。
通过当第一层140沉积时仅部分地固化第一层140,第一层140可保持发粘或者粘性,从而当第二层142抵靠第一层140沉积时,促进第二层142粘附第一层140。然后,当第二层142部分固化时,第一层140进一步固化,以便抵靠第二层142沉积后继层,等等。
通过进一步固化第一层140,意味着第一层140可以完全固化或不完全固化。例如,在一些应用中,复合零件102在通过系统100制造期间的不完全固化可以是期望的以允许在整体的复合零件102完全固化前对复合零件102进行后续加工,比如独立于系统100的过程。例如,复合零件102可以被烧制、加热、和/或放置在高压釜中,以便最终固化。
一般地参考图1和具体地参考例如图10-14、21和23,系统100进一步包括压实机138,其可操作地连接至递送导向器112。压实机138配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后,将压实力至少给予连续的软线106的段120的分段180。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还包括上述的根据实施例1-10中任一个的主题。
压实机138压实沿着印刷路径122已经由递送导向器112沉积的连续的软线106的相邻层。
一般地参考图1和具体地参考例如图10-12、21和23,压实机138包括具有压实辊表面184的压实辊182,所述压实辊表面184配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后在至少连续的软线106的段120的分段180上滚动。该段的前述主题表征本公开内容的实施例69,其中实施例69还包括上述的根据实施例68的主题。
与压实机138的可选实施例相比,压实辊182可以降低在压实期间热固性-环氧-树脂组件110沿着段120的轴向移动。另外地,与压实机138的可选实施例相比,压实辊182可以提供更期望的正交的、或垂直的压实力分量。
一般地参考图1和具体地参考例如图10,压实辊表面184是有纹理的。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还包括上述的根据实施例69的主题。
当压实辊表面184有纹理时,压实辊表面184给予纹理至段120或磨损段120,使其具有增加的表面积,以便更好的粘附抵靠其沉积的连续的软线106的后继层。
一般地参考图1和具体地参考例如图11,压实辊表面184被成形以在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后将预定的横截面形状至少给予连续的软线106的段120的分段180。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还包括上述的根据实施例69或70中任一个的主题。
在一些应用中,给予连续的软线106预定的横截面形状——当其由递送导向器112沉积时——可以是期望的。
一般地参考图1和具体地参考例如图13,压实机138包括具有擦具拖曳表面186的压实擦具185,所述擦具拖曳表面186配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后配置为抵靠至少连续的软线106的段120的分段180拖曳。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还包括上述的根据实施例68的主题。
与压实机138的可选实施例相比,压实擦具185可以增加在压实期间热固性-环氧-树脂组件110沿着段120的轴向移动。
一般地参考图1和具体地参考例如图13,擦具拖曳表面186是有纹理的。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还包括上述的根据实施例72的主题。
当拖曳表面186有纹理时,拖曳表面186给予纹理至段120或磨损段120,使其具有增加的表面积,以便更好的粘附抵靠其沉积的连续的软线106的后继层。
一般地参考图1和具体地参考例如图13,擦具拖曳表面186被成形以在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后给予预定的横截面形状至连续的软线106的段120。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还包括上述的根据实施例72或73中任一个的主题。
如提及的,在一些应用中,给予连续的软线106预定的横截面形状——当其由递送导向器112沉积时——可以是期望的。
一般地参考图1和具体地参考例如图12、21和23,压实机138朝向连续的软线106的段120的分段180偏压。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还包括上述的根据实施例68-74的任一个的主题。
通过朝向分段180偏压,压实机138给予抵靠分段180的期望的压实力。
压实机138可以朝向分段180偏压,比如通过弹簧181或其他偏压构件。
一般地参考图1和具体地参考例如图12、21和23,压实机138相对于递送导向器112是可旋转的。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还包括上述的根据实施例68-75的任一个的主题。
通过相对于递送导向器112可旋转,可以选择性地放置压实机138以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括其相对于表面114——改变方向时抵靠段120的分段180给予其压实力,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图12、21和23,压实机138配置为当递送导向器112相对于表面114移动时追踪递送导向器112。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还包括上述的根据实施例68-76中任一个的主题。
通过追踪递送导向器112,选择性地放置压实机138以在分段180离开递送导向器112之后立即抵靠段120的分段180给予其压实力。
一般地参考图1和具体地参考例如图21和23,系统100进一步包括枢转臂152,其相对于递送导向器112连接使得递送导向器112相对于表面114移动时,枢转臂152追踪递送导向器112。压实机138连接至枢转臂152。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还包括上述的根据实施例68-77中任一个的主题。
枢转臂152提供压实机138相对于递送导向器112的选择性的枢转。因此,选择性地放置压实机138以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——抵靠段120的分段180给予其压实力,和或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21和23,系统100进一步包括枢转臂致动器188,其可操作地连接至枢转臂152和配置为当递送导向器112相对于表面114移动时主动地控制枢转臂152相对于的递送导向器112的旋转位置。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还包括上述的根据实施例78的主题。
枢转臂致动器188提供枢转臂152的选择性的枢转并且因而提供压实机138相对于递送导向器112的选择性的枢转。因此,可以选择性地放置压实机138以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——抵靠段120的分段180给予其压实力,和或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21和23,枢转臂致动器188配置为利用递送导向器112相对于表面114的移动主动地调整枢转臂152的旋转位置。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还包括上述的根据实施例79的主题。
因此,可以选择性地和主动地放置压实机138以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——抵靠段120的分段180给予其压实力,反之亦然。
参考图14,压实机138包括裙部190,其连接至递送导向器112。裙部190包括裙部拖曳表面192,其被放置以在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后抵靠至少连续的软线106的段120的分段180拖曳。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还包括上述的根据实施例68的主题。
裙部190从递送导向器112并且周向地围绕出口206延伸。因此,不管递送导向器112相对于表面114的移动方向,和/或反之亦然,放置裙部190以当连续的软线106的段120的分段180沉积时将其压实。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括表面粗化机144,其可操作地连接至递送导向器112。表面粗化机144配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后磨损至少连续的软线106的段120的分段194。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还包括上述的根据实施例1-10和68-81的任一个的主题。
表面粗化机144磨损分段194,使其表面积增加,以便更好的粘附抵靠其沉积的后继层。
一般地参考图1,表面粗化机144包括具有粗化辊表面198的粗化辊196,其配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后旋转地磨损至少连续的软线106的段120的分段194。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还包括上述的根据实施例82的主题。
与表面粗化机144的可选实施例相比,粗化辊196可以在其磨损期间降低热固性-环氧-树脂组件110沿着段120的轴向移动。而且,粗化辊表面198——其通过传导热源254加热并且抵靠段120滚动——可以提供分段194的有效的热传递,并且因此固化分段194。
一般地参考图1,粗化辊表面198被成形以在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后给予预定的横截面形状至连续的软线106的段120。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还包括上述的根据实施例83的主题。
在一些应用中,给予连续的软线106预定的横截面形状——当其由递送导向器112沉积时——可以是期望的。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,表面粗化机144包括粗化拖曳表面200,其配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后平移地磨损至少连续的软线106的段120的分段194。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还包括上述的根据实施例82的主题。
与表面粗化机144的可选实施例相比,粗化拖曳表面200可以在其磨损期间增加热固性-环氧-树脂组件110沿着段120的轴向移动。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后,表面粗化机144朝向连续的软线106的段120的分段194偏压。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还包括上述的根据实施例82-85中任一个的主题。
通过朝向分段194偏压,表面粗化机144抵靠分段194给予期望的磨损力。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,表面粗化机144相对于递送导向器122是可旋转的。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还包括上述的根据实施例82-86中任一个的主题。
通过相对于递送导向器112可旋转,可以选择性地放置表面粗化机144以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——磨损分段194,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,表面粗化机144配置为当递送导向器112相对于表面114移动时追踪递送导向器112。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还包括上述的根据实施例82-87中任一个的主题。
通过追踪递送导向器112,选择性地放置表面粗化机144以在段120离开递送导向器112之后立即磨损分段194。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括枢转臂152,其被配置使得当递送导向器112相对于表面114移动时枢转臂152追踪递送导向器112。表面粗化机144连接至枢转臂152。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还包括上述的根据实施例82-88中任一个的主题。
通过追踪递送导向器112,选择性地放置表面粗化机144以在段120离开递送导向器112之后立即磨损分段194。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括枢转臂致动器188,其可操作地连接至枢转臂152和配置为当递送导向器112相对于表面114移动时主动地控制枢转臂152相对于递送导向器112的旋转位置。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还包括上述的根据实施例89的主题。
枢转臂致动器188提供枢转臂152的选择性枢转并且因而提供表面粗化机144相对于递送导向器112的选择性枢转。因此,可以选择性地放置表面粗化机144以当递送导向器112相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——磨损分段194,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,枢转臂致动器188配置为利用递送导向器112相对于表面114的移动主动地调整枢转臂152的旋转位置。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还包括上述的根据实施例90的主题。
因此,可以选择性地和主动地放置表面粗化机144以当递送导向器122相对于表面114移动时——包括当其相对于表面114改变方向时——磨损分段194,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括压实机138。放置表面粗化机144以在至少分段194被压实机138压实之后,磨损至少连续的软线106的段120的分段194。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还包括上述的根据实施例82-91的任一个的主题。
根据实施例48的系统100包括压实机138和表面粗化机144二者。通过具有在由压实机138压实之后放置的表面粗化机144以磨损分段194,分段194的磨损不被其随后的压实所阻碍或迟缓。因此,分段194的磨损具有增加的表面积,以便更好的粘附抵靠其沉积的后继层。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括碎片入口202,其配置为收集利用表面粗化机144磨损至少连续的软线106的段120的分段194产生的碎片。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还包括上述的根据实施例82-92中任一个的主题。
通过碎片入口202收集由表面粗化机144磨损分段194产生的碎片避免了热固性-环氧-树脂组件110的不需要的、松散的颗粒陷入连续的软线106的相邻的沉积层之间,这可能以其它方式产生复合零件102的不需要的性质。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括真空源203,其选择性地与碎片入口202连通地连接。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还包括上述的根据实施例93的主题。
真空源203通过碎片入口202从相邻的分段194抽出空气和碎片。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括枢转臂152,其相对于递送导向器112连接使得当递送导向器112相对于表面114移动时,枢转臂152追踪递送导向器112。碎片入口212可操作地连接至枢转臂152。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还包括上述的根据实施例93或94中任一个的主题。
通过连接至枢转臂152,选择性地放置碎片入口202以当递送导向器112相对于表面114移动时直接地从相邻的分段194收集碎片,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括枢转臂致动器188,其可操作地连接至枢转臂152和配置为当递送导向器112相对于表面114移动时主动地控制枢转臂152相对于递送导向器112的旋转位置。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还包括上述的根据实施例95的主题。
枢转臂致动器188——其通过主动地控制枢转臂152相对于递送导向器112的旋转位置——确保碎片入口202追踪递送导向器112,以便选择性地放置碎片入口202以当递送导向器112相对于表面114移动时收集直接地邻近于分段194的碎片,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,枢转臂致动器188配置为利用递送导向器112相对于表面114的移动主动地调整枢转臂152的旋转位置。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还包括上述的根据实施例96的主题。
枢转臂致动器188——其通过主动地调整枢转臂152相对于递送导向器112的旋转位置——确保碎片入口202追踪递送导向器112,以便选择性地放置碎片入口202以当递送导向器112相对于表面114移动时收集直接地邻近于分段194的碎片,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括加压气体出口204,其配置为利用加压气体分散碎片,所述碎片产生于通过表面粗化机144对连续的软线106的段120的粗化。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还包括上述的根据实施例82-97中任一个的主题。
通过加压气体出口204分散由表面粗化机144磨损分段194产生的碎片避免了热固性-环氧-树脂组件110的不需要的、松散的颗粒陷入连续的软线106的相邻的沉积层之间,这可能以其它方式产生复合零件102的不需要的性质。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括加压气体源205,其选择性地与加压气体出口204连通地连接。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还包括上述的根据实施例98的主题。
加压气体源205提供经由加压气体出口204递送至分段194的加压气体的来源。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括枢转臂152,其被配置使得当递送导向器112相对于表面114移动时枢转臂152追踪递送导向器112。加压气体出口204可操作地连接至枢转臂152。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还包括上述的根据实施例98或99的任一个的主题。
通过连接至枢转臂152,选择性地放置加压气体出口204以当递送导向器112相对于表面114移动时直接地从相邻的分段194收集碎片,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,系统100进一步包括枢转臂致动器188,其可操作地连接至枢转臂152和配置为当递送导向器112相对于表面114移动时主动地控制枢转臂152的旋转位置。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还包括上述的根据实施例100的主题。
枢转臂致动器188——其通过主动地控制枢转臂152相对于递送导向器112的旋转位置——确保加压气体出口204追踪递送导向器112,以便选择性地放置加压气体出口204以当递送导向器112相对于表面114移动时分散直接地邻近于分段194的碎片,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图21,枢转臂致动器188配置为利用递送导向器112相对于表面114的移动主动地调整枢转臂152的旋转位置。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还包括上述的根据实施例101的主题。
枢转臂致动器188——其通过主动地调整枢转臂152相对于递送导向器112的旋转位置——确保加压气体出口204追踪递送导向器112,以便选择性地放置加压气体出口204以当递送导向器112相对于表面114移动时分散直接地邻近于分段194的碎片,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图8和21-27,进给机构104连接至递送导向器112。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还包括上述的根据实施例1-102中任一个的主题。
使进给机构104连接至递送导向器112有利于进给机构104能够可操作地推动连续的软线106通过递送导向器112。
一般地参考图1和具体地参考例如图8和21-27,递送导向器112自进给机构104延伸。该段的前述主题表征本公开内容的实施例104,其中实施例104还包括上述的根据实施例1-103中任一个的主题。
通过自进给机构104延伸,可以放置递送导向器112以便沿着印刷路径122在期望的位置选择性的沉积连续的软线106。
一般地参考图1和具体地参考例如图8和27-29,递送导向器112包括通过其将连续的软线106递送至印刷路径122的线通道154。递送导向器112的线通道154具有入口170。进给机构104配置为推动连续的软线106通过线通道154。进给机构104包括支撑框架156和相对辊157,其具有各自的转动轴159。相对辊157可旋转地连接至支撑框架156。相对辊157配置为接合连续的软线106的相对侧。相对辊157配置为选择性地旋转以推动连续的软线106通过线通道154。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还包括上述的根据实施例1-104中任一个的主题。
支撑框架156为进给机构104的组件部分——包括相对辊157——提供支撑。相对辊157,当选择性地旋转时,以摩擦地接合连续的软线106,从而在相对辊157之间进给它并且推动它进入入口170并通过线通道154。
一般地参考图8和具体地参考例如图27和28,相对辊157彼此接触。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还包括上述的根据实施例105的主题。
相对辊157之间的接触可以确保相对辊157一起滚动,并且当连续的软线106在辊之间拉延时,避免给予不均匀扭矩,该不均匀扭矩将使连续的软线106弯曲或者以其它方式产生至连续的软线106的内部弯曲的偏压。另外地或可选地,相对辊157之间的接触可以允许仅相对辊157中的一个被马达直接地驱动,同时由于与驱动的辊接合,相对辊157的另一个简单地旋转。
一般地参考图8和具体地参考例如图27和28,相对辊157中的每一个包括圆周槽161,其配置为接触连续的软线106的一部分。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还包括上述的根据实施例105或106的任一个的主题。
在相对辊157的每一个中包含圆周槽161从而产生连续的软线106可以通过其延伸的通道并且在相对辊157和连续的软线106之间提供更大的接触表面积,从而促进将连续的软线106推动进入入口170和通过线通道154。
一般地参考8和具体地参考例如图27和28,相对辊157中的一个包括圆周槽161,其配置为接触连续的软线106。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还包括上述的根据实施例105或106中任一个的主题。
与实施例107一样,包含一个圆周槽161产生连续的软线106可以通过其延伸的通道并且在相对辊157和连续的软线106之间提供更大的接触表面积,从而促进推动连续的软线106进入入口170并通过线通道154。
一般地参考图1和具体地参考例如图27和28,相对辊157的尺寸是不同的。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还包括上述的根据实施例105-108中任一个的主题。
不同尺寸的相对辊157可以允许进给机构104的有效的包装。另外地或可选地,不同尺寸的相对辊157可以提供驱动辊158和从动辊160之间期望的扭矩传递。
一般地参考图1和具体地参考例如图8,相对辊157的尺寸相同。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还包括上述的根据实施例105-108中任一个的主题。
相同尺寸的相对辊157可以允许进给机构104的有效的包装。另外地或可选地,相同尺寸的相对辊157可以提供驱动辊158和从动辊160之间期望的扭矩传递。
一般地参考图1和具体地参考例如图8和21-29,进给机构104进一步包括马达162,其可操作地连接至相对辊157中的至少一个并且配置为选择性地使相对辊157中的至少一个旋转。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还包括上述的根据实施例105-110的任一个的主题。
马达162提供用于使进给机构104的相对辊157旋转的动力,以推动连续的软线106通过递送导向器112。
一般地参考图1和具体地参考例如图8和27-29,相对辊157包含驱动辊158——其可操作地连接至马达162,和从动辊160——其朝向驱动辊158偏压以可操作地接合连续的软线106的相对侧。该段的前述主题表征本公开内容的实施例112,其中实施例112还包括上述的根据实施例111的主题。
通过使从动辊160朝向驱动辊158偏压,从动辊160不必直接地由进给机构104的马达驱动以推动连续的软线106通过递送导向器112。相反,从动辊160通过与驱动辊158接合和/或通过与连续的软线106——其又与驱动辊158接合——接合的从动辊160而旋转。
从动辊160可以通过偏压构件164朝向驱动辊158偏压,所述偏压构件164可以是弹簧,比如螺旋弹簧。
一般地参考图1和具体地参考例如图8和27-29,进给机构104进一步包括摇臂169。摇臂169被枢转地连接至支撑框架156。从动辊160旋转地连接至摇臂169。摇臂169相对于支撑框架156偏压使得从动辊160朝向驱动辊158偏压。摇臂169配置为选择性地使从动辊160枢转远离驱动辊158。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还包括上述的根据实施例112的主题。
摇臂169为使用者提供结构以抵靠偏压构件164的偏压接合和枢转从动辊160远离驱动辊158。因此,使用者可以选择性地使从动辊160枢转以促进比如在系统100的最初设立期间在相对辊157之间最初插入连续的软线106,和/或在复合零件102的制造期间改变连续的软线106。
如本文所使用,“偏压”意思是连续地施加力,其可能或可能不具有恒定的大小。
一般地参考图1和具体地参考例如图27-29,进给机构104进一步包括摇臂调节器171,其配置为选择性地调节施加至摇臂169的力以使从动辊160朝向驱动辊158偏压。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还包括上述的根据实施例113的主题。
摇臂调节器171允许使用者选择性地调节从动辊160朝向驱动辊158的偏压力并且因此调节施加至相对辊157之间的连续的软线106的力。例如,与可以由系统100使用的连续的软线106的不同配置和/或不同尺寸的不同材料性质相关,不同大小的力促进系统100的操作。
一般地参考图1和具体地参考例如图8、27和28,递送导向器112进一步包括第一端部163、第二端部165和第一端部163与第二端部165之间的接合处167。第一端部163被成形以与相对辊157的一个互补并且第二端部165被成形以与相对辊157的另一个互补。该段的前述主题表征本公开内容的实施例115,其中实施例115还包括上述的根据实施例105-114中任一个的主题。
使第一端部163和第二端部165与相对辊157互补,可以放置递送导向器112与相对辊157极为靠近。因此,当进给机构104推动连续的软线106进入并通过递送导向器112时,连续的软线106不太可能隆起、扭结、阻塞或以其它方式从进给机构104错误进给(mis-feed)到递送导向器112。
参考图8,接合处167和平面173——包括相对辊157的各自的转动轴159——之间的最短距离D小于相对辊157中最小的一个的半径。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还包括上述的根据实施例115的主题。
再次,使递送导向器112与相对辊157极为靠近,比如接合处167在平面173的距离D内,连续的软线106可以可操作地被推动进入和通过递送导向器112。
一般地参考图1和具体地参考例如图8、27和28,接合处167包括边缘(edge)。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还包括上述的根据实施例115或116中任一个的主题。
当接合处167包括边缘时,可以放置边缘与相对辊157之间的界面和相对辊157与连续的软线106之间的界面极为靠近。
在一些实施例中,边缘可以是线性的。在一些实施例中,边缘可以是锐边。在一些实施例中,边缘可以是圆边。
一般地参考图1和具体地参考例如图8、27和28,进给机构104进一步包括刮板172,其与相对辊157中的至少一个接触以当相对辊157旋转以选择性地平移连续的软线106进而推动连续的软线106通过线通道154时,移除通过相对辊157和连续的软线106之间的接合产生的热固性-环氧-树脂组件110的残留物。该段的前述主题表征本公开内容的实施例118,其中实施例118还包括上述的根据实施例105-117中任一个的主题。
刮板172从相对辊157移除热固性树脂组件110的残留物以确保树脂不在相对辊157上积累并阻碍进给机构104的操作。
刮板172可采用任何适合的形式以可操作地从相对辊157或移除或刮除树脂。例如,参考图27和28,刮板172可以是矩形的或其他突出部分,其延伸极为靠近相对辊157中的一个,比如在3mm、2mm、1mm、0.5mm内,或延伸以物理地接合相对辊157中的一个。更具体而言,如在图27和28中可见,刮板172可延伸相邻于其中相对辊接合连续的软线106的相对辊157的区域。
参考图9,至少一个相对辊157包括圆周槽161,其配置为接触连续的软线106。刮板172包括突出部分175,其配置为当相对辊157旋转以选择性地平移连续的软线106进而推动连续的软线106通过线通道154时,从圆周槽161移除通过圆周槽161和连续的软线106之间的接合而产生的热固性树脂组件110的残留物。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还包括上述的根据实施例118的主题。
在包括圆周槽161的相对辊157的实施例中,具有在其中延伸的突出部分175的刮板172有利于刮除或移除通过相对辊157和连续的软线106之间的接合产生的热固性-环氧-树脂组件110的任何残留物。
一般地参考图1和具体地参考例如图8、27和28,进给机构104进一步包括连接至支撑框架156的收集储罐174。收集储罐174配置为收集由刮板172移除的热固性-环氧-树脂组件110的残留物。该段的前述主题表征本公开内容的实施例120,其中实施例120还包括上述的根据实施例118或119中任一个的主题。
如提到的,收集储罐174收集由刮板172移除的残留物。因此,残留物不干扰进给机构104的其他组分,并且不产生阻碍制造复合零件102的不需要的颗粒。而且,使用者可以选择性的排空收集储罐174,比如当完成由系统100执行的方法时或在由系统100执行的方法结束时。
一般地参考图1和具体地参考例如图15-18、21、30和31,递送导向器112包括连续的软线106通过其被递送至印刷路径122的线通道154并且线通道154包括出口206。系统100进一步包括切割机208,其配置为选择性地切割邻近于出口206的连续的软线106。该段的前述主题表征本公开内容的实施例121,其中实施例121还包括上述的根据实施例1-120中任一个的主题。
包含切割机208允许选择性的停止和开始通过递送导向器112递送连续的软线106。通过使切割机208配置为切割邻近于出口206的连续的软线106,连续的软线106可以在被固化能量118至少部分固化之前被切割,并且同时连续的软线106还没有与连续的软线106的先前的沉积层接触,和可选地抵靠其压实。换句话说,允许切割机208进入连续的软线106的整个圆周。
一般地参考图1和具体地参考例如图15-17、21、30和31,切割机208包括至少一个刀刃210,其相对于递送导向器112可移动。该段的前述主题表征本公开内容的实施例122,其中实施例122还包括上述的根据实施例121的主题。
一般地参考图1和具体地参考例如图15,切割机208是可变隔膜212。该段的前述主题表征本公开内容的实施例123,其中实施例123还包括上述的根据实施例121或122中任一个的主题。
可变隔膜212能够从连续的软线106的多侧切割连续的软线106。因此,与可以以其它方式由切割机208的其它实施例引起的变形相比,由切割机208引起的连续的软线106的横截面轮廓的变形较小。
一般地参考图1和具体地参考例如图15和17,切割机208放置在递送导向器112内。该段的前述主题表征本公开内容的实施例124,其中实施例124还包括上述的根据实施例121-123中任一个的主题。
将切割机208放置在递送导向器112内提供了系统100的紧凑装配,使得切割机208不阻碍递送导向器相对于表面114的移动,和/或反之亦然。
一般地参考图1和具体地参考例如图18,切割机208包括激光切割机213。该段的前述主题表征本公开内容的实施例125,其中实施例125还包括上述的根据实施例121的主题。
使用激光切割机213切割连续的软线106有助于在复合零件102的制造期间在期望的位置处精确的切割连续的软线106。
一般地参考图1和具体地参考例如图18,切割机208进一步包括至少一个检流计镜定位系统214,其配置为引导激光切割机213选择性地切割邻近于出口206的连续的软线106。该段的前述主题表征本公开内容的实施例126,其中实施例126还包括上述的根据实施例125的主题。
换句话说,当连续的软线106离开递送导向器112时,一个或多个检流计镜定位系统214可以主动地引导激光切割机213至连续的软线106。
一般地参考图1和具体地参考例如图20,系统100进一步包括驱动部件216,其可操作地至少连接至递送导向器112或表面114的至少一个,并且配置为相对于另一个可操作地和选择性地移动递送导向器112或表面114的至少一个。该段的前述主题表征本公开内容的实施例127,其中实施例127还包括上述的根据实施例1-126中任一个的主题。
驱动部件216促进递送导向器112和表面114之间的相对移动,使得当连续的软线106经由递送导向器112沉积时,复合零件102由连续的软线106制造。
一般地参考图1和具体地参考例如图20,驱动部件216包括X轴驱动217、Y轴驱动219和Z轴驱动215,其至少一个可操作地连接至递送导向器112或表面114中的至少一个。该段的前述主题表征本公开内容的实施例128,其中实施例128还包括上述的根据实施例127的主题。
根据实施例128的系统提供递送导向器112和表面114之间的三维相对移动。
参考图1,驱动部件216包括机械臂218。该段的前述主题表征本公开内容的实施例129,其中实施例129还包括上述的根据实施例127或128中任一个的主题。
使用机械臂218以可操作地和选择性地相对于表面114移动递送导向器112和/或反之亦然允许多个自由度和制造复杂的三维复合零件102。
一般地参考图1和具体地参考例如图20,驱动部件216配置为可操作地和选择性地相对于另一个三维正交地移动递送导向器112或表面114中的至少一个。该段的前述主题表征本公开内容的实施例130,其中实施例130还包括上述的根据实施例127-129中任一个的主题。
根据实施例130的系统可以三维地制造复合零件102。
一般地参考图1和具体地参考例如图20,驱动部件216配置为利用相对于彼此的至少三个自由度可操作地和选择性地三维地移动递送导向器112或表面114中的至少一个。该段的前述主题表征本公开内容的实施例131,其中实施例131还包括上述的根据实施例127-129中任一个的主题。
根据实施例131的系统可以制造复杂的三维复合零件102。
一般地参考图1和36,驱动部件216配置为利用相对于彼此的至少六个自由度可操作地和选择性地三维地移动递送导向器112或表面114中的至少一个。该段的前述主题表征本公开内容的实施例132,其中实施例132还包括上述的根据实施例127-129中任一个的主题。
根据实施例132的系统可以制造复杂的三维复合零件102。
一般地参考图1和36,驱动部件216配置为利用相对于彼此的至少九个自由度可操作地和选择性地三维地移动递送导向器112或表面114中的至少一个。该段的前述主题表征本公开内容的实施例133,其中实施例133还包括上述的根据实施例127-129中任一个的主题。
根据实施例133的系统可以制造复杂的三维复合零件102。
一般地参考图1和具体地参考例如图36,驱动部件216配置为利用相对于彼此的至少十二个自由度可操作地和选择性地三维地移动递送导向器112或表面114中的至少一个。该段的前述主题表征本公开内容的实施例134,其中实施例134还包括上述的根据实施例127-129中任一个的主题。
根据实施例134的系统可以制造复杂的三维复合零件102。
参照图36,呈现了根据实施例134的示意图,其中线性平移元件290和转动元件292在递送导向器112和表面114之间提供了十二个自由度,并且其中控制器294可操作地连通地连接至线性平移元件290和转动元件292。
参考图1,系统100进一步包括保护气出口220,其配置为在段120离开递送导向器112之后通过将保护气221递送至连续的软线106的段120至少部分地保护连续的软线106的段120免受氧化。该段的前述主题表征本公开内容的实施例135,其中实施例135还包括上述的根据实施例1-134中任一个的主题。
包含保护气出口220和从其递送保护气221至段120限制了连续的软线106在进一步固化之前的氧化和/或在通过来源116进一步固化期间的氧化。
参考图1,系统100进一步包括保护气源222,其选择性地与保护气出口220连通地连接。该段的前述主题表征本公开内容的实施例136,其中实施例136还包括上述的根据实施例135的主题。
保护气源222提供经由保护气出口220递送至段120的保护气221的来源。
参考图1,系统100进一步包括枢转臂152,其相对于递送导向器112连接使得当递送导向器112或表面114中的至少一个相对于彼此移动时枢转臂152追踪递送导向器112。保护气出口220可操作地连接至枢转臂152。该段的前述主题表征本公开内容的实施例137,其中实施例137还包括上述的根据实施例135或136中任一个的主题。
通过连接至枢转臂152,选择性地放置保护气出口220以当递送导向器112相对于表面114移动时,递送保护气221至段120,和/或反之亦然。
参考图1,系统100进一步包括缺陷检测器224,其配置为在连续的软线106的段120离开递送导向器112之后检测连续的软线106的段120中的缺陷。该段的前述主题表征本公开内容的实施例138,其中实施例138还包括上述的根据实施例1-137中任一个的主题。
检测段120中的缺陷允许在复合零件102的完成之前选择性的废弃(scrap)具有缺陷的复合零件102。因此,可以浪费更少的材料。而且,以其它方式将隐藏于各种类型的缺陷检测器的视野之外的缺陷可以在连续的软线106的后继层将缺陷遮掩或隐藏在视野外之前被缺陷检测器224检测。
参考图1,缺陷检测器224包括光学检测器226或超声波检测器227。该段的前述主题表征本公开内容的实施例139,其中实施例139还包括上述的根据实施例138的主题。
在一些应用中,光学检测器226可以很好地适合于检测连续的软线106的段120中的缺陷。在一些应用中,超声波检测器227可以很好地适合于检测连续的软线106的段120中的缺陷。
参考图1,缺陷检测器224包括照相机228。该段的前述主题表征本公开内容的实施例140,其中实施例140还包括上述的根据实施例138的主题。
照相机228可以很好地适合于检测连续的软线106的段120中的缺陷。
参考图1,系统100进一步包括控制器230和固化能量118的一个或多个来源116;连续的软线106的起源126;枢转臂致动器188;压实机138;表面粗化机144;马达162;碎片入口202;真空源203,其与碎片入口202选择性地连通地连接;加压气体出口204;加压气体源205,其与加压气体出口204选择性地连通地连接;切割机208;驱动部件216;保护气出口220;保护气源222,其与保护气出口220选择性地连通地连接;和缺陷检测器224。控制器230被编程为选择性地操作下列的一个或多个:递送导向器112、进给机构104、固化能量118的来源116、连续的软线106的起源126、枢转臂致动器188、压实机138、表面粗化机144、马达162、真空源203、加压气体源205、切割机208、驱动部件216、保护气源222或缺陷检测器224。该段的前述主题表征本公开内容的实施例141,其中实施例141还包括上述的根据实施例1-140中任一个的主题。
控制器230控制系统100的各种组件部分的操作。例如,可以控制递送导向器112和/或表面114相对于彼此的精确移动以制造期望的三维复合零件102。通过枢转臂致动器188精确的枢转枢转臂152可以被控制以通过压实机138精确地递送压实力,以精确地递送固化能量118,以通过表面粗化机144精确地磨损连续的软线106,等等。另外地,各种组件部分的操作可以在复合零件102的制造期间通过控制器230选择性地开始和停止以产生期望性质和配置的复合零件102。
在图1中,控制器230和系统100的各种组件部分之间的连通由闪电形状(lightning bolt)示意性地展示。这样的连通事实上可以是有线的和/或无线的。
控制器230可以包括任何适合的结构,其可以被改造、配置、设计、构造、和/或编程为自动地控制系统100的至少一部分的操作。作为说明性、非排他性的实施例,控制器230可以包括和/或是电子控制器、专用控制器、特定用途控制器、个人计算机、显示装置、逻辑装置、和/或存储装置。此外,可以编程控制器230以执行一种或多种算法以自动地控制系统100的操作。这可以包括如下算法:其可以基于本文公开的方法300和400和/或可以使得控制器230引导系统100以执行本文公开的方法300和400。
一般地参考图1和具体地参考例如图20,系统100进一步包括支撑进给机构104和表面114的框架232。该段的前述主题表征本公开内容的实施例142,其中实施例142还包括上述的根据实施例1-141中任一个的主题。
框架232在结构上支撑进给机构104和表面114使得进给机构104可以可操作地和选择性地相对于表面114移动递送导向器112,和/或反之亦然。
一般地参考图1,热固性-环氧-树脂组件110配置为在大约20℃和大约30℃之间的温度下在大于5分钟的时期内固化或在高于150℃的温度下在少于5秒的时期内固化。该段的前述主题表征本公开内容的实施例143,其中实施例143还包括上述的根据实施例1-142中任一个的主题。
各种热固性环氧树脂可用于热固性-环氧-树脂组件110,并且可以基于在完全固化之前期望的性质、在完全固化之后期望的性质、期望的固化性质中的一种或多种进行选择,比如基于完全固化需要的时间长度和/或温度等选择。实施例143中陈述的实施例是说明性的和非排他性的,并且热固性-环氧-树脂组件110的其它配置可以与系统100一起使用。
一般地参考图1,阈值温度不高于20℃、15℃、10℃、5℃、0℃、-50℃、-100℃、-150℃、-200℃、-200--100℃、-100-0℃、-50-5℃、5-20℃、5-15℃或5-10℃。该段的前述主题表征本公开内容的实施例144,其中实施例144还包括上述的根据实施例1-143中任一个的主题。
可以基于用于热固性-环氧-树脂组件110的热固性环氧树脂选择与系统100和冷却系统234相关联的阈值温度,和实施例144中陈述的实施例是说明性的和非排他性的。
参考例如图1、2、3、8和20-23和具体地参考图32,公开了增材制造复合零件102的方法300。方法300包括(方框302)推动连续的软线106通过递送导向器112。连续的软线106包括非树脂组件108和部分固化的热固性-环氧-树脂组件110。方法300还包括(方框304)经递送导向器112沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120。方法300进一步包括(方框306)在沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120之前维持被推动通过递送导向器112的至少连续的软线106的热固性-环氧-树脂组件110低于阈值温度。该段的前述主题表征本公开内容的实施例145。
因此,可以执行方法300以由至少复合材料制造复合零件102,该复合材料包括非树脂组件108和热固性-环氧-树脂组件110。因为热固性-环氧-树脂组件110在沿着印刷路径122沉积之前被维持在低于阈值温度,所以可以为热固性-环氧-树脂组件110选择热固性环氧树脂以具有期望的性质。而且,可以执行方法300以利用连续的软线106制造复合零件102,其中连续的软线106贯穿复合零件102以期望的和/或预定的方向定向,比如以限定期望性质的复合零件102。
方法300可由系统100执行。
参考图32,(方框308)阈值温度不高于20℃、15℃、10℃、5℃、0℃、-50℃、-100℃、-150℃、-200℃、-200--100℃、-100-0℃、-50-5℃、5-20℃、5-15℃或5-10℃。该段的前述主题表征本公开内容的实施例146,其中实施例146还包括上述的根据实施例145的主题。
与方法300相关联的阈值温度可以基于用于热固性-环氧-树脂组件110的热固性环氧树脂选择,并且实施例146中陈述的实施例是说明性的和非排他性的。
参考图32,(方框310)热固性-环氧-树脂组件110配置为在大约20℃和大约30℃之间的温度下在大于5分钟的时间段内固化或在高于150℃的温度下在少于5秒的时间段内固化。该段的前述主题表征本公开内容的实施例147,其中实施例147还包括上述的根据实施例145或146中任一个的主题。
各种热固性环氧树脂可用于热固性-环氧-树脂组件110并且可以基于在完全固化之前期望的性质、在完全固化之后期望的性质、期望的固化性质中的一种或多种进行选择,比如基于完全固化需要的时间长度和/或温度等选择。实施例147中陈述的实施例是说明性的和非排他性的,和热固性-环氧-树脂组件110的其它配置可以结合方法300使用。
参考例如图1-3和具体地参考图32,(方框312)连续的软线106包括预浸渍复合材料。该段的前述主题表征本公开内容的实施例148,其中实施例148还包括上述的根据实施例145-147中任一个的主题。
因为连续的软线106包括预浸渍复合材料,连续的软线106的组件部分,即非树脂组件108和热固性-环氧-树脂组件110,可以作为复合零件102的连续的源材料沿着印刷路径122沉积。而且,随着复合零件102形成,预浸渍复合材料的天然粘性可有利于由方法300沉积的层之间的粘附。
参考例如图2和3和具体地参考图32,(方框314)非树脂组件108包括下列的一种或多种:纤维、碳纤维、玻璃纤维、合成有机纤维、芳纶纤维、天然纤维、木质纤维、硼纤维、碳化硅纤维、光学纤维、纤维丛、纤维丝束、纤维织物、丝、金属丝、导丝或丝丛。该段的前述主题表征本公开内容的实施例149,其中实施例149还包括上述的根据实施例145-148中任一个的主题。
在连续的软线106中包含一种或多种纤维允许选择期望性质的复合零件102。而且,选择具体的纤维材料和/或选择具体的纤维配置(例如,丛、丝束和/或织物)可以允许复合零件102的期望性质的精确的选择。复合零件102的实例性质包括强度、刚度、挠性、延展性、硬度、导电性、导热性等。非树脂组件108不限于指定的实例,并且可以使用其它类型的非树脂组件108。
图2示意性地表示具有单根纤维的连续的软线106作为热固性-环氧-树脂组件110的基质内的非树脂组件108。图3示意性地表示具有多于一根纤维的连续的软线106作为热固性-环氧-树脂组件110的基质内的非树脂组件108。
参考例如图1和4和具体地参考图32,(方框304)沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120包括(方框316)抵靠其自身或先前沉积的段120分层敷设连续的软线106以增材制造复合零件102。该段的前述主题表征本公开内容的实施例150,其中实施例150还包括上述的根据实施例145-149中任一个的主题。
通过抵靠其自身或者先前沉积的段120分层敷设连续的软线106,可以通过方法300的执行制造三维复合零件102。
因此,方法300可以描述为3-D打印方法和/或描述为增材制造方法。
参考例如图1和具体地参考图32,(方框304)沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120包括(方框318)以预定的模式沉积连续的软线106以选择性地控制复合零件102的一种或多种物理特性。该段的前述主题表征本公开内容的实施例151,其中实施例151还包括上述的根据实施例145-150中任一个的主题。
通过控制复合零件102的一种或多种物理特性,与由传统的复合材料敷设方法制造的类似零件相比,可以使用较少的整体材料和/或可以降低具体的零件的尺寸。
例如,与由多层的复合材料的平面层片构建的复合零件形成对照,可以制造复合零件102使得连续的软线106的方向和因而非树脂组件108的方向产生期望的性质。作为实施例,如果零件包含洞,则一般地可以以围绕洞的同心圆或螺旋布置连续的软线106,这导致连续的软线106在洞的边界处没有或几乎没有中断。结果,与由传统的复合材料敷设方法构建的类似的零件相比,零件的强度在洞周围显著地更强。此外,零件在洞的边界处可以较少地遭受裂纹和其扩展。而且,由于在洞的周围的期望的性质,当与由传统的复合材料敷设方法构建的类似的零件相比时,零件的总厚度、体积和/或质量可以在实现期望的性质的同时降低。
参考例如图1和具体地参考图32,(方框320)物理特性包括强度、刚度、挠性、延展性或硬度中的至少一种。该段的前述主题表征本公开内容的实施例152,其中实施例152还包括上述的根据实施例151的主题。
这些物理特性中的每一种可以被选择用于特定的目的。例如,在复合零件102——与复合零件102的其余部分相比,在使用中其在子零件上接收显著的扭矩——中,与复合零件102的其它部分相比具有较低硬度和/或较高挠性的这样的子零件可以是期望的。另外地,出于多种原因,取决于复合零件102的具体应用,与复合零件102的其它部分相比使子零件具有更大的强度可以是期望的。
参考例如图1、4-7、12、19和21-26和具体地参考图32,方法300进一步包括(方框322)当朝向印刷路径122推进连续的软线106时和在连续的软线106的段120沿着印刷路径122沉积之后,以控制的速率将预定的或主动地确定量的固化能量118至少递送至连续的软线106的段120的部分124以至少部分地固化至少连续的软线106的段120的部分124。该段的前述主题表征本公开内容的实施例153,其中实施例153还包括上述的根据实施例145-152中任一个的主题。
由于以控制的速率递送预定的或主动地确定量的固化能量118,期望水平的或程度的固化可以在复合零件102的制造期间的任何给定时间处关于段120的部分124建立。即,复合零件102可至少部分地在原位固化。另外地,如本文所讨论,在一些实施例中,在复合零件102的制造期间固化大于或小于另一部分124的一部分124可以是期望的。
参考例如图1和4和具体地参考图32,(方框322)以控制的速率递送预定的或主动地确定量的固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124包括(方框324):当第一层140沉积时部分固化连续的软线106的段120的第一层140和当第二层142抵靠第一层140沉积时进一步固化第一层140。该段的前述主题表征本公开内容的实施例154,其中实施例154还包括上述的根据实施例153的主题。
通过当第一层140沉积时仅部分地固化第一层140,第一层140可保持发粘或者粘性,从而当第二层142抵靠第一层140沉积时,促进第二层142粘附第一层140。然后,当第二层142部分固化时,第一层140进一步固化,以便抵靠第二层142沉积后继层,等等。
参考例如图1和4和具体地参考图32,(方框322)以控制的速率将预定的或主动地确定量的固化能量118至少递送至连续的软线106的段120的部分124包括(方框326):当第一层140沉积时部分地固化连续的软线106的段120的第一层140,和当第二层142抵靠第一层140沉积时完全固化第一层140。该段的前述主题表征本公开内容的实施例155,其中实施例155还包括上述的根据实施例153或154中任一个的主题。
再次,通过当第一层140沉积时仅部分地固化第一层140,第一层140可保持发粘或者粘性,从而当第二层142抵靠第一层140沉积时,促进第二层142粘附抵靠第一层140。然而,根据该实施例155,当第二层142部分固化时,第一层140完全固化。
参考例如图1和具体地参考图32,(方框322)以控制的速率递送预定的或主动地确定量的固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124包括(方框328)固化小于复合零件102的整体。该段的前述主题表征本公开内容的实施例156,其中实施例156还包括上述的根据实施例153-155中任一个的主题。
在一些应用中,较少固化的部分可以是期望的,以便它随后可以通过随后的过程加工,比如以移除材料和/或增加结构或其它组件至复合零件102。
参考例如图1和具体地参考图32,方法300进一步包括(方框330)限制性地固化复合零件102的至少一部分。该段的前述主题表征本公开内容的实施例157,其中实施例157还包括上述的根据实施例153-156中任一个的主题。
再次,在一些应用中,较少固化的部分可以是期望的,以便它随后可以通过随后的过程加工,比如以移除材料和/或增加结构或其它组件至复合零件102,并且较少固化的部分可起因于固化过程的限制。
参考例如图1和具体地参考图32,(方框332)复合零件102的部分被限制性地固化以有利于复合零件102的该部分的后续加工。该段的前述主题表征本公开内容的实施例158,其中实施例158还包括上述的根据实施例157的主题。
对复合零件102的后续加工可以是期望的,比如以移除材料和/或增加结构或其他组件至复合零件102。
参考例如图1和具体地参考图32,(方框322)以控制的速率递送预定的或主动地确定量的固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124包括(方框334):选择性地变化固化能量118的递送速率、递送持续时间或温度中的至少一种以给予复合零件102不同的物理特性。该段的前述主题表征本公开内容的实施例159,其中实施例159还包括上述的根据实施例153-158中任一个的主题。
通过给予复合零件102不同的物理特性,可以利用具有与其它子零件不同的期望的性质的子零件制造定制的复合零件102。
参考例如图1和具体地参考图32,(方框336)不同的物理特性包括强度、刚度、挠性、延展性或硬度的至少一种。该段的前述主题表征本公开内容的实施例160,其中实施例160还包括上述的根据实施例159的主题。
可以选择这些物理特性中的每一种用于特定的目的。例如,在复合零件——与复合零件的其余部分相比,在使用中其在子零件上接收显著的扭矩——中,与复合零件的其它部分相比具有较低硬度和/或较高挠性的这样的子零件可以是期望的。另外地,出于多种原因,取决于复合零件102的具体应用,与复合零件102的其它部分相比将更大的强度构建入子零件可以是期望的。
参考例如图1和具体地参考图32,方法300进一步包括,(方框338)在以控制的速率递送预定的或主动地确定量的固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124的同时,在段120离开递送导向器112之后至少部分地保护连续的软线106的段120的部分124免于氧化。该段的前述主题表征本公开内容的实施例161,其中实施例161还包括上述的根据实施例153-160中任一个的主题。
保护部分124免于氧化可有利于部分124的后续和/或同时固化。
参考例如图1和具体地参考图32,(方框340)用保护气221至少部分地保护至少连续的软线106的段120的部分124免于氧化。该段的前述主题表征本公开内容的实施例162,其中实施例162还包括上述的根据实施例161的主题。
再次,保护部分124免于氧化可有利于部分124的后续和/或同时固化。
参考例如图1、10-14、21和23和具体地参考图32,方法300进一步包括,(方框342)在沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120的同时,在连续的软线106的段120沿着印刷路径122沉积之后压实至少连续的软线106的段120的分段180。该段的前述主题表征本公开内容的实施例163,其中实施例163还包括上述的根据实施例145-162中任一个的主题。
在方法300的执行期间压实连续的软线106的分段180促进在方法300的执行期间正在沉积的连续的软线106的相邻层之间的粘附。
参考例如图1和11和具体地参考图32,(方框342)在连续的软线106的段120沿着印刷路径122沉积之后压实至少连续的软线106的段120的分段180包括(方框344)给予期望的横截面形状至连续的软线106的段120。该段的前述主题表征本公开内容的实施例164,其中实施例164还包括上述的根据实施例163的主题。
在一些应用中,给予预定的横截面形状至连续的软线106——当其沉积时——可以是期望的。
参考例如图1和21和具体地参考图32,方法300进一步包括,(方框346)在沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120的同时,在沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120之后粗化至少连续的软线106的段120的分段194。该段的前述主题表征本公开内容的实施例165,其中实施例165还包括上述的根据实施例145-164中任一个的主题。
粗化连续的软线106的分段194增加了其表面积并且有助于在方法300的执行期间抵靠其沉积的连续的软线106的后继层的粘附。
参考例如图1和21和具体地参考图32,方法300进一步包括,(方框348)在粗化至少连续的软线106的段120的分段194的同时,收集由粗化至少连续的软线106的段120的分段194产生的碎片。该段的前述主题表征本公开内容的实施例166,其中实施例166还包括上述的根据实施例165的主题。
收集由粗化分段194产生的碎片避免了热固性-环氧-树脂组件110的不需要的、松散的颗粒陷入连续的软线106的相邻的沉积层之间,这可能以其它方式产生复合零件102的不需要的性质。
参考例如图1和21和具体地参考图32,方法300进一步包括,(方框350)在粗化至少连续的软线106的段120的分段194的同时,分散由粗化连续的软线106的段120的至少分段194产生的碎片。该段的前述主题表征本公开内容的实施例167,其中实施例167还包括上述的根据实施例165或166中任一个的主题。
分散由粗化分段194产生的碎片避免了热固性-环氧-树脂组件110的不需要的、松散的颗粒陷入连续的软线106的相邻的沉积层之间,这可能以其它方式产生复合零件102的不需要的性质。
参考例如图1、15-18、21、30和31和具体地参考图32,方法300进一步包括(方框352)选择性地切割连续的软线106。该段的前述主题表征本公开内容的实施例168,其中实施例168还包括上述的根据实施例145-167中任一个的主题。
在方法300的执行期间选择性的切割连续的软线106允许在复合零件102上的不同位置处停止和开始连续的软线106。
参考例如图1、15-18、21、30和31和具体地参考图32,(方框354)在沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120的同时选择性地切割连续的软线106。该段的前述主题表征本公开内容的实施例169,其中实施例169还包括上述的根据实施例168的主题。
同时切割和递送连续的软线106提供沿着印刷路径122连续的软线106的控制的沉积。
参考例如图1和具体地参考图32,方法300进一步包括,(方框356)在沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120的同时,检测复合零件102中的缺陷。该段的前述主题表征本公开内容的实施例170,其中实施例170还包括上述的根据实施例145-169中任一个的主题。
检测段120中的缺陷允许在复合零件102的完成之前选择性的废弃具有缺陷的复合零件102。因此,可以浪费更少的材料。而且,以其它方式将隐藏于各种类型的缺陷检测器的视野外的缺陷可以在连续的软线106的后继层将缺陷遮掩或隐藏在视野外之前被检测。
参考例如图1和具体地参考图32,(方框304)沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120包括(方框358)在牺牲(sacrificial layer)层上沉积连续的软线106的段120的至少一部分。该段的前述主题表征本公开内容的实施例171,其中实施例171还包括上述的根据实施例145-170中任一个的主题。
使用牺牲层可以允许在半空中沉积连续的软线106的初始层,而不需要用于初始层的最初沉积的外部模具、表面114或其它刚性结构。即,牺牲层可以成为不牺牲的随后沉积层的外部模具。另外地或可选地,可以在复合零件102的内体积内沉积牺牲层,比如以促进复合零件102内空隙的形成,其中牺牲层保留在空隙内或者牺牲层随后被移除或以其它方式被分解,例如,使得其不影响复合零件102的结构完整性。
参考例如图1和具体地参考图32,方法300进一步包括(方框360)移除牺牲层以形成复合零件102。该段的前述主题表征本公开内容的实施例172,其中实施例172还包括上述的根据实施例171的主题。
移除牺牲层产生期望状态的复合零件102,该期望状态可以是完成的状态或可以是通过在完成方法300之后的过程随后操作的状态。
参考例如图1和具体地参考图32,方法300进一步包括(方框362)沿着印刷路径122沉积连续的软线106A的段120A。该段的前述主题表征本公开内容的实施例173,其中实施例173还包括上述的根据实施例145-172中任一个的主题。
换句话说,在方法300的执行期间可以使用连续的软线106的不同配置。
例如,可以选择不同性质的不同的连续的软线106用于复合零件102的不同的子零件。作为实例,连续的软线106可以包括非树脂组件108,该非树脂组件108包括用于复合零件102的显著部分的碳纤维,但是连续的软线106可以包括非树脂组件108,该非树脂组件108包括用于另一部分的铜丝,以限定用于连接至电气组件的完整的电气路径。另外地或可选地,与被选择用于复合零件102的内部部分的非树脂组件108不同,可以选择不同的非树脂组件108用于复合零件102的外表面。多个其它实施例也在实施例173的范围内。
参考例如图1和具体地参考图32,(方框364)连续的软线106A在非树脂组件108或热固性树脂组件110的至少一个的方面不同于连续的软线106。该段的前述主题表征本公开内容的实施例174,其中实施例174还包括上述的根据实施例173的主题。
在方法300的执行期间不同的非树脂组件108和/或热固性-环氧-树脂组件110允许利用贯穿复合零件102的不同的和期望的性质制造定制的复合零件102。
参考图32,方法300进一步包括(方框366)在高压釜或炉中固化复合零件102。该段的前述主题表征本公开内容的实施例175,其中实施例175还包括上述的根据实施例145-174中任一个的主题。
在一些应用中,在原位——即,当连续的软线106正在沉积以形成复合零件102时——不完全固化复合零件可以是期望的。例如,如讨论的,在一些应用中,在原位不完全固化复合零件以允许对复合零件102的后续加工可以是期望的。在这样的应用中,在后续加工之后,可以在高压釜或炉中实现完全固化。
参考例如图1-8和20-23和具体地参考图33,公开了增材制造复合零件102的方法400。方法400包括(方框402)经递送导向器112沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120。连续的软线106包括非树脂组件108和部分固化的热固性-环氧-树脂组件110。方法400还包括(方框404)在沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120之前,维持经递送导向器112朝向印刷路径122推进的至少连续的软线106的热固性-环氧-树脂组件110低于阈值温度。方法400进一步包括(方框406)当朝向印刷路径122推进连续的软线106时和在连续的软线106的段120沿着印刷路径122沉积以至少部分地固化至少连续的软线106的段120的部分124之后,以控制的速率递送预定的或主动地确定量的固化能量118至少至连续的软线106的段120的部分124。该段的前述主题表征本公开内容的实施例176。
因此,可以执行方法400以由至少复合材料制造复合零件102,该复合材料包括非树脂组件108和热固性-环氧-树脂组件110。因为热固性-环氧-树脂组件110在沿着印刷路径122沉积之前被维持在低于阈值温度,所以可以选择热固性环氧树脂使热固性-环氧-树脂组件110具有期望的性质。
由于以控制的速率递送预定的或主动地确定量的固化能量118,可以在制造复合零件102期间的任何给定时间处关于段120的部分124建立期望水平的或程度的固化。即,复合零件102可以至少部分地在原位固化。另外地,如本文所讨论,在一些实施例中,在制造复合零件102期间固化一部分124——其多于或少于另一部分124——可以是期望的。
可以执行方法400以利用贯穿复合零件102以期望的和/或预定的方向定向的连续的软线106制造复合零件102,比如以限定复合零件102的期望性质。
参考例如图1和图4和具体地参考图33,(方框406)以控制的速率将预定的或主动地确定量的固化能量118至少递送至连续的软线106的段120的部分124包括(方框408)当第一层140沉积时部分地固化连续的软线106的段120的第一层140和当第二层142抵靠第一层140沉积时进一步固化第一层140。该段的前述主题表征本公开内容的实施例177,其中实施例177还包括上述的根据实施例176的主题。
通过当第一层140沉积时仅部分地固化第一层140,第一层140可保持发粘或者粘性,从而当第二层142抵靠第一层140沉积时,促进第二层142粘附第一层140。然后,当第二层142部分固化时,第一层140进一步固化,以便抵靠第二层142沉积后继层,等等。
参考例如图1和图4和具体地参考图33,(方框406)以控制的速率将预定的或主动地确定量的固化能量118至少递送至连续的软线106的段120的部分124包括(方框410)当第一层140沉积时部分地固化连续的软线106的段120的第一层140和当第二层142抵靠第一层140沉积时完全固化第一层140。该段的前述主题表征本公开内容的实施例178,其中实施例178还包括上述的根据实施例176或177中任一个的主题。
再次,通过当第一层140沉积时仅部分地固化第一层140,第一层140可保持发粘或者粘性,从而当第二层142抵靠第一层140沉积时,促进第二层142粘附抵靠第一层140。然而,根据该实施例178,当第二层142部分固化时,第一层140完全固化。
参考例如图1和具体地参考图33,(方框406)以控制的速率将预定的或主动地确定量的固化能量118至少递送至连续的软线106的段120的部分124包括(方框412)固化小于复合零件102的整体。该段的前述主题表征本公开内容的实施例179,其中实施例179还包括上述的根据实施例176-178中任一个的主题。
在一些应用中,较少固化的部分可以是期望的,以便它随后可以通过后续的过程加工,比如以移除材料和/或增加结构或其它组件至复合零件102。
参考例如图1和具体地参考图33,方法400进一步包括(方框414)限制性地固化复合零件102的至少一部分。该段的前述主题表征本公开内容的实施例180,其中实施例180还包括上述的根据实施例176-179中任一个的主题。
再次,在一些应用中,较少固化的部分可以是期望的,以便它随后可以通过后续的过程加工,比如以移除材料和/或增加结构或其它组件至复合零件102,并且较少固化的部分可起因于固化过程的限制。
参考例如图1和具体地参考图33,(方框416)复合零件102的部分被限制性地固化以促进该部分的复合零件102的后续加工。该段的前述主题表征本公开内容的实施例181,其中实施例181还包括上述的根据实施例180的主题。
对复合零件102的后续加工可以是期望的,比如以移除材料和/或增加结构或其它组件至复合零件102。
参考例如图1和具体地参考图33,(方框406)以控制的速率将预定的或主动地确定量的固化能量118至少递送至连续的软线106的段120的部分124包括(方框418)选择性地改变固化能量118的递送速率、递送持续时间或温度的至少一个以给予不同的物理特性至复合零件102。该段的前述主题表征本公开内容的实施例182,其中实施例182还包括上述的根据实施例176-181中任一个的主题。
通过给予不同的物理特性至复合零件102,可以利用具有与其它子零件不同的期望的性质的子零件制造定制的复合零件102。
参考例如图1和具体地参考图33,(方框420)不同的物理特性包括强度、刚度、挠性、延展性或硬度中的至少一种。该段的前述主题表征本公开内容的实施例183,其中实施例183还包括上述的根据实施例182的主题。
这些物理特性中的每一种可以被选择用于特定的目的。例如,在复合零件——与复合零件的其余部分相比,在使用中其在子零件上接收显著的扭矩——中,与复合零件的其它部分相比具有较低硬度和/或较高弹性的这样的子零件可以是期望的。另外地,出于多种原因,取决于复合零件102的具体应用,与复合零件102的其它部分相比将更大的强度构建入子零件可以是期望的。
参考例如图1和具体地参考图33,方法400进一步包括(方框422),在以控制的速率将预定的或主动地确定量的固化能量118至少递送至连续的软线106的段120的部分124的同时,在段120离开递送导向器112之后至少部分地保护至少连续的软线106的段120的部分124免受氧化。该段的前述主题表征本公开内容的实施例184,其中实施例184还包括上述的根据实施例176-183中任一个的主题。
保护部分124免受氧化可以促进随后和/或同时固化部分124。
参考例如图1和具体地参考图33,(方框424)利用保护气221至少部分地保护至少连续的软线106的段120的部分124免受氧化。该段的前述主题表征本公开内容的实施例185,其中实施例185还包括上述的根据实施例184的主题。
再次,保护部分124免受氧化可以促进随后和/或同时固化部分124。
参考例如图1和具体地参考图33,方法400进一步包括(方框426)推动连续的软线106通过递送导向器112。该段的前述主题表征本公开内容的实施例186,其中实施例186还包括上述的根据实施例176-185中任一个的主题。
通过推动连续的软线106通过递送导向器112,可以将递送导向器112放置在推动连续的软线106的动力源——比如本文中的进给机构104——的下游。结果,这样的动力源不干扰连续的软线106的沉积,并且在方法300的执行期间可以更加容易地以复杂的三维模式操作递送导向器112。
参考图33,(方框428)阈值温度不高于20℃、15℃、10℃、5℃、0℃、-50℃、-100℃、-150℃、-200℃、-200--100℃、-100-0℃、-50-5℃、5-20℃、5-15℃或5-10℃。该段的前述主题表征本公开内容的实施例187,其中实施例187还包括上述的根据实施例176-186中任一个的主题。
与方法400相关联的阈值温度可以基于用于热固性-环氧-树脂组件110的热固性环氧树脂选择,并且在实施例187中陈述的实例是说明性的和非排他性的。
参考图33,(方框430)热固性-环氧-树脂组件110配置为在大约20℃和大约30℃之间的温度下在大于5分钟的时间段内固化或在高于大约150℃的温度下在少于5秒的时间段内固化。该段的前述主题表征本公开内容的实施例188,其中实施例188还包括上述的根据实施例176-187中任一个的主题。
各种热固性环氧树脂可用于热固性-环氧-树脂组件110并且可以基于在完全固化之前期望的性质、在完全固化之后期望的性质、期望的固化性质中的一种或多种进行选择,比如基于完全固化需要的时间长度和/或温度等选择。在实施例188中陈述的实例是说明性的和非排他性的,和热固性-环氧-树脂组件110的其他配置可以结合方法400使用。
参考例如图1-3和具体地参考图33,(方框432)连续的软线106包括预浸渍复合材料。该段的前述主题表征本公开内容的实施例189,其中实施例189还包括上述的根据实施例176-188中任一个的主题。
因为连续的软线106包括预浸渍复合材料,所以连续的软线106的组件部分,即非树脂组件108和热固性-环氧-树脂组件110,可以作为复合零件102的连续的源材料沿着印刷路径122沉积。而且,随着复合零件102形成,预浸渍复合材料的天然粘性可有利于由方法400沉积的层之间的粘附。
参考例如图2和3和具体地参考图33,(方框434)非树脂组件108包括以下的一种或多种:纤维、碳纤维、玻璃纤维、合成有机纤维、芳纶纤维、天然纤维、木质纤维、硼纤维、碳化硅纤维、光学纤维、纤维丛、纤维丝束、纤维织物、丝、金属丝、导丝或丝束。该段的前述主题表征本公开内容的实施例190,其中实施例190还包括上述的根据实施例176-189中任一个的主题。
连续的软线106中包括一种或多种纤维允许选择复合零件102的期望性质。而且,选择具体纤维材料和/或选择具体纤维配置(例如,丛、丝束和/或织物)可以允许复合零件102的期望性质的精确选择。复合零件102的实例性质包括强度、刚度、挠性、延展性、硬度、导电性、导热性等。非树脂组件108不限于指定的实例,并且可以使用其他类型的非树脂组件108。
图2示意性地表示具有单根纤维的连续的软线106作为热固性-环氧-树脂组件110的基质内的非树脂组件108。图3示意性地表示具有多于一根纤维的连续的软线106作为热固性-环氧-树脂组件110的基质内的非树脂组件108。
参考例如图1和4和具体地参考图33,(方框402)沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120包括(方框436)抵靠其自身或先前沉积的段120分层敷设连续的软线106以增材制造复合零件102。该段的前述主题表征本公开内容的实施例191,其中实施例191还包括上述的根据实施例176-190中任一个的主题。
通过抵靠其自身或者先前沉积的段120分层敷设连续的软线106,可以通过方法400的执行制造三维复合零件102。
参考例如图1和具体地参考图33,(方框402)沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120包括(方框438)以预定的模式沉积连续的软线106以选择性地控制复合零件102的一种或多种物理特性。该段的前述主题表征本公开内容的实施例192,其中实施例192还包括上述的根据实施例176-191中任一个的主题。
通过控制复合零件102的一种或多种物理特性,与由传统的复合材料敷设方法制造的类似零件相比时,可以使用较少的整体材料和/或可以降低具体的零件的尺寸。
例如,与由多层的复合材料的平面层片构建的复合零件形成对照,可以制造复合零件102使得连续的软线106的方向和因而非树脂组件108的方向产生期望的性质。作为实施例,如果零件包含洞,则一般地可以以围绕洞的同心圆或螺旋布置连续的软线,这导致连续的软线106在洞的边界处没有或几乎没有中断。结果,与由传统的复合材料敷设方法构建的类似的零件相比,零件的强度在洞周围显著地更强。此外,零件在洞的边界处可以较少地遭受裂纹和其扩展。而且,由于在洞的周围的期望的性质,当与由传统的复合材料敷设方法构建的类似的零件相比时,零件的总厚度、体积和/或质量可以在实现期望的性质的同时降低。
参考例如图1和具体地参考图33,(方框440)物理特性包括强度、刚度、挠性、延展性或硬度中的至少一种。该段的前述主题表征本公开内容的实施例193,其中实施例193还包括上述的根据实施例192的主题。
这些物理特性中的每一种可以被选择用于特定的目的。例如,在复合零件102——与复合零件102的其余部分相比,在使用中其在子零件上接收显著的扭矩——中,与复合零件102的其它部分相比具有较低硬度和/或较高挠性的这样的子零件可以是期望的。另外地,出于多种原因,取决于复合零件102的具体应用,与复合零件102的其它零件相比使子零件具有更大的强度可以是期望的。
参考例如图1、10-14、21和23和具体地参考图33,方法400进一步包括,(方框442)在沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120的同时,在沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120之后压实至少连续的软线106的段120的分段180。该段的前述主题表征本公开内容的实施例194,其中实施例194还包括上述的根据实施例176-193中任一个的主题。
在方法400的执行期间压实连续的软线106的分段180促进在方法400的执行期间正在沉积的连续的软线106的相邻层之间的粘附。
参考例如图1和11和具体地参考图33,(方框442)在连续的软线106的段120沿着印刷路径122沉积之后压实至少连续的软线106的段120的分段180包括(方框444)给予期望的横截面形状至连续的软线106的段120。该段的前述主题表征本公开内容的实施例195,其中实施例195还包括上述的根据实施例194的主题。
在一些应用中,给予预定的横截面形状至连续的软线106——当其沉积时——可以是期望的。
参考例如图1和21和具体地参考图33,方法400进一步包括,(方框446)在沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120的同时,在沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120之后粗化至少连续的软线106的段120的分段194。该段的前述主题表征本公开内容的实施例196,其中实施例196还包括上述的根据实施例176-195中任一个的主题。
粗化连续的软线106的分段194增加了其表面积并且有助于在方法300的执行期间抵靠其沉积的连续的软线106的后继层的粘附。
参考例如图1和21和具体地参考图33,方法400进一步包括(方框448),在粗化至少连续的软线106的段120的分段194的同时,收集由粗化至少连续的软线106的段120的分段194产生的碎片。该段的前述主题表征本公开内容的实施例197,其中实施例197还包括上述的根据实施例196的主题。
收集由粗化分段194产生的碎片避免了热固性-环氧-树脂组件110的不需要的、松散的颗粒陷入连续的软线106的相邻的沉积层之间,这可能以其他方式产生复合零件102的不需要的性质。
参考例如图1和21和具体地参考图33,方法400进一步包括(方框450),在粗化连续的软线106的段120的分段194的同时,分散由粗化至少连续的软线106的段120的分段194产生的碎片。该段的前述主题表征本公开内容的实施例198,其中实施例198还包括上述的根据实施例196或197中任一个的主题。
分散由粗化分段194产生的碎片避免了热固性-环氧-树脂组件110的不需要的、松散的颗粒陷入连续的软线106的相邻的沉积层之间,这可能以其他方式产生复合零件102的不需要的性质。
参考例如图1、15-18、21、30和31和具体地参考图33,方法400进一步包括(方框452)选择性地切割连续的软线106。该段的前述主题表征本公开内容的实施例199,其中实施例199还包括上述的根据实施例176-198中任一个的主题。
在方法300的执行期间选择性的切割连续的软线106允许在复合零件102上的不同位置处停止和开始连续的软线106。
参考例如图1、15-18、21、30和31和具体地参考图33,(方框454)在沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120的同时,选择性地切割连续的软线106。该段的前述主题表征本公开内容的实施例200,其中实施例200还包括上述的根据实施例199的主题。
同时切割和递送连续的软线106提供沿着印刷路径122控制的沉积连续的软线106。
参考例如图1和具体地参考图33,方法400进一步包括(方框456)在沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120的同时,检测复合零件102中的缺陷。该段的前述主题表征本公开内容的实施例201,其中实施例201还包括上述的根据实施例176-200中任一个的主题。
检测段120中的缺陷允许在复合零件102的完成之前选择性的废弃具有缺陷的复合零件102。因此,可以浪费更少的材料。而且,以其它方式将隐藏于各种类型的缺陷检测器的视野外的缺陷可以在连续的软线106的后继层将缺陷遮掩或隐藏在视野外之前被检测。
参考例如图1和具体地参考图33,(方框402)沿着印刷路径122沉积连续的软线106的段120包括(方框458)在牺牲层上沉积连续的软线106的段120的至少一部分。该段的前述主题表征本公开内容的实施例202,其中实施例202还包括上述的根据实施例176-201中任一个的主题。
使用牺牲层可以允许在半空中沉积连续的软线106的初始层,而不需要用于初始层的最初沉积的外部模具、表面114或其它刚性结构。即,牺牲层可以成为不牺牲的随后沉积层的外部模具。另外地或可选地,可以在复合零件102的内体积内沉积牺牲层,比如以促进复合零件102内空隙的形成,其中牺牲层保留在空隙内或者牺牲层随后被移除或以其它方式被分解,例如,使得其不影响复合零件102的结构完整性。
参考例如图1和具体地参考图33,方法400进一步包括(方框460)移除牺牲层以形成复合零件102。该段的前述主题表征本公开内容的实施例203,其中实施例203还包括上述的根据实施例202的主题。
移除牺牲层产生期望状态的复合零件102,该期望状态可以是完成的状态或可以是通过在完成方法300之后的过程随后操作的状态。
参考例如图1和具体地参考图33,方法400进一步包括(方框462)沿着印刷路径122沉积连续的软线106A的段120A。该段的前述主题表征本公开内容的实施例204,其中实施例204还包括上述的根据实施例176-203中任一个的主题。
换句话说,在方法300的执行期间可以使用连续的软线106的不同配置。
例如,可以选择不同性质的不同的连续的软线106用于复合零件102的不同的子零件。作为实例,连续的软线106可以包括非树脂组件108,该非树脂组件108包括用于复合零件102的显著部分的碳纤维,但是连续的软线106可以包括非树脂组件108,该非树脂组件108包括用于另一部分的铜丝,以限定用于连接至电气组件的完整的电气路径。另外地或可选地,与被选择用于复合零件102的内部部分的非树脂组件108不同,可以选择不同的非树脂组件108用于复合零件102的外表面。多个其它实施例也在实施例204的范围内。
参考例如图1和具体地参考图33,(方框464)连续的软线106A在非树脂组件108或热固性树脂组件110的至少一个的方面不同于连续的软线106。该段的前述主题表征本公开内容的实施例205,其中实施例205还包括上述的根据实施例204的主题。
在方法300的执行期间不同的非树脂组件108和/或热固性-环氧-树脂组件110允许利用贯穿复合零件102的不同的和期望的性质制造定制的复合零件102。
参考图33,方法400进一步包括(方框466)在高压釜和炉中固化复合零件102。该段的前述主题表征本公开内容的实施例206,其中实施例206还包括上述的根据实施例176-205中任一个的主题。
在一些应用中,在原位——即,当连续的软线106被沉积以形成复合零件102时——不完全地固化复合零件是期望的。例如,如所讨论的,在一些应用中,在原位不完全地固化复合零件以允许对复合零件102的后续加工可以是期望的。在这样的应用中,在后续加工之后,可以在高压釜或炉中实现完全固化。
本公开内容的实例可以在如图34中显示的航空器制造和保养方法1100和如图35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)前经历鉴定和交付(方框1112)。运行的同时,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,系统集成商可以包括但不限于任何数目的航空器制造商和主系统分包商;第三方可以包括但不限于任何数目的销售商、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34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。
可以在制造和保养方法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)中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(方框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)和/或在维护和保养(方框1116)期间时。
本文中公开的设备(一个或多个)和方法(一个或多个)的不同的实施例包括多种组件、特征和功能。应当理解,本文中公开的设备(一个或多个)和方法(一个或多个)的多个实施例可以包括以任意组合的本文公开的设备(一个或多个)和方法(一个或多个)的任何其它实施例的任何组件、特征和功能,并且所有这些可能性意欲在本公开内容的范围内。
具有在上述描述和相关附图中呈现的教导益处的本公开内容所属领域的技术人员将想到在本文陈述和并入的实例的许多修改。
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 (64)
1.一种增材制造复合零件(102)的方法(300),所述方法(300)包括:
推动连续的软线(106)通过递送导向器(112),其中所述连续的软线(106)包括非树脂组件(108)和部分固化的热固性-环氧-树脂组件(110);
经递送导向器(112)沿着印刷路径(122)沉积连续的软线(106)的段(120);
在沿着所述印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)后粗化至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的分段(194);和
在沿着印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)之前,维持推动通过所述递送导向器(112)的至少所述连续的软线(106)的所述热固性-环氧-树脂组件(110)低于阈值温度。
2.根据权利要求1所述的方法(300),其中所述阈值温度不高于20℃。
3.根据权利要求1或2所述的方法(300),其中所述热固性-环氧-树脂组件(110)配置为在20℃和30℃之间的温度下在大于5分钟的时期内固化。
4.根据权利要求1所述的方法(300),其中所述连续的软线(106)包括预浸渍复合材料。
5.根据权利要求1所述的方法(300),其中所述非树脂组件(108)包括纤维或丝的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的方法(300),其中沿着所述印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)包括:抵靠其自身或先前沉积的段(120)分层敷设所述连续的软线(106)以增材制造所述复合零件(102)。
7.根据权利要求1所述的方法(300),其中沿着所述印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)包括:以预定的模式沉积所述连续的软线(106)以选择性地控制所述复合零件(102)的一种或多种物理特性。
8.根据权利要求7所述的方法(300),其中所述物理特性包括强度、刚度、挠性、延展性或硬度中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的方法(300),进一步包括当朝向所述印刷路径(122)推进所述连续的软线(106)时和在所述连续的软线(106)的所述段(120)沿着所述印刷路径(122)沉积之后,以控制的速率将预定的或主动地确定量的固化能量(118)至少递送至所述连续的软线(106)的所述段(120)的部分(124)以至少部分地固化至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的所述部分(124)。
10.根据权利要求9所述的方法(300),其中以控制的速率将预定的或主动地确定量的固化能量(118)至少递送至所述连续的软线(106)的所述段(120)的部分(124)包括:当第一层(140)沉积时部分固化所述连续的软线(106)的所述段(120)的第一层(140)和当第二层(142)抵靠所述第一层(140)沉积时进一步固化所述第一层(140)。
11.根据权利要求9或10所述的方法(300),其中以控制的速率将预定的或主动地确定量的固化能量(118)至少递送至所述连续的软线(106)的所述段(120)的部分(124)包括:当第一层(140)沉积时部分固化所述连续的软线(106)的所述段(120)的第一层(140)和当第二层(142)抵靠所述第一层(140)沉积时完全固化所述第一层(140)。
12.根据权利要求9所述的方法(300),其中以控制的速率将预定的或主动地确定量的固化能量(118)至少递送至所述连续的软线(106)的所述段(120)的部分(124)包括:固化小于所述复合零件(102)的整体。
13.根据权利要求9所述的方法(300),进一步包括限制性地固化所述复合零件(102)的至少一部分。
14.根据权利要求13所述的方法(300),其中所述复合零件(102)的所述部分被限制性地固化以促进所述复合零件(102)的所述部分的后续加工。
15.根据权利要求9所述的方法(300),其中以控制的速率将预定的或主动地确定量的固化能量(118)至少递送至所述连续的软线(106)的所述段(120)的部分(124)包括:选择性地改变固化能量(118)的递送速率、递送持续时间或温度的至少一个以给予不同的物理特性至所述复合零件(102)。
16.根据权利要求15所述的方法(300),其中所述不同的物理特性包括强度、刚度、挠性、延展性或硬度中的至少一种。
17.根据权利要求9所述的方法(300),进一步包括,在以控制的速率将预定的或主动地确定量的固化能量(118)至少递送至所述连续的软线(106)的所述段(120)的部分(124)的同时,在所述段(120)离开所述递送导向器(112)之后至少部分地保护至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的所述部分(124)免受氧化。
18.根据权利要求17所述的方法(300),其中利用保护气(221)至少部分地保护至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的所述部分(124)免受氧化。
19.根据权利要求1所述的方法(300),进一步包括,在沿着所述印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)的同时,在沿着所述印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)之后压实至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的分段(180)。
20.根据权利要求19所述的方法(300),其中在沿着所述印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)之后压实至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的所述分段(180)包括给予期望的横截面形状至所述连续的软线(106)的所述段(120)。
21.根据权利要求1所述的方法(300),进一步包括,在沿着所述印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)的同时,粗化至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的分段(194)。
22.根据权利要求21所述的方法(300),进一步包括,在粗化至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的所述分段(194)的同时,收集由粗化至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的所述分段(194)产生的碎片。
23.根据权利要求21或22中任一项所述的方法(300),进一步包括,在粗化至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的所述分段(194)的同时,分散由粗化至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的所述分段(194)产生的碎片。
24.根据权利要求1所述的方法(300),进一步包括选择性地切割所述连续的软线(106)。
25.根据权利要求24所述的方法(300),其中在沿着所述印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)的同时,选择性地切割所述连续的软线(106)。
26.根据权利要求1所述的方法(300),进一步包括,在沿着所述印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)的同时,检测所述复合零件(102)中的缺陷。
27.根据权利要求1所述的方法(300),其中沿着所述印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)包括在牺牲层上沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)的至少一部分。
28.根据权利要求27所述的方法(300),进一步包括移除牺牲层以形成所述复合零件(102)。
29.根据权利要求1所述的方法(300),进一步包括沿着所述印刷路径(122)沉积连续的软线(106A)的段(120A)。
30.根据权利要求29所述的方法(300),其中所述连续的软线(106A)在所述非树脂组件(108)或所述热固性-环氧-树脂组件(110)的至少一个的方面不同于所述连续的软线(106)。
31.根据权利要求1所述的方法(300),进一步包括在高压釜或炉中固化所述复合零件(102)。
32.根据权利要求1或2所述的方法(300),其中所述热固性-环氧-树脂组件(110)配置为在高于150℃的温度下在少于5秒的时期内固化。
33.一种增材制造复合零件(102)的方法(400),所述方法(400)包括:
经递送导向器(112)沿着印刷路径(122)沉积连续的软线(106)的段(120),其中所述连续的软线(106)包括非树脂组件(108)和部分固化的热固性-环氧-树脂组件(110);
在沿着所述印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)后粗化至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的分段(194);
在沿着所述印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)之前,维持经所述递送导向器(112)朝向所述印刷路径(122)推进的至少所述连续的软线(106)的所述热固性-环氧-树脂组件(110)低于阈值温度;和
当朝向所述印刷路径(122)推进所述连续的软线(106)时和在所述连续的软线(106)的所述段(120)沿着所述印刷路径(122)沉积以至少部分地固化至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的部分(124)之后,以控制的速率将预定的或主动地确定量的固化能量(118)至少递送至所述连续的软线(106)的所述段(120)的所述部分(124)。
34.根据权利要求33所述的方法(400),其中以控制的速率将预定的或主动地确定量的固化能量(118)至少递送至所述连续的软线(106)的所述段(120)的部分(124)包括:当第一层(140)沉积时部分固化所述连续的软线(106)的所述段(120)的第一层(140)和当第二层(142)抵靠所述第一层(140)沉积时进一步固化所述第一层(140)。
35.根据权利要求33或34所述的方法(400),其中以控制的速率将预定的或主动地确定量的固化能量(118)至少递送至所述连续的软线(106)的所述段(120)的部分(124)包括:当第一层(140)沉积时部分固化所述连续的软线(106)的所述段(120)的第一层(140)和当第二层(142)抵靠所述第一层(140)沉积时完全固化所述第一层(140)。
36.根据权利要求33所述的方法(400),其中以控制的速率将预定的或主动地确定量的固化能量(118)至少递送至所述连续的软线(106)的所述段(120)的部分(124)包括:固化小于所述复合零件(102)的整体。
37.根据权利要求33所述的方法(400),进一步包括限制性地固化所述复合零件(102)的至少一部分。
38.根据权利要求37所述的方法(400),其中所述复合零件(102)的所述部分被限制性地固化以促进所述复合零件(102)的所述部分的后续加工。
39.根据权利要求33所述的方法(400),其中以控制的速率将预定的或主动地确定量的固化能量(118)至少递送至所述连续的软线(106)的所述段(120)的部分(124)包括:选择性地改变固化能量(118)的递送速率、递送持续时间或温度的至少一个以给予不同的物理特性至所述复合零件(102)。
40.根据权利要求39所述的方法(400),其中所述不同的物理特性包括强度、刚度、挠性、延展性或硬度中的至少一种。
41.根据权利要求33所述的方法(400),进一步包括,在以控制的速率将预定的或主动地确定量的固化能量(118)至少递送至所述连续的软线(106)的所述段(120)的部分(124)的同时,在所述段(120)离开所述递送导向器(112)之后至少部分地保护至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的所述部分(124)免受氧化。
42.根据权利要求41所述的方法(400),其中利用保护气(221)至少部分地保护至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的所述部分(124)免受氧化。
43.根据权利要求33所述的方法(400),进一步包括推动所述连续的软线(106)通过所述递送导向器(112)。
44.根据权利要求33所述的方法(400),其中所述阈值温度不高于20℃。
45.根据权利要求33所述的方法(400),其中所述热固性-环氧-树脂组件(110)配置为在20℃和30℃之间的温度下在大于5分钟的时期内固化。
46.根据权利要求33所述的方法(400),其中所述热固性-环氧-树脂组件(110)配置为在高于150℃的温度下在少于5秒的时期内固化。
47.根据权利要求33所述的方法(400),其中所述连续的软线(106)包括预浸渍复合材料。
48.根据权利要求33所述的方法(400),其中所述非树脂组件(108)包括纤维或丝的一种或多种。
49.根据权利要求33所述的方法(400),其中沿着所述印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)包括:抵靠其自身或先前沉积的段(120)分层敷设所述连续的软线(106)以增材制造所述复合零件(102)。
50.根据权利要求33所述的方法(400),其中沿着所述印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)包括:以预定的模式沉积所述连续的软线(106)以选择性地控制所述复合零件(102)的一种或多种物理特性。
51.根据权利要求50所述的方法(300),其中所述物理特性包括强度、刚度、挠性、延展性或硬度中的至少一种。
52.根据权利要求33所述的方法(400),进一步包括,在沿着所述印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)的同时,在沿着所述印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)之后压实至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的分段(180)。
53.根据权利要求52所述的方法(400),其中在沿着所述印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)之后压实至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的所述分段(180)包括给予期望的横截面形状至所述连续的软线(106)的所述段(120)。
54.根据权利要求33所述的方法(400),进一步包括,在沿着所述印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)的同时,粗化至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的分段(194)。
55.根据权利要求54所述的方法(400),进一步包括,在粗化至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的所述分段(194)的同时,收集由粗化至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的所述分段(194)产生的碎片。
56.根据权利要求54或55中任一项所述的方法(400),进一步包括,在粗化至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的所述分段(194)的同时,分散由粗化至少所述连续的软线(106)的所述段(120)的所述分段(194)产生的碎片。
57.根据权利要求33所述的方法(400),进一步包括选择性地切割所述连续的软线(106)。
58.根据权利要求57所述的方法(400),其中在沿着所述印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)的同时,选择性地切割所述连续的软线(106)。
59.根据权利要求33所述的方法(400),进一步包括,在沿着所述印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)的同时,检测所述复合零件(102)中的缺陷。
60.根据权利要求33所述的方法(400),其中沿着所述印刷路径(122)沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)包括在牺牲层上沉积所述连续的软线(106)的所述段(120)的至少一部分。
61.根据权利要求60所述的方法(400),进一步包括移除牺牲层以形成复合零件(102)。
62.根据权利要求33所述的方法(400),进一步包括沿着所述印刷路径(122)沉积连续的软线(106A)的段(120A)。
63.根据权利要求62所述的方法(400),其中所述连续的软线(106A)在所述非树脂组件(108)或所述热固性-环氧-树脂组件(110)的至少一个的方面不同于所述连续的软线(106)。
64.根据权利要求33所述的方法(400),进一步包括在高压釜或炉中固化所述复合零件(102)。
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