CN116457190A - 一种用于沉积纤维材料的设备和系统 - Google Patents
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Abstract
本文提供了一种用于在表面(131)上沉积纤维材料的设备(100)、组件和工艺。该设备(100)包括具有离合机构的材料挤出机(101)，该离合机构用于实现所述纤维材料与挤出机马达之间的配合，该挤出机马达用于将所述纤维材料供给到细丝导向器中。该设备(100)还包括模块化敷层喷嘴(109)，该喷嘴包括冷端(110)、热端(116)和输出喷嘴(108)。冷端(110)用于接收所述纤维材料，并在所述纤维材料进入设备(100)的热端(116)之前通过使用冷却剂来冷却所述纤维材料的温度。热端(116)还包括加热块(118)，加热块(118)用于将纤维材料转换成熔融形式，并通过输出喷嘴(108)将所述纤维材料沉积成复合部件(131)。在沉积操作完成后，所述纤维材料被切割组件(103)进行切割。
Description
说明书序言：以下完整的说明书对本发明及其实施方式进行了具体地说明。
发明领域
本发明的实施例大体上涉及通过将纤维材料沉积到基底上而形成复合材料层的系统和方法。本发明的实施例更具体地涉及一种设备(100)，该设备包括具有多种操作模式的材料挤出机(101)和模块化铺层喷嘴(109)，该喷嘴具有能够适应不同形式的纤维材料的通用构造。
背景技术
强度高但重量轻的材料(统称为复合材料)的市场在过去几年中有了显著的增长，从塑料如乙烯基、聚苯乙烯、酚醛树脂和聚酯发展到玻璃纤维以及将塑料和纤维进行结合。复合材料是通过将一种材料(也称为基质或粘合剂)与更强材料(通常称为增强材料)的纤维或碎片结合而制成的。制造工艺主要取决于希望制造出来的复合材料具有哪些性能(即拉伸强度、冲击强度、抗疲劳性等)。
复合材料的常规制造方法通常包括模制过程，在该过程中，将增强材料放置在模具中，并将通常呈半液体形式的基质喷射或泵入。复合材料的常规制造方法涉及的另一个过程是固化，在该固化过程中，向具有增强物的模制基体施加压力和热量，以挤出气泡并使基体凝固。该制造过程通常由人工完成，这使得复合材料的制造成为劳动密集型产业，并导致产品交付期大幅增长。涉及复杂设备(100)的自动化复合材料制造(ACM)也许有可能，但是需要高昂的前期成本并且需要精心维护。
一种著名的的ACM工艺是自动纤维铺放(AFP)工艺，其中合成树脂预浸渍纤维，也称为预纤维，被施加在复杂的工具表面上，以形成一束纤维，也称为丝束，并且随后被压实和加热，以产生二维(2D)或3D层压材料。然而，由于零件的复杂性和难以按比例缩小的精密机械等技术限制，AFP并不适合用于制造所有类型的产品。此外，AFP需要使用模具、需要在受控环境中储存预纤维、需要使用成本高昂的树脂，以及需要对制造出的产品进行大量的后期处理，从而导致了高投资成本和低生产率。因此，人工制造方法通常用于中低产量的形状复杂的产品的生产。
故而，非常需要一种成本友好的工艺，来解决上述的与人工和自动复合材料制造工艺相关的问题。
因此，本发明的主要目的是提供一种设备(100)，该设备适用于制造复合材料，以及包括制造复杂形状产品的高性价比的工艺。
发明内容
本发明的目的是通过提供一种用于将纤维材料沉积到表面(131)上的设备(100)来实现，该设备包括:
一种材料挤出机(101)，包括离合机构，所述离合机构用于实现所述纤维材料与挤出机马达之间的配合，所述挤出机马达用于将所述纤维材料给进到长丝导向器中；
模块化铺层喷嘴(109)，包括冷端(110)，所述冷端用于接收所述纤维材料并通过使用液体作为冷却剂来冷却所述纤维材料的温度；热端(116)，包括加热块(118)，所述加热块被配置为将所述纤维材料转换成熔融形式，并通过输出喷嘴(108)将所述纤维材料沉积成复合部件(134)；以及
切割组件(103)，被配置为在沉积操作完成后切割所述纤维材料。
前面内容是简化的概述，以提供对本发明实施例的部分方面的理解。该概述既不是本发明及其各种实施例的广泛也不是详尽的概述。该概述以简化的形式呈现了本发明实施例中一些被选择的概念，作为对下面呈现的更详细说明的介绍。可以理解的是，本发明的其他实施例可以单独或组合使用上述或下面详细说明的一个或多个特征。
附图说明
在考虑以下对本发明实施例的详细说明时，尤其是与附图结合时，本发明实施例的上述和其他特征以及优点将变得显而易见，其中:
图1显示了本发明中用于将纤维材料沉积到表面(131)上的设备(100)的一个实施例。
图2A-2B显示了本发明中设备(100)的材料挤出机(101)的一个实施例。
图3A显示了本发明中设备(100)的冷端(110)的一个实施例。
图3B显示了本发明的热端(116)的一个实施例。
图3C显示了本发明的熨烫机构(124)的一个实施例。
图3D显示了本发明的旋转组件(129)的一个实施例。
图4显示了本发明的先导加热元件(130)的一个实施例。
图5显示了本发明的切割组件(103)的一个实施例。
图6A-6B显示了本发明中用于将纤维材料沉积到表面(131)的组件。
图7显示了本发明中沉积纤维材料的过程。
为了便于理解，在可能的情况下，使用了相同的附图标记来表示附图中相同的元件。
详细说明
如在整个申请中所使用的，词语“可以”是在许可的意义上使用的(即，意味着有可能)，而不是强制的意义上使用的(即，意味着必须)。类似地，词语“包括”意味着包括但不限于。
短语“至少一个”、“一个或多个”和“和/或”是开放式表达，在操作中既是合取的又是析取的。例如，在表述“A、B和C中的至少一个”、“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”、“A、B或C中的一个或多个”以及“A、B和/或C”中的每一个表述表示单独的A、单独的B、单独的C、A和B一起、A和C一起、B和C一起或A、B和C一起。
术语“一个”实体是指一个或多个实体。因此，术语“一个”、“一个或多个”和“至少一个”在本文中可以互换使用。还应注意，术语“包括”、“包含”和“具有”可以互换使用。
图1显示了本发明中用于将纤维材料沉积到表面(未示出)上的设备(100)的一个实施例。如图1所示，设备(100)包括材料挤出机(101)、模块化铺层喷嘴(102)和切割组件(103)。
图2A-2B显示了设备(100)的材料挤出机(101)的一个实施例。如图2A所示，材料挤出机(101)包括离合机构(104)，该离合机构用于实现纤维材料与挤出机马达(105)之间的配合，该挤出机马达用于将所述纤维材料给进到长丝导向器(106)中。
可以想到，纤维材料，特别是纤维增强长丝，基本上是用热塑性材料预浸渍的连续纤维材料的粗纱。所述纤维材料的横截面可以是圆形、矩形或任何其它形状，这取决于进料系统和所需的产量。为了适应各种纤维材料，长丝导向器(106)被设计成具有各种横截面，例如曲线几何形状，如圆形，或多边形几何形状，如矩形。
离合机构(104)可以通过控制器(未示出)远程操作。可以想到，离合机构(104)为用于夹取材料的材料夹。一经启动，离合机构(104)围绕轴(a)转动，在运转期间将纤维材料与挤出机马达(105)接合，并且在沉积操作完成时将所述纤维材料与挤出机马达(105)分离。
还可以设想到，当新的纤维材料被供给到材料挤出机(101)中时，或者当纤维材料在切割操作之后需要收回时，挤出机马达(105)被设定为工作状态。此外，当新一轮的沉积操作开始时，挤出机马达(105)被设定为工作状态。
在沉积操作期间，材料挤出机(101)为断开状态。这防止了由于速度不匹配、挤出机打滑而导致的纤维材料的不必要的张紧，这可能导致纤维材料从部件中被拉出、喷嘴堵塞甚至纤维材料断裂。
如图2B所示，在一个可能的实施例中，材料挤出机(101)包括与其匹配的挤出滑轮(107)，例如驱动滑轮(107a)和空转滑轮(107b)。材料挤出机(101)的这种构造防止纤维材料在操作过程中滑出，并且可以接受包括圆形纤维材料在内的各种形式的沉积纤维材料，其中沉积纤维材料也被称为丝束。
在本发明的一个优选实施例中，设备(100)可以沿着四个轴线移动。对于不同方向和转向的铺层，可以增加第四旋转轴线，以沿着期望的路径定向纤维材料。这使得材料挤出机(101)可以以三种模式进行操作:推模式、拉模式和组合模式。推模式对于供给新的纤维材料是理想的，其中纤维材料通过输出喷嘴(未示出)被推进。在推模式的切割操作中，纤维材料被推进以释放其中的张力。拉模式非常适合用于直线布局。在拉模式期间，材料挤出机(101)被设为断开状态以允许更快的铺层速度。组合模式非常适合在曲面段使用。在组合模式期间，纤维材料交替地被推和拉，以提高转向时的精度。
图3A-3D显示了本发明中模块化铺层喷嘴(102)。这种模块化铺层喷嘴(102)可以便利地进行更换，以便用不同宽度的以及具有圆形横截面的纤维材料进行铺层。
图3A显示了本发明中设备(100)的模块化铺层喷嘴(102)的冷端(110)。冷端(110)被配置为让纤维材料保持冷却，并防止所述纤维材料从输出喷嘴(108)出来时过早熔化。冷端(110)包括冷却剂源(111，未示出)、芯部(112)、外壳(113)、冷却剂入口(114)和冷却剂出口(115)。
冷却剂源(111，未示出)包含冷却剂，该冷却剂处于最佳条件，例如适当的温度、pH值和纯度。冷却剂通过冷却剂入口(114)进入热端(116)，并在围绕芯部(112)流动之后通过冷却剂出口(115)排出。本领域技术人员将会理解，有效的热传递需要更大表面积与冷却剂接触。在一个实施例中，冷却剂可以是具有高热容的任何流体。优选地，冷却剂为液体，而不是在大多数常规配置中使用的空气。使用液体冷却剂允许获得更高的挤出温度。此外，冷却剂源(111，未示出)被配置为通过使用例如控制机构(即流量控制阀)来保持所需的冷却剂流速。冷端(110)被配置为将热量从冷却剂中移除，冷端(110)可以是保持较低冷却剂温度的能动或非能动系统，可以包括散热器、热电冷却器等。
在一个实施例中，芯部(112)是螺旋芯部(112)，即芯部(112)是螺旋形状的，如图3A所示。可以设想到，螺旋芯部(112)包括通道(117),该通道具有允许冷却剂螺旋流动的几何形状，以确保与冷却剂液体的高接触面积和高停留时间，从而吸收最大热量，以此提高冷却效率。此外，螺旋式的冷却设计确保材料在加热块(118)上方的任何部分保持在熔点之内或之下。在一个实施例中，芯部(112)的外部被配置为用作冷却剂流动的通道，以保持低温效果。
在又一实施例中，螺旋芯部(112)包括连接杆(119)，该连接杆(119)被配置为将热端(116)连接到冷端(110)和/或材料挤出机(101)。连接杆(119)被配置为防止热量从所述热端(116)传递到冷端(110)。优选地，连接杆(119)由导热性非常低的材料(即钛)制成，以控制热量从热端到冷端(110)。此外，与连接杆(119))接触的部分可以由具有较高导热性的材料制成，以将热量有效地传递到螺旋芯部(112)的表面，而与环境接触的部分(即外壳(113))可以由绝缘材料制成，以限制环境中的热量传递。
在一个实施例中，可以设想到，连接杆(119)和热端(116)可以从模块化铺层喷嘴(109)中移除，并且不同组的连接杆(119)和热端(116)可以被更换，以利用不同宽度的带状纤维材料进行铺层。结果，设备(100)可用于不同形式的纤维材料，从而复合材料制造更加经济。本领域技术人员将会理解，芯部(112)、连接杆(119)和热端(116)的模块化构造使得制造能让冷却剂围绕芯部(112)螺旋流动的通道(117)更容易且更经济。此外，这种模块化构造允许芯部(112)和外壳(113)使用不同的材料。
此外，根据本发明的一个实施例，模块化铺层喷嘴(109)被配置为：利用适当对齐和快速释放机构，通过挤出机支架(120，未示出)牢固地安装到材料挤出机(101)上。在一个实施例中，快速释放机构被配置为允许模块化铺层喷嘴(109)的快速组装/拆卸以进行维修保养。
图3B显示了设备(100)的热端(116)。热端(116)包括加热块(118)、热源(121)、温度测量单元(123，未示出)、输出喷嘴(108)、连接杆(119)、熨烫设备(124，未示出)和热夹套(122，未示出)。
可以设想到，加热块(118)被配置为将纤维材料转换成熔融形式，并通过输出喷嘴(108)将所述纤维材料沉积成复合部件(134，未示出)。加热块(118)可以由具有高导热性的材料制成，例如铝。加热块(118)还包括用于连接其它热端部件的装置。
在一个实施例中，热端(116)中的热源(121)被配置为在所述加热块(118)中产生热量。可以设想到，热源(121)为筒式电阻加热器(121),其具有足够的功率来将加热块(118)加热到所需的温度，如450摄氏度，用于如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(ULTEM)等的高性能材料。在一个实施例中，加热块(118)可以被热夹套(122，未示出)覆盖，该热夹套被配置为由绝缘材料制成，以减少向环境的热量损失。本领域的技术人员将会理解，加热块(118)可以用不同的材料替换，以获得更高的热导率，并用于处理其他种类的温度传感器和加热单元。
还可以进一步设想到，温度测量单元(123，未示出)，优选热电偶(123，未示出)，被配置为测量所述加热块(118)中的温度。可以设想到，热电偶(123，未示出)能够测量高达900摄氏度的高温。由温度测量单元(123，未示出)测量的值可以被传送到控制器，该控制器被配置为根据预设值维持加热块(118)内的温度。
输出喷嘴(108)可以被配置为用作熔融纤维材料的出口。输出喷嘴(108)的尺寸和形状被配置为匹配纤维材料的尺寸和形状，并且其直径大于纤维材料直径。此外，输出喷嘴(108)可以由导热材料(即，用于均匀加热的黄铜)制成，并且具有高硬度(即，不锈钢)，以获得更大的耐磨性。在另一个实施例中，输出喷嘴(108)可以进行替换，以处理不同的纤维的类型、尺寸和横截面。
图3C显示了本发明的熨烫机构(124)。在本发明的优选实施例中，热端(116)包括熨烫机构(124)，该熨烫机构包括设置在输出喷嘴(108)的端部处的球形附件(125)，所述球形附件(125)被配置为在对纤维材料进行挤出和分配期间按压纤维材料。结果实现纤维材料在被挤出过程中的平滑流动和对下层的更强粘附。此外，球形附件(125)包括一组沿输出喷嘴(108)辐射状布置的球形(125)，这些球形附件共同放置在设置在所述输出喷嘴(108)中的保持架(未示出)中。这种配置考虑了由于加热引起的热膨胀的影响。在一个实施例中，熨烫机构(124)可以有选择性地进行表面硬化处理，以便延长输出喷嘴(108)的寿命。
在另一个实施例中，装置(100)还包括随动辊(128，未示出)，该随动辊被配置为向沉积的纤维材料施加压力，以便将所述纤维材料压实到先前沉积的纤维材料上，这有助于消除在铺层过程中产生的任何气泡。此外，这可以使纤维材料与先前的铺层进行更好的粘合，从而使生产出的部件有更高的层间剪切强度，从而减少了脱层问题。
图3D显示了模块化铺层喷嘴的旋转组件(129)。旋转组件(129)包括旋转马达(127)，该旋转马达允许输出喷嘴(108)的进行各种运动，例如围绕限定的轴线转向或旋转。这有助于让纤维与铺层方向对齐，并避免在纤维转向过程中纤维的任何扭曲。
图4显示了安装在铺层方向前侧的先导加热元件(130)。该先导加热元件(130)被配置为软化先前沉积在表面(131)上的纤维材料，从而促进新沉积的纤维材料粘附在其上。先导加热元件(130)可以包括靠近输出喷嘴(108)放置的热气导管或红外加热器。设备(100)可以围绕输出喷嘴(108)的轴线旋转，以保持先导加热元件(130)的定向，使得先导加热元件(130)总是引导铺层方向。
图5显示了设备(100)的切割组件(103)。切割组件(103)包括四连杆机构(135)，其中一个所述连杆由切割器致动器(未示出)驱动，该致动器可以是旋转致动器。此外，切割组件(103)包括通过控制器(未示出)远程启动的刀片或一对剪切刀具(133)。在沉积操作期间，切割组件(103)停留在输出喷嘴(108)上方，因此路径不受阻碍，并且下面的材料层不受影响。在沉积操作结束时，设备(100)或者输出喷嘴(108)向上移动，驱动四连杆机构(135)，这促使切割组件(103)到达输出喷嘴(108)下方并开始切割操作。切割操作完成之后，四连杆机构(135)再次被制动，并且切割组件(103)向上移动，同时使用材料挤出机(101)收回多出的纤维材料。设备(100)接着向下移动以恢复沉积操作。
图6A-6B显示了本发明中用于将纤维材料沉积到表面(131)上的组件。根据本发明的组件包括所述材料挤出机(101)、模块化铺层喷嘴(109)和固定在所述挤出机支架(120)中的切割组件(103)。材料挤出机(101)固定在挤出机支架(120)的顶面上，而模块化铺层喷嘴(109)固定在挤出机支架(120)的底面上。切割组件(103)优选固定在挤出机支架(120)顶面的一侧。该组件还设有位于模块化铺层喷嘴(109)下方一定距离处的铺层表面(131)。铺层表面(131)是作为模块化铺层喷嘴(109)将纤维材料对进行沉积的表面。模块化铺层喷嘴(109)被配置为可以沿着构建表面(131)的整个区域移动以沉积纤维材料。
图7显示了本发明中沉积纤维材料的过程。本发明还涉及一种用于将纤维材料沉积到表面(131)上的方法。本发明中的方法包括以下步骤:
a)通过材料挤出机(101)挤出(engage)纤维材料；
b)通过挤出机马达(105)将所述纤维材料供给到长丝导向器中；
c)冷却冷端(110)接收的所述纤维材料的温度；
d)在热端(116)将所述纤维材料转化成熔融形式；以及
e)通过输出喷嘴(108)将所述纤维材料铺在铺层表面(131)上。
本发明中的方法从相应的本发明中的装置(100)中获得了相同的益处。在一个实施例中，通过将期望模型的平面填充模型输入到3D打印切片软件来生成刀具路径。这些刀具路径被输入控制器，然后控制器向设备(100)中的所有电子装置发送信号。一旦模块化铺层喷嘴(109)移动到合适的位置，就使用材料挤出机(101)将纤维材料供给到输出喷嘴(108)，以开始沉积操作。使用处于连接位置的材料挤出机(101)将纤维材料供给到输出喷嘴(108)中。所述材料挤出机(101)继续将纤维材料供给到输出喷嘴(108)中，直到纤维材料粘附到铺层表面(131)上。使用熨烫机构(124)将已经从输出喷嘴(108)挤出的熔融纤维材料压到铺层表面(131)上。一旦纤维材料和铺层表面(131)粘合，挤出机马达(105)脱离以允许纤维材料平滑流动，从而消除了出现张力不一致的任何可能性。
在一个实施例中，使用至少一个输出喷嘴(108)。在该实施例中，可以使用两个喷嘴，一个用于纯热塑性材料，另一个用于纤维增强热塑性材料。可选地，一个实施例还可以包括通过热端(116)中的入口点将热塑性材料注射到喷嘴中，输出喷嘴(108)连接在该入口点处。热塑性材料的提供被认为改变了纤维增强部分中碳纤维的体积分数。优选地，为了对铺层表面(131)产生最佳粘附效果，在铺设纤维增强长丝之前，首先沉积热塑性材料的基层。在每个沉积操作的最后，输出喷嘴(108)向上移动，材料挤出机(101)接合，然后切割组件(103)向下移动切割纤维材料，切割完纤维材料之后向上移动归位。切割操作之后，材料挤出机(101)收回多余的纤维材料，输出喷嘴(108)向下移动，继续沉积操作。
出于说明和描述的目的，已经进行了本发明的前述讨论。不打算将本发明限制于这里公开的一种或多种形式。例如，在前面的详细说明中，出于简化本公开的目的，本发明的各种特征在一个或多个实施例、配置或方面中被组合在一起。这些实施例、配置或方面的特征可以在除了以上讨论的实施例、配置或方面之外的替代实施例、配置或方面中进行组合。这种公开的方法不应被解释为反映了本发明需要比每个权利要求中明确记载的特征更多特征的意图。相反，如以下权利要求中所反映出的，少于单个前述公开的实施例、配置或方面的所有特征存在创造性。因此，下面的权利要求被结合到该详细说明中，每个权利要求本身作为本发明的单独实施例。
此外，尽管本发明的说明已经包括了一个或多个实施例、配置或方面以及某些变化和修改的说明，但是其他变化、组合和修改也在本发明的范围内，例如，在理解本公开之后，可能在本领域技术人员的技能和知识范围内的其他变化、组合和修改。意图获得在允许的程度上包括替代实施例、配置或方面的权利，包括那些要求保护的替代的、可互换的和/或等同的结构、功能、范围或步骤，无论这种替代的、可互换的和/或等同的结构、功能、范围或步骤是否在此公开，并且无论是否在本说明书中披露了上述变体，互换和/或等同结构、功能、范围或步骤，本发明并不意在放弃这些部分的保护。。
Claims (29)
1.一种用于将纤维材料沉积到表面(131)上的设备(100),其特征在于，包括:
一种材料挤出机(101),包括有开关控制的离合机构，所述离合机构用于实现纤维材料与挤出机马达的配合，所述挤出机马达用于将所述纤维材料给进到长丝导向器中，
冷端(110)用于接收所述纤维材料并通过使用冷却剂来冷却所述纤维材料的温度；以及
热端(116)包括加热块(118),所述加热块用于将所述纤维材料转换成熔融形式，并通过输出喷嘴(108)将所述纤维材料沉积成所述复合部件(134)中。
2.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，还包括用于切割所述纤维材料的切割组件(103)。
3.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，所述长丝导向器的横截面具有曲线几何形状，优选为圆形。
4.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，所述长丝导向器的横截面具有多边形几何形状，优选为矩形。
5.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，输出喷嘴(108)的尺寸和形状为匹配所述纤维材料的尺寸和形状。
6.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，还包括热源(121)，用于在所述加热块(118)中产生热量。
7.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，还包括温度测量单元(123)，优选为热电偶，用于测量所述加热块(118)中的温度。
8.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，还包括连接杆(119)，所述连接杆将热端(116)连接到冷端(110)，并用于防止热量从所述热端(116)传递到所述冷端(110)。
9.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，还包括熨烫机构(124)，所述熨烫机构包括设置在喷嘴端部的球形附件(125)，所述球形附件(125)用于对所述纤维材料进行挤出和分配期间按压所述纤维材料。
10.根据权利要求9所述的设备(100)，其特征在于，所述球形附件(125)包括一组沿输出喷嘴(108)辐射状布置的球形(125)，并且所述球形附件(125)共同放置在设置在所述输出喷嘴(108)中的保持架(127)中。
11.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，还包括被配置为覆盖加热块(118)的热夹套(122)。
12.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，还包括随动辊(128)，所述随动辊(128)被配置成向沉积的所述纤维材料施加压力，以便将所述纤维材料压实到先前沉积的纤维材料上。
13.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，还包括安装在铺层方向前侧的先导加热元件(130)，并且所述先导加热元件(130)用于软化先前沉积在表面(131)上的所述纤维材料。
14.根据权利要求13所述的设备(100)，其特征在于，所述先导加热元件(130)包括热气导管或红外加热器。
15.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，所述切割组件(103)包括四连杆机构，其中所述连杆之一由切割机致动器(132)驱动。
16.根据权利要求1或权利要求2所述的设备(100)，其特征在于，所述切割组件(103)包括通过控制器远程启动的刀片或一对剪切刀具。
17.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，所述离合机构被配置为通过控制器远程操作。
18.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，所述材料挤出机(101)还包括与所述材料挤出机(101)匹配的挤出滑轮。
19.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，所述材料挤出机(101)被配置为以推模式操作，其中所述纤维材料被推动通过喷嘴。
20.根据权利要求1或权利要求19所述的设备(100)，其特征在于，所述材料挤出机(101)还被配置为以拉模式操作，其中，所述材料挤出机(101)被设置为脱离状态。
21.根据权利要求20至29中任一项所述的设备(100)，其特征在于，所述材料挤出机(101)还被配置为以推和拉两种模式操作。
22.根据权利要求21所述的设备(100)，其特征在于，所述材料挤出机(101)的推模式还被配置成在切割操作期间推动所述纤维，以释放所述纤维中的张力。
23.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，还包括螺旋芯部(112)，所述螺旋芯部包括为允许所述冷却剂螺旋流动的通道(117)。
24.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，所述冷端(110)还包括包含所述冷却剂的冷却剂源(111)，优选为液体冷却剂，所述冷却剂源(111)被配置为在进入所述热端(116)之前冷却所述纤维材料的温度。
25.根据权利要求23所述的设备(100)，其特征在于，所述冷端(110)还包括冷却剂入口(114)，所述冷却剂入口(114)被配置为允许所述冷却剂进入所述热端(116)。
26.根据权利要求23所述的设备(100)，其特征在于，所述冷端(110)还包括冷却剂出口(115)，所述冷却剂出口(115)允许所述冷却剂在围绕所述芯部(112)螺旋流动之后排出。
27.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，所述芯部(112)、所述连接杆(119)和所述热端(116)为形成模块化铺层喷嘴。
28.根据权利要求27所述的设备(100)，其特征在于，所述模块化铺层喷嘴(109)为可更换的。
29.本发明中的用于将所述纤维材料沉积到零件(131)上的组件包括:
材料挤出机(101)，固定在挤出机支架(120)的顶面上；
模块化铺层喷嘴(109)，固定在所述挤出机支架(120)的底面上；
切割组件(103)，固定在所述挤出机支架一侧；以及
部件(131)，固定在模块化铺层喷嘴下方一定距离处。
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