JP2017185788A - 繊維強化複合材構造物を製造するための3dプリンティング方法及び3dプリンタ - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、本発明の目的は、時間及びコスト面でより効率的に繊維強化構造物を積層製造(アディティブマニュファクチャリング)するための、信頼性の高い3Dプリンティング方法及び3Dプリンタを提供することにある。
2・・・レーザー
3、3'・・・テープサプライ
4・・・マージングステーション
5・・・基材フィラメント
6・・・マルチフィラメントサプライ
7・・・含浸繊維層
8・・・層複合体
9・・・プリントベッド
10・・・繊維強化複合材構造物
11・・・切断装置
12a、12b・・・押圧板
13・・・アイロン
14・・・プリントテーブル
15・・・積層面
16・・・第1のプリンタヘッド
17・・・第2のプリンタヘッド
18・・・プリントベッド加熱装置
19・・・レーザービーム
20・・・品質制御システム
21・・・制御装置
22・・・センサ装置
100・・・3Dプリンタ
M・・・3Dプリンティング方法
M01・・・方法ステップ
M02・・・方法ステップ
M1・・・方法ステップ
M2・・・方法ステップ
M3・・・方法ステップ
M4・・・方法ステップ
M5・・・方法ステップ
P0・・・プリンティング制限
P1・・・品質パラメータ
S・・・センサデータ
T・・・溶融温度
Claims (15)
- 繊維強化複合材構造物(10)を製造するための3Dプリンティング方法(M)であって、
複数の強化繊維を含む開繊繊維束テープ(1)をテープサプライ(3、3')からマージングステーション(4)に供給(M1)し、
複数の基材フィラメント(5)をマルチフィラメントサプライ(6)からマージングステーション(4)に供給(M2)し、
前記マージングステーション(4)で、前記複数の基材フィラメント(5)を前記開繊繊維束テープ(1)と共に押圧(M3)し、
前記マージングステーション(4)で、前記開繊繊維束テープ(1)を前記複数の基材フィラメント(5)と共に前記基材フィラメント(5)の溶融温度(T)に加熱(M4)することにより、含浸繊維層(7)を形成し、
前記含浸繊維層(7)を層複合体(8)としてプリントベッド(9)上に積層(M5)することにより、前記繊維強化複合材構造物(10)を形成する
3Dプリンティング方法。 - 請求項1に記載の3Dプリンティング方法(M)であって、
前記開繊繊維束テープ(1)は、前記複数の基材フィラメント(5)と共に、レーザービーム(19)により加熱される
3Dプリンティング方法。 - 請求項1又は2に記載の3Dプリンティング方法(M)であって、
前記複数の基材フィラメント(5)は、前記開繊繊維束テープ(1)と共に、2つの押圧板(12a、12b)に挟まれて押圧される
3Dプリンティング方法。 - 請求項3に記載の3Dプリンティング方法(M)であって、
前記レーザービーム(19)は、前記2つの押圧板(12a、12b)の少なくとも一方を通過することで、前記開繊繊維束テープ(1)及び前記複数の基材フィラメント(5)まで伝導される
3Dプリンティング方法。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の3Dプリンティング方法(M)であって、
前記含浸繊維層(7)は、アイロン(13)で前記含浸繊維層(7)を押し当てることにより積層される
3Dプリンティング方法。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の3Dプリンティング方法(M)であって、
前記3Dプリンティング方法は、さらに、
アディティブマニュファクチャリング技術あるいは3Dプリンティング技術を用いてプリントテーブル(14)上に前記プリントベッドを予め形成(M01)する
3Dプリンティング方法。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の3Dプリンティング方法(M)であって、
前記含浸繊維層(7)は、前記プリントベッド(9)の湾曲した積層面(15)に沿って移動することにより、前記プリントベッド(9)上に前記層複合体(8)として積層される
3Dプリンティング方法。 - 繊維強化複合部品(10)を製造するための3Dプリンタ(100)であって、
複数の強化繊維を含む開繊繊維束テープ(1)を供給するように構成されたテープサプライ(3、3')と、
複数の基材フィラメント(5)を供給するように構成されたマルチフィラメントサプライ(6)と、
前記テープサプライ(3、3')から前記開繊繊維束テープ(1)を受け入れ、前記マルチフィラメントサプライ(6)から複数の基材フィラメント(5)を受け入れ、前記複数の基材フィラメント(5)を前記開繊繊維束テープ(1)と共に押圧し、含浸繊維層(7)を形成するように前記開繊繊維束テープ(1)を前記複数の基材フィラメント(5)と共に前記基材フィラメント(5)の溶融温度(T)に加熱するように構成されたマージングステーション(4)と、
前記マージングステーション(4)から前記含浸繊維層(7)を受け入れ、前記含浸繊維層(7)を層複合体(8)としてプリントベッド(9)上に積層させることにより、前記繊維強化複合材部品(10)を形成するように構成された第1のプリンタヘッド(16)と
を具備する3Dプリンタ。 - 請求項8に記載の3Dプリンタ(100)であって、
レーザービーム(19)を、前記マージングステーション(4)内の前記開繊繊維束テープ(1)及び前記複数の基材フィラメント(5)まで伝導させて、前記開繊繊維束テープ(1)及び前記複数の基材フィラメント(5)を加熱するように構成及び配置されたレーザー(2)
をさらに具備する3Dプリンタ。 - 請求項8又は9に記載の3Dプリンタ(100)であって、
前記マージングステーション(4)内で前記複数の基材フィラメント(5)を前記開繊繊維束テープ(1)と共に押圧するように構成及び配置された2つの押圧板(12a、12b)
をさらに具備する3Dプリンタ。 - 請求項10に記載の3Dプリンタ(100)であって、
前記2つの押圧板(12a、12b)の少なくとも一方は、前記レーザービーム(19)を伝導するように透明に形成される
3Dプリンタ。 - 請求項8から11のいずれか一項に記載の3Dプリンタ(100)であって、
前記第1のプリンタヘッド(16)は、前記含浸繊維層(7)を前記プリントベッド(9)に押し当てるように構成されたアイロン(13)を有する
3Dプリンタ。 - 請求項8から12のいずれか一項に記載の3Dプリンタ(100)であって、
アディティブマニュファクチャリング技術あるいは3Dプリンティング技術を用いてプリントテーブル(14)上に前記プリントベッド(9)を形成するように構成された第2のプリンタヘッド(17)
をさらに具備する3Dプリンタ。 - 請求項8から13のいずれか一項に記載の3Dプリンタ(100)であって、
前記第1のプリンタヘッド(16)は、前記プリントベッド(9)の湾曲した積層面(15)に沿って前記含浸繊維層(7)を前記プリントベッド(9)上に積層可能なように、傾斜角を調整可能に構成される
3Dプリンタ。 - 請求項8から14のいずれか一項に記載の3Dプリンタ(100)であって、
前記基材フィラメント(5)は、熱可塑性材料から生成され、前記開繊繊維束テープ(1)は、複数の樹脂未含浸強化繊維からなり、各強化繊維はカーボンファイバー、アラミドファイバー、及びグラスファイバーからなるグループから選択される
3Dプリンタ。
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