PL249474B1 - Sposób wytwarzania kompozytowych elementów o strukturze hybrydowej, głowica do ich wytwarzania oraz element kompozytowy o strukturze hybrydowej - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kompozytowych elementów (1) lub (1') o strukturze hybrydowej, głowica do ich wytwarzania oraz element kompozytowy o strukturze hybrydowej, mające zastosowanie w przypadku wytwarzaniu komponentów o wymaganej wysokiej kierunkowej sztywności i wytrzymałości mechanicznej przy minimalnej masie. Istotą sposobu według wynalazku jest to, że w pierwszym etapie sposobu drukuje się w technologii druku 3D rdzeń konstrukcyjny o niejednorodnej strukturze, a następnie w drugim etapie sposobu na zewnętrznej powierzchni rdzenia konstrukcyjnego, drukuje się ciągłym włóknem w matrycy polimerowej w technologii 3D warstwę zewnętrzną.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kompozytowych elementów o strukturze hybrydowej, głowica do ich wytwarzania oraz element kompozytowy o strukturze hybrydowej, mające zastosowanie w przypadku wytwarzania komponentów o wymaganej wysokiej kierunkowej sztywności i wytrzymałości mechanicznej przy minimalnej masie. Komponenty zawierające elementy kompozytowe o strukturze hybrydowej znajdują zastosowanie w przemyśle lotniczym, kosmicznym i motoryzacyjnym, a szczególnie nadają się do wytwarzania konstrukcji ram nośnych, wsporników i dźwigarów. Wynalazek znajduje praktyczne zastosowanie w procesie wytwarzania specjalistycznego sprzętu sportowego, którego elementy mają możliwość ugięcia dla amortyzacji, a szczególnie nadaje się do wytwarzania ram rowerowych, sprzętu narciarskiego, rakiet tenisowych itp.

Dotychczas w celu uzyskania elementu kompozytowego składającego się z włókna o wysokich parametrach wytrzymałościowych przesączonego spoiwem konieczne było wykonanie formy na ten element, umiejscowienie w niej formatek tkanin przesączonych spoiwem i poddanie ich procesowi utwardzania. W celu uzyskania docisku stosuje się worek próżniowy lub w przypadku szczególnych elementów formatki tkaniny mogą być układane na rdzeniu na przykład ze spienionego tworzywa sztucznego który ułatwia ułożenie tkanin i może zapewniać docisk po zamknięciu w formie. Po utwardzeniu spoiwa rdzeń jest usuwany, przykładowo poprzez chemiczne rozpuszczenie. Ograniczeniem tej technologii jest czasochłonność procesu i wysoki koszt wykonania form.

Znana jest również technologia druku 3D za pomocą ciągłego włókna gdzie pojedyncza wiązka włókna jest przesączana żywicą lub stopionym termoplastem i ekstrudowana przez głowicę drukującą (ang. Continuous Fibre Fused Deposition Modeling, FDM). Ograniczeniem tej technologii jest to że włókna układane są warstwa po warstwie jedynie w płaszczyźnie drukowania tzn. w płaszczyźnie poziomej, co w praktyce ogranicza zastosowanie tej metody do wytwarzania komponentów o wysokich parametrach wytrzymałościowych tylko w jednej płaszczyźnie.

Znany jest również sposób w którym w jednym procesie drukowany jest z tworzywa termoplastycznego rdzeń o warstwach ułożonych w jednej płaszczyźnie (Fused Deposition Modeling, FDM), na który następnie może zostać ułożona warstwa ciągłego włókna już z możliwością kierunkowego układu włókien na powierzchni rdzenia. Ograniczeniem tej technologii jest to, że pozwala ona na uzyskanie jedynie komponentów o uproszczonych kształtach oraz to, że złożoność struktury rdzenia jest ograniczona, a jego masa jest znaczna.

Istotą sposobu wytwarzania elementów kompozytowych o strukturze hybrydowej, wykorzystującego sterowanie głowicą drukującą według algorytmów uprzednio przygotowanych do drukowania elementów w technologii 3D, jest to, że w pierwszym etapie sposobu drukuje się w technologii druku 3D rdzeń konstrukcyjny o niejednorodnej strukturze, zgodnie z modelem i algorytmem przystosowanym uprzednio dla wykonania niejednorodnej struktury rdzenia, a następnie w drugim etapie sposobu na zewnętrznej powierzchni rdzenia konstrukcyjnego, głowicą drukującą drukuje się ciągłym włóknem w matrycy polimerowej w technologii 3D warstwę zewnętrzną, której włókna układane są kierunkowo, zgodnie z modelem i algorytmem przystosowanymi uprzednio do sterowania ruchem głowicy drukującej dla wykonania warstwy zewnętrznej.

Korzystnie w powierzchnię rdzenia konstrukcyjnego wbudowuje się włókna wykonane z materiału elektrokurczliwego typu sztuczny mięsień.

Korzystnie niejednorodną strukturę rdzenia konstrukcyjnego modeluje się i drukuje się według algorytmu uwzględniającego lokalne własności mechaniczne rdzenia konstrukcyjnego, zoptymalizowane względem kierunkowego ułożenia włókien w warstwie zewnętrznej i odnoszącego się do własności wytrzymałościowych warstwy zewnętrznej.

Korzystnie kierunkowe ułożenie włókien w warstwie zewnętrznej jest określone na etapie modelowania elementu kompozytowego z uwzględnieniem niejednorodnych własności mechanicznych rdzenia kompozytowego.

Korzystnie drukowanie 3D rdzenia konstrukcyjnego odbywa się metodą proszkową.

Korzystnie sterowanie ruchem głowicy drukującej odbywa się poprzez jedno ramię robota, z którym głowica połączona jest mechanicznie i elektrycznie.

Korzystnie sterowanie ruchem głowicy drukującej odbywa się poprzez dwa ramiona robota, z którymi jest naprzemiennie połączona mechanicznie i elektrycznie.

Istotą głowicy do wytwarzania elementów kompozytowych o strukturze hybrydowej, umiejscowionej na ramieniu robota przemysłowego, który przeznaczony jest do realizacji drukowania elementów kompozytowych w technologii druku 3D, która to głowica wyposażona jest w zespół drukujący do drukowania włóknem ciągłym, jest to, że głowica według wynalazku ma co najmniej dwa przyłącza mechaniczne głowicy mocujące głowicę do jednego z ramion robota oraz ma co najmniej dwa elementy odbiorcze systemu do przesyłania energii. Każde z ramion robota wyposażone jest w element nadawczy systemu do przesyłania energii oraz w przyłącze mechaniczne ramienia, które jest kompatybilne z każdym z przyłączy mechanicznych głowicy, tworząc element mocujący głowicy.

Korzystnie elementem mocującym głowicę do ramienia robota jest chwytak pneumatyczny lub chwytak magnetyczny.

Korzystnie element odbiorczy systemu do przesyłania energii i element nadawczy systemu do przesyłania energii stanowią układy stykowe lub układy bezprzewodowe.

Korzystnie głowica zawiera zespół drukujący, który przystosowany jest do drukowania tylko jednym rodzajem włókna o konkretnych własnościach mechanicznych, zaś dla każdego innego rodzaju włókna stosuje się oddzielną głowicę lub głowice, które stosuje się wymiennie.

Istotą elementu kompozytowego o strukturze hybrydowej, mającego postać komponentu przestrzennego o zadanym kształcie jest to, że zawiera rdzeń konstrukcyjny stanowiący szkielet komponentu przestrzennego, mający postać niejednorodnej przestrzennej struktury wykonanej w technologii druku 3D, na którym usytuowana jest trwale warstwa zewnętrzna mająca włókna ukierunkowane, związane matrycą polimerową. Warstwa zewnętrzna wykonana jest w technologii druku 3D włóknem ciągłym.

Korzystnie rdzeń konstrukcyjny zawiera dodatkowe włókna wykonane z materiału elektrokurczliwego typu sztuczny mięsień, które wkomponowane są w powierzchnię rdzenia.

Korzystnie rdzeń konstrukcyjny wykonany jest z tworzywa przystosowanego do utworzenia trwałego połączenia z matrycą polimerową warstwy zewnętrznej.

Korzystnie tworzywo, z którego wykonany jest rdzeń konstrukcyjny jest identyczne z matrycą polimerową warstwy zewnętrznej.

Korzystnie warstwa zewnętrzna zawiera usytuowane w matrycy polimerowej różne rodzaje włókien, o różnych parametrach mechanicznych.

Korzystnie włókna warstwy zewnętrznej stanowią co najmniej dwa rodzaje wybrane spośród włókien szklanych, węglowych, aramidowych, lnianych, bazaltowych lub konopnych.

Zaletą sposobu według wynalazku jest to, że umożliwia się wykonywanie kompozytowych elementów o strukturze hybrydowej o własnościach mechanicznych przewyższających elementy kompozytowe wykonywane przy użyciu form, a brak konieczności wykonywania kosztownych form pozwala na znaczne oszczędności podczas produkcji tych elementów. Ponadto brak użycia form umożliwia znaczne przyspieszenie cyklu produkcyjnego.

W porównaniu do znanych technologii druku 3D zaletą sposobu wg wynalazku jest to, że umożliwia wykonanie komponentów o złożonych kształtach np. dowolne przewieszki (ang. overhangs), kształty zamknięte, jak np. torus i o dowolnym kierunku ułożenia włókien na powierzchni komponentu.

Zaletą głowicy według wynalazku jest jej konstrukcja pozwalająca na obniżenie jej masy i jej zminiaturyzowanie, co z kolei umożliwia zastosowanie do jej prowadzenia robota o mniejszym udźwigu i ograniczenie zużycia energii w procesie. Jest to możliwa dzięki temu, że zamiast stosowania jednej dużej głowicy wyposażonej w skomplikowany system zasobników różnych rodzajów włókien, możliwe jest zastosowanie wielu głowic dołączanych do ramienia lub ramion robota przemysłowego, gdzie poszczególne głowice mogą być wyposażone w różne rodzaje włókien, o różnych własnościach mechanicznych. Rozłączne połączenie głowicy i ramienia lub ramion robota przemysłowego umożliwia odłączanie i dołączanie głowicy ramienia robota w trakcie procesu drukowania, co dodatkowo umożliwia wytworzenia elementów o bardziej złożonych kształtach lub takich zawierających fragmenty zamknięte, przykładowo jak torus, lub trójkąt ramy rowerowej, niemożliwych do wykonania w przypadku zastosowania głowicy trwale przyłączonej do ramienia robota.

Zaletą elementu kompozytowego o strukturze hybrydowej według wynalazku jest to, że kierunkowe ułożenie włókien warstwy zewnętrznej elementu w połączeniu z niejednorodnym rozkładem struktury rdzenia konstrukcyjnego pozwala na zwiększenie jego wytrzymałości, ponieważ fragmenty elementu poddawane większym obciążeniom mechanicznym cechują się większym zagęszczeniem materiału w strukturze rdzenia konstrukcyjnego. Obecność rdzenia konstrukcyjnego w elemencie kompozytowym powoduje, że warstwa zewnętrzna elementu, niezbędna do uzyskania wymaganej wytrzymałości mechanicznej może być cieńsza niż w przypadku braku takiego rdzenia. Ponadto zaletą kompozytowego elementu o strukturze hybrydowej jest to, że poprzez odpowiedni układ włókien w warstwie ze wnętrznej oraz dobór usieciowania struktury rdzenia konstrukcyjnego można uzyskać element cechujący się wysoką elastycznością w ściśle zdefiniowanych kierunkach, przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej sztywności w innych zdefiniowanych kierunkach.

W przypadku kompozytowego elementu o strukturze hybrydowej, który wyposażony jest w włókna typu sztuczny mięsień, które sterowane są poprzez impulsy elektryczne, uzyskuje się element uginający się w kierunkach o zadanej, wysokiej elastyczności. Przykładem zastosowania takiego elementu może być skrzydło samolotu, którym można sterować poprzez ugięcie szkieletowe profilu, zamiast stosowania ruchomych klap i lotek, co umożliwia uproszczenie konstrukcji skrzydła, zmniejszenie jego masy i poprawienie doskonałości aerodynamicznej skrzydła.

Wynalazek jest przedstawiony w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie realizację sposobu przy użyciu głowicy drukującej zamocowanej do jednego z ramion robota przemysłowego w trakcie drukowania warstwy zewnętrznej elementu kompozytowego, przy drugim ramieniu robota przejmującym głowicę drukującą od ramienia pierwszego, zaznaczonym linią przerywaną, fig. 2 przedstawia schematycznie budowę głowicy drukującej, fig. 3 przedstawia przykładowy kompozytowy element o strukturze hybrydowej 1 w pierwszej postaci wykonania wynalazku dla fragmentu ramy rowerowej, a fig. 4 przedstawia przykładowy kompozytowy element o strukturze hybrydowej 1’ w drugiej postaci wykonania wynalazku dla fragmentu ramy rowerowej.

Sposób wytwarzania elementu kompozytowego o strukturze hybrydowej 1 rozpoczyna się od wytworzenia rdzenia konstrukcyjnego 1a metodą druku 3D, co nie jest uwidocznione na rysunku. Korzystnie rdzeń uzyskuje się w technologii druku proszkowego: SLS (ang. Selective Laser Sintering, Binder Jetting itp.), która umożliwia wydruk złożonych struktur nieograniczonych koniecznością stosowania podpór. w przypadku wytwarzania elementu kompozytowego o strukturze hybrydowej 1’ na powierzchni rdzenia 1’a wbudowuje się dodatkowo włókna elektrokurczliwe typu sztuczny mięsień 1c, co przeprowadza się przykładowo poprzez ich ułożenie w zagłębieniach na powierzchni rdzenia 1’a przewidzianych na etapie projektowania i wykonanych w procesie drukowania rdzenia 1’a. Po wytworzeniu rdzenia konstrukcyjnego 1a lub 1’a, drugim etapem sposobu wytwarzania elementu kompozytowego 1 lub 1’ o strukturze hybrydowej jest utworzenie warstwy zewnętrznej 1b, co jest przedstawione na fig. 1. Etap drugi przeprowadza się metodą druku 3D ciągłym włóknem (ang. Continuous Fibre 3dp) przesyconym spoiwem i za pomocą głowicy drukującej 2, przyłączonej do ramienia robota 3, sterowanego komputerowo w taki sposób aby głowica 2 układała włókna kompozytowe na powierzchni rdzenia konstrukcyjnego 1a lub 1’a kierunkowo w sposób zgodny z uprzednio przygotowanym procesem sterowania i algorytmem tego procesu.

W przypadku konieczności wytworzenia elementów o bardziej złożonych kształtach lub zawierających fragmenty zamknięte takie jak np. torus, lub trójkąt ramy rowerowej konieczne jest aby w procesie wydruku uczestniczyły co najmniej dwa ramiona 3 i 3a robotów a głowica drukująca 2 była do nich przyłączana naprzemiennie.

Korzystnie materiał użyty do wydruku rdzenia jest identyczny z materiałem spoiwa warstwy zewnętrznej 1b, wytwarzanej w drugim etapie procesu, w celu zapewnienia najlepszego połączenia rdzenia 1a lub 1’a i warstwy zewnętrznej 1b. Korzystnie materiałem konstrukcyjnym rdzenia 1a lub 1’a i spoiwem warstwy zewnętrznej 1b jest tworzywo termoplastyczne, które oprócz korzystnych własności mechanicznych cechuje łatwość procesu przetwórstwa wtórnego. Przykładowo spoiwem takim jest poliamid (PA), ABS (ang. Acrylonitrile butadiene styrene), PET (ang. Polyethylene terephthalate), PLA (ang. polylactide).

Głowica drukująca 2 do wytwarzania kompozytowych elementów o strukturze hybrydowej 1 lub 1’ umiejscowiona na co najmniej jednym ramieniu 3, 3a robota przemysłowego (fig. 1 ), który przeznaczony jest do realizacji drukowania elementów kompozytowych w technologii druku 3D włóknem ciągłym. Głowica 2 wyposażona jest w co najmniej dwa elementy mocujące w postaci przyłączy mechanicznych głowicy 4b, umożliwiające odłączanie jej poprzez przyłącze mechaniczne ramienia 4a od jednego ramienia robota przykładowo 3 i przyłączanie jej do drugiego ramienia 3a w trakcie trwania procesu drukowania. Przyłącze mechaniczne głowicy 4b i przyłącze mechaniczne ramienia 4a po połączeniu tworzą elementy mocujące 4, które umożliwiają zarówno montaż mechaniczny głowicy 2 do ramion robota przemysłowego jak również zasilanie elektryczne głowicy 2 i sterowanie jej pracą. W celu zapewnienia łatwego odłączania i dołączania głowicy w trakcie trwania procesu drukowania korzystnie przyłącze mechaniczne 4 ma postać chwytaka magnetycznego lub chwytaka pneumatycznego. Dostarczanie energii zasilającej głowicę odbywa się za pomocą jednego z dwóch przyłączy elektrycznych 5, zawierających część nadawczą 5a, znajdującą się po stronie ramienia 3 lub 3a robota oraz część odbiorczą 5b znajdującą się w głowicy 2 tworząc układ nadawczo-odbiorczy. Układ ten może stanowić zespół styków elektrycznych. Korzystnie układ nadawczo-odbiorczy jest bezprzewodowym systemem przesyłania energii elektrycznej, przykładowo jest to układ indukcyjny lub układ pojemnościowy. Głowica wyposażona jest w znany zespół drukujący 6 do drukowania włóknem ciągłym, zawierający dyszę ekstrudującą, zasobnik włókna oraz zasobnik polimeru.

Przykładowy kompozytowy element o strukturze hybrydowej w pierwszej postaci wykonania wynalazku 1 ma rdzeń konstrukcyjny 1a o niejednorodnej strukturze, zdefiniowanej na etapie projektowania elementu kompozytowego. Struktura ta na fig. 3 uwidoczniona jest w postaci stelaża stanowiącego układ przestrzenny, który pokryty jest warstwą zewnętrzną 1b. Niejednorodna struktura rdzenia przejawia się tym, że struktura ma charakter sieci przestrzennej której zaplot, długości segmentów, oraz zagęszczenie materiału są różne w różnych fragmentach rdzenia w taki sposób aby uzyskać pożądane lokalne parametry mechaniczne tj. sztywność, tłumienie drgań itp. Warstwa zewnętrzna 1b jest kompozytem zawierającym włókna związane matrycą polimerową, które rozmieszczone są w tej warstwie w sposób ukierunkowany. Ukierunkowanie włókien nadaje warstwie zewnętrznej szczególne cechy, które w sposób zdecydowany poprawiają jakość elementu kompozytowego 1. Hybrydowa struktura elementu kompozytowego 1, zawierająca niejednorodną strukturę rdzenia 1 a oraz warstwę zewnętrzną 1b z ukierunkowanymi włóknami, stanowi przestrzenny komponent o zadanym kształcie wykonany dwoma różnymi technologiami druku 3D. Własności mechaniczne i wytrzymałościowe tak wykonanego komponentu są zdecydowanie ulepszone w stosunku do komponentów jednolitych, wykonanych w technologii druku 3D. Warstwa zewnętrzna 1b mająca włókna ukierunkowane związane matrycą polimerową, wykonana jest w technologii druku 3D ciągłym włóknem. Rdzeń konstrukcyjny 1a wykonany jest z tworzywa przystosowanego do utworzenia trwałego połączenia z matrycą polimerową warstwy zewnętrznej 1b. Tworzywo, z którego wykonany jest rdzeń konstrukcyjny 1a może być identyczne z matrycą polimerową warstwy zewnętrznej 1b w celu uzyskania najlepszego połączenia rdzenia konstrukcyjnego i warstwy zewnętrznej. W takim przypadku dodatkowo proces przetwórstwa wtórnego elementu w celu jego utylizacji zostaje znacznie uproszczony. Warstwa zewnętrzna 1b może zawierać różne rodzaje włókien o różnych parametrach mechanicznych, a włókna mogą być wybrane spośród na przykład włókien szklanych, węglowych, aramidowych, lnianych, bazaltowych lub konopnych.

Przykładowy kompozytowy element o strukturze hybrydowej w drugiej postaci wykonania wynalazku 1’ ma rdzeń konstrukcyjny 1’a o niejednorodnej strukturze, takiej jak w pierwszej postaci wykonania wynalazku. Struktura ta na fig. 4 uwidoczniona jest w postaci stelaża stanowiącego układ przestrzenny, na którego powierzchni, w kierunkach podatnych na ugięcia, wkomponowane są włókna 1c z materiału elektrokurczliwego typu sztuczny mięsień (ang. artificial muscle), które to włókna sterowane są przykładowo za pomocą impulsów elektrycznych, przy czym zarówno połączenia elektryczne włókien 1c jak i ich układ sterowania nie są uwidocznione na rysunku. Rdzeń 1’a wraz włóknami 1c pokryty jest warstwą zewnętrzną 1b. Warstwa zewnętrzna 1b jest kompozytem zawierającym włókna związane matrycą polimerową, które rozmieszczone są w tej warstwie w sposób ukierunkowany, tak jak w pierwszej postaci wykonania wynalazku. Włókna typu sztuczny mięsień 1c oraz ich układ na rdzeniu 1’a definiuje się również na etapie projektowania kompozytowego elementu o strukturze hybrydowej 1’ w taki sposób, żeby kurczenie się i rozszerzanie włókien 1c wpływało na ugięcie elementu kompozytowego 1’ w kierunkach o zdefiniowanej wysokiej elastyczności.

Claims (17)

1. Sposób wytwarzania elementów kompozytowych o strukturze hybrydowej za pomocą głowicy drukującej wykorzystujący modelowanie komputerowe dla wytwarzanych elementów kompozytowych i sterowanie głowicą drukującą według algorytmów uprzednio przygotowanych do drukowania elementów w technologii 3D, znamienny tym, że w pierwszym etapie sposobu drukuje się w technologii druku 3D rdzeń konstrukcyjny (1a) lub (1’a) o niejednorodnej strukturze zgodnie z modelem i algorytmem przystosowanym uprzednio dla wykonania niejednorodnej struktury rdzenia, a następnie w drugim etapie sposobu, na zewnętrznej powierzchni rdzenia konstrukcyjnego (1a) lub (1’a), głowicą drukującą (2) drukuje się ciągłym włóknem w matrycy polimerowej w technologii 3D warstwę zewnętrzną (1b), której włókna układane są kierunkowo, zgodnie z modelem i algorytmem przystosowanymi uprzednio do sterowania ruchem głowicy drukującej (2) dla wykonania warstwy zewnętrznej (1b).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w powierzchnię rdzenia konstrukcyjnego (1’a) wbudowuje się dodatkowe włókna (1c) wykonane z materiału elektrokurczliwego typu sztuczny mięsień.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że niejednorodną strukturę rdzenia konstrukcyjnego (1a) lub (1 ’a) modeluje się i drukuje się według algorytmu uwzględniającego lokalne własności mechaniczne rdzenia konstrukcyjnego (1a) lub (1’a) odpowiednio, zoptymalizowane względem kierunkowego ułożenia włókien w warstwie zewnętrznej (1b) i odnoszącego się do własności wytrzymałościowych warstwy zewnętrznej (1b).

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kierunkowe ułożenie włókien w warstwie zewnętrznej (1b) jest określone na etapie modelowania elementu kompozytowego (1) lub (1’) z uwzględnieniem niejednorodnych własności mechanicznych rdzenia kompozytowego (1a) lub (1’a) odpowiednio.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że drukowanie 3D rdzenia konstrukcyjnego (1a) lub (1’a) odbywa się metodą proszkową.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sterowanie ruchem głowicy drukującej (2) odbywa się poprzez jedno ramię (3) robota, z którym głowica (2) połączona jest mechanicznie i elektrycznie.

7. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że sterowanie ruchem głowicy drukującej (2) odbywa się poprzez dwa ramiona (3) i (3a) robota, z którymi głowica (2) jest naprzemiennie połączona mechanicznie i elektrycznie.

8. Głowica do wytwarzania elementów kompozytowych o strukturze hybrydowej, umiejscowiona na ramieniu (3) i/lub (3a) robota przemysłowego, który przeznaczony jest do realizacji drukowania elementów kompozytowych w technologii druku 3D, która wyposażona jest w zespół drukujący do drukowania włóknem ciągłym, znamienna tym, że ma co najmniej dwa przyłącza mechaniczne głowicy (4b), mocujące głowicę (2) do jednego z ramion robota (3) lub (3a) oraz ma co najmniej dwa elementy odbiorcze (5b) systemu do przesyłania energii (5), a każde z ramion (3) lub (3a) robota wyposażone jest w element nadawczy (5a) systemu do przesyłania energii oraz w przyłącze mechaniczne ramienia (4a), kompatybilne z każdym z przyłączy mechanicznych (4b) głowicy (2), które po połączeniu stanowią element mocujący głowicy (4).

9. Głowica według zastrz. 8, znamienna tym, że elementem mocującym (4) głowicę (2) do ramienia (3) lub (3a) robota jest chwytak pneumatyczny lub chwytak magnetyczny.

10. Głowica według zastrz. 8 znamienna tym, że element odbiorczy (5b) systemu do przesyłania energii (5) i element nadawczy (5a) systemu do przesyłania energii (5) stanowią układy stykowe lub układy bezprzewodowe.

11. Głowica według zastrz. 8 znamienna tym, że zawiera zespół drukujący (6), który przystosowany jest do drukowania tylko jednym rodzajem włókna o konkretnych własnościach mechanicznych, zaś dla każdego innego rodzaju włókna stosuje się oddzielną głowicę lub głowice, które stosuje się wymiennie.

12. Element kompozytowy o strukturze hybrydowej, mający postać komponentu przestrzennego o zadanym kształcie (1, 1’), znamienny tym, że zawiera rdzeń konstrukcyjny (1a, 1’a), stanowiący szkielet komponentu przestrzennego, mający postać niejednorodnej przestrzennej struktury wykonanej w technologii druku 3D, na którym usytuowana jest trwale warstwa zewnętrzna (1b) mająca włókna ukierunkowane, związane matrycą polimerową, która to warstwa zewnętrzna (1b) wykonana jest w technologii druku 3D włóknem ciągłym.

13. Element kompozytowy według zastrz. 12, znamienny tym, że rdzeń konstrukcyjny (1’a) zawiera dodatkowe włókna wykonane z materiału elektrokurczliwego typu sztuczny mięsień, które wkomponowane są w powierzchnię rdzenia (1’a).

14. Element kompozytowy według zastrz. 12, znamienny tym, że rdzeń konstrukcyjny (1a, 1’a) wykonany jest z tworzywa przystosowanego do utworzenia trwałego połączenia z matrycą polimerową warstwy zewnętrznej (1b).

15. Element kompozytowy według zastrz. 12, znamienny tym, że tworzywo, z którego wykonany jest rdzeń konstrukcyjny (1a, 1’a) jest identyczne z matrycą polimerową warstwy zewnętrznej (1b).

16. Element kompozytowy według zastrz. 12, znamienny tym, że warstwa zewnętrzna (1b) zawiera różne rodzaje włókien o różnych parametrach mechanicznych.

PL 249474 Β1

17. Element kompozytowy według zastrz. 16, znamienny tym, że włókna warstwy zewnętrznej (1 b) stanowią co najmniej dwa rodzaje wybrane spośród włókien szklanych, węglowych, aramidowych, lnianych, bazaltowych lub konopnych.