[發明專利]用于加強結構組件的制造方法及制造工具

在審

• 申請號: 201410667285.4
• 申請日: 2014-11-20
• 公開（公告）號: CN104646668A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 彼得·桑德;馬蒂亞斯·漢金巴特;卡洛斯·溫布屈;海倫海德薇·高寧
• 申請（專利權）人: 空中客車營運有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F7/08
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

技術領域

本發明是有關于用于加強結構組件的一種制造方法及一種制造工具，特別是使用添加層制造技術(ALM)及/或添加制造技術(AM)進程。

背景技術

添加層制造技術(ALM)可被使用在以數字模型數據而建立三維固態物件的進程中。添加層制造技術(ALM)采用一種添加進程，其中材料層被依序建立成不同的形狀。添加層制造技術(ALM)目前被使用于原型及分布式的制造技術，在工程，建築，工業設計，汽車行業和航空航天等產業具有多種應用。

例如，德國專利第DE102009034566A1號揭露用于制造一燃料箱而采用一生成層制造進程的一種方法。

目前，由合成或塑膠材料通過添加層制造技術(ALM)進程制造的組成部件及組件具有耐用性、剛性及結構強度的限制。具體的組件需要具有(由于應用區域的預期)抗性增加使操作負載不會失效，例如飛行器或航天器的結構組件具有機械要求，其通常比傳統添加層制造技術(ALM)還高。

在現有技術的一些方法中，如歐洲專利第EP2061643B1號，有關一種制造復合材料的方法，包括生長二層或多層加強原位；及在生長下一層之前浸泡具有基體的各層。所述方法可被使用如添加層制造技術，以形成具有所需的形狀及物理特性的組件。

PCT專利第WO2013/136096A1號揭露一種添加制造方法，其包括沉積一生產材料以形成以第一生產層，進行一熔合操作在所述第一生產層形成加強區域，及在另一生產層沉積及承接一熔合操作，整體形成具有加強區域的一個多層產物。

發明內容

本發明的目的在于提供解決方案，通過添加制造進程改善制造結構組件的穩定性、耐用性、剛性及/或強度。

實現上述目的是通過一種具有權利要求1的特征且用于加強結構組件的制造方法，及一種具有權利要求9的特征且用于加強結構組件的制造工具。

本發明的第一個方案是關于一種用于加強結構組件的制造方法，所述制造方法包含步驟：提供一加強結構，其包括一第一材料；及將所述加強結構嵌入一包裝基體內，所述包裝基體包括使用添加層制造技術(ALM)的一第二材料。

根據本發明的第二個方案，是通過本發明的第一個方案的方法制造一種加強結構組件。

本發明的第三個方案是關于一種用于加強結構組件的制造工具，所述制造工具包括一定位組件，包括一夾具，用于夾持一加強結構，其包含一第一材料；及一添加層制造技術(ALM)的機械手臂，被配置用以將一被夾持在所述夾具中的加強結構嵌入一包裝基體中，所述包裝基體包含一第二材料。

本發明基于在一加強結構的頂部上使用添加層制造技術(ALM)或添加制造技術(AM)的想法，作為添加層制造技術(ALM)制造組件的架構。所述加強結構提供機械性能，與使用添加層制造技術(ALM)進程的材料不同，通過建立內部或外部架構的加強部分，因而結合及整合不同材料及結構的優點。

通過所述制造方法可是實現數個優點。通過整合其他材料的加強結構，如金屬、陶瓷或纖維材料，純塑料的被局限性能可以克服。關于重量、剛性、耐久性、強度、濫用負載抵抗力、碰撞負載抵抗力及類似特性的靈活性可被提高。

特別地，多材料的部件可能會使用額外的負載路徑以建立容忍損害的結構。另外，預應力的結構可被制造而改善結構性能，類似于預應力混凝土結構。利用啟動第二負載路徑通過加強結構可建立承受操作負載而不失效的結構。

根據所述方法的一實施例，所述添加層制造技術(ALM)是采用粉末床技術。可替換地，所述添加層制造技術(ALM)可采用焊線饋送技術。

根據所述方法的另一實施例，所述制造方法另包含：使用所述添加層制造技術(ALM)制造所述加強結構。

根據所述方法的另一實施例，所述第一材料包含鋼、聚合物及復合纖維材料中的一種或其組合。

根據所述方法的另一實施例，所述第二材料包含塑膠及陶瓷中的一種或其組合。

根據所述方法的另一實施例，所述將所述加強結構嵌入一包裝基體內的步驟，包含步驟：在自由空間中旋轉所述加強結構，使所述加強結構的一表面大致定向為水平；及在所述加強結構的水平定向的表面的頂部上進行所述添加層制造技術。

對于添加支持結構限制在制造組件形狀加工自由度，所述制造方法獨立于添加層制造技術(ALM)的限制及需求。當建立添加層制造技術(ALM)材料層時，不必再考慮重力的作用。組件的任何形態、形狀或尺寸沒有分離支持結構地使用添加層制造技術(ALM)建立。特別地，混合材料的仿生結構利用所提出的制造方法有益地被建立。