[發(fā)明專利]用于纖維增強(qiáng)添加制造的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480044287.6
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN105556008B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 格雷戈里·托馬斯·馬克
• 申請（專利權(quán)）人: 馬克弗巨德有限公司
• 主分類號: D01D5/08
• 分類號: D01D5/08
• 代理公司: 北京信慧永光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11290
• 代理人: 梁興龍,曹正建

1.一種用于添加制造零件的方法，所述方法包括：

供應(yīng)未熔纖維增強(qiáng)復(fù)合絲，其包括在所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲的基質(zhì)材料內(nèi)延伸的至少一個軸向纖維線束；

以進(jìn)給速率進(jìn)給所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲；

在橫向壓力區(qū)中將所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲加熱到高于所述基質(zhì)材料的熔化溫度的溫度，以熔化間隙地在所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲內(nèi)的所述基質(zhì)材料；

隨著所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲以結(jié)合排沉積到所述零件上，利用熨燙唇向所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲的熔化的基質(zhì)材料和所述至少一個軸向纖維線束施加熨燙力；以及

以在所述熨燙唇和所述零件之間的所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲中維持中性至正性張力的打印速率與所述零件相鄰著平移所述熨燙唇，所述中性至正性張力是小于將結(jié)合排與所述零件分離所需張力的張力。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述供應(yīng)未熔纖維增強(qiáng)復(fù)合絲包括供應(yīng)在所述基質(zhì)材料內(nèi)不具有大量空氣間隙的未熔無空隙絲，以及所述進(jìn)給所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲包括沿著阻止所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲屈曲的間隙配合區(qū)進(jìn)給所述未熔纖維增強(qiáng)復(fù)合絲。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述基質(zhì)材料包含未熔極限抗拉強(qiáng)度為10至100MPa并且熔化極限抗拉強(qiáng)度小于10MPa的熱塑性樹脂，并且所述至少一個軸向纖維線束包括極限抗拉強(qiáng)度為200-100000MPa的線束材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其還包括在非接觸區(qū)加熱所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲，以及控制進(jìn)給速率和打印速率中的至少一者以在所述熨燙唇和所述零件之間的所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲中維持中性至正性張力，其主要通過沿著所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲的所述至少一個軸向纖維線束內(nèi)的張力實(shí)現(xiàn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其還包括在所述間隙配合區(qū)、所述非接觸區(qū)、所述橫向壓力區(qū)中以及隨著結(jié)合排附著到工件上時維持所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲恒定的橫截面積。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲具有大于1×10^-5平方英寸并且小于2×10^-3平方英寸的橫截面積。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述至少一個軸向纖維線束在任何橫截面積中包括100至6000個平行的連續(xù)軸向線束。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其還包括在所述間隙配合區(qū)或所述熨燙唇之一處或者與所述間隙配合區(qū)或所述熨燙唇之一相鄰切割所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括：

拖曳所述橫向壓力區(qū)中與所述零件的第一部分連接的所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲；

將所述橫向壓力區(qū)平移通過自由空間；以及

熨燙以將所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲再連接到所述零件的第二部分。

10.一種用于添加制造零件的方法，所述方法包括：

供應(yīng)未熔無空隙纖維增強(qiáng)復(fù)合絲，其包括在所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲的基質(zhì)材料內(nèi)延伸的至少一個軸向纖維線束，在所述基質(zhì)材料內(nèi)不具有大量空氣間隙；

沿著阻止所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲屈曲的間隙配合區(qū)以進(jìn)給速率進(jìn)給所述未熔無空隙纖維增強(qiáng)復(fù)合絲；

將所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲穿線以接觸橫向壓力區(qū)中的所述零件；

相對于并且相鄰著所述零件以打印速率平移所述橫向壓力區(qū)，以將所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲的末端帶到熔化位置；以及

在所述熔化位置熔化間隙地在所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲內(nèi)的所述基質(zhì)材料。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述熔化還包括隨著所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲被以結(jié)合排擠壓到所述零件上，通過利用加熱到高于所述基質(zhì)材料熔化溫度的溫度的熨燙唇施加熨燙力來熨燙所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲的熔化的基質(zhì)材料和所述至少一個軸向纖維線束，且所述平移所述橫向壓力區(qū)以在所述熨燙唇和所述結(jié)合排之間的所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲中維持中性至正性張力的打印速率平移所述熨燙唇，所述中性至正性張力為小于將結(jié)合排與所述零件分離所需張力的張力。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其還包括控制所述熨燙唇距離所述零件的頂部的高度小于所述纖維增強(qiáng)復(fù)合絲的直徑。

13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述基質(zhì)材料包含未熔彈性模量為0.1至5GPa并且熔化彈性模量小于0.1GPa的熱塑性樹脂，并且所述至少一個軸向纖維線束包括彈性模量為5-1000GPa的線束材料。