制造多零件制品的方法技术

本申请公开了一种利用增材制造机器制造制品的方法，所述增材制造机器包括构建平台(14)和用于增材相对于构建平台位置受控的应用的增材分配喷嘴(18)。该方法包括将第一零件(24a)附接到构建平台。第一零件包括第一配合表面，该第一配合表面包括突出部分(34)和凹进部分(32)。将包括第二配合表面的第二零件的数字模型输入到增材制造机器，该第二配合表面包括与第一配合表面互补的凹进和突出部分(39、38)。根据数字模型，喷嘴将增量的聚合物材料分配并硬化到第一配合表面，并且根据数字模型施加并硬化连续分配的增量聚合物材料以产生包括第一零件和第二零件的制品。

Methods of manufacturing multi part products

The application discloses a method for manufacturing products by using additive manufacturing machine, which comprises a construction platform (14) and an additive distribution nozzle (18) for an application where the additive is positioned relative to the construction platform. The method includes attaching the first part (24a) to the construction platform. The first part includes a first mating surface including a protruding part (34) and a concave part (32). A digital model of a second part including a second mating surface including recesses and projections complementary to the first mating surface (39, 38) is input to the additive manufacturing machine. According to the digital model, the nozzle allocates and hardens the incremental polymer material to the first mating surface, and applies and hardens the continuously allocated incremental polymer material according to the digital model to produce an article including the first part and the second part.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造多零件制品的方法
技术介绍
涉及增材材料的增量形成的3D打印和其他形式的增材制造(additivemanufacturing)领域已成为重要的技术发展主题。聚合物的增材制造系统例如熔融沉积成型(FDM)可以提供以下优点，例如相对精细的精度、可伸缩性(其中一些系统生产高达2000磅(907kg)的零件)、以及满足各种要求的应用的性能规格的性能聚合物能力的可用性。然而，与许多新技术一样，先进的增材制造技术的实施可能会带来需要解决的问题或进一步发展的机会，并且该领域继续接受新的想法和实施。
技术实现思路
在一些实施方式中，提供了一种利用增材制造机器制造制品的方法，所述增材制造机器包括构建平台和用于增材相对于构建平台位置受控的应用的增材分配喷嘴。该方法包括将第一零件附接到构建平台。第一零件包括第一配合表面，该第一配合表面包括突出部分和凹进部分。将包括第二配合表面的第二零件的数字模型输入到增材制造机器，该第二配合表面包括与第一配合表面的突出和凹进部分互补的凹进和突出部分。根据数字模型，增材分配喷嘴将增量的聚合物材料分配并硬化到第一配合表面，并且根据数字模型施加并硬化连续分配的增量聚合物材料以产生包括第一和第二零件的制品。通过以下附图和详细描述来举例说明上述和其他特征。附图说明以下附图是示例性的实施方式，其中相同元件的编号相同。图1示出了增材制造机器的示例性实施方式。图2示出了附接到增材制造机器构建平台的第一零件的示例性实施方式。图3示出了附接到来自图2的第一零件的第二零件的示例性实施方式。图4A、图4B和图4C分别示出了在制造工艺的阶段期间的制品。图5A和图5B分别示出了包括被部分填充的第一零件的凹进区域的制品的示例性实施方式。图6A和图6B分别示出了包括第一零件和第二零件之间的保留特征的制品的示例性实施方式。图7示出了具有多个凹进部分的零件的示例性实施方式。图8示出了具有第一、第二零件和第三零件的多零件组件的示例性实施方式。具体实施方式参考附图，图1中示出了可以利用材料挤出增材制造的增材制造机器10的示例实施例。如本文所用，术语“材料挤出增材制造”是指通过任何增材制造技术制造或加工制品，所述制造技术通过由诸如热塑性材料的硬化剂聚合物材料将材料层叠成层来制造任何形状的三维固体物体。热塑性原料可以由加热以流化的聚合物源材料例如单丝或粒料提供，并可以通过喷嘴，例如挤出喷嘴选择性地分配。例如，挤出的热塑性聚合物材料可以通过从线圈展开热塑性聚合物长丝并将长丝供给到挤出头来制备，挤出头通过挤出喷嘴加热和分配热塑性聚合物材料。在一些实施方式中，增材聚合物材料可以包括增强材料，例如纤维。这些单丝增材制造技术包括熔融沉积成型和熔丝制造以及由ASTMF2792-12a所定义的其他材料挤出技术。或者，可以将可固化的可流动聚合物材料(例如，流体热固性聚合物组合物)加压并通过导管输送到喷嘴(例如，根据热固性聚合物组合物的黏度的挤出或喷嘴)用于选择性地分配到构建表面。用于增材制造的聚合物材料的实例包括但不限于：聚碳酸酯(PC)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，丙烯酸橡胶，乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)，乙烯-乙烯醇(EVOH)，液晶聚合物(LCP)，甲基丙烯酸苯乙烯丁二烯(MBS)，聚缩醛(POM或缩醛)，聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯(也统称为亚克力)，聚丙烯腈(PAN)，聚酰胺(PA，也称为尼龙)，聚酰胺-酰亚胺(PAI)，聚芳醚酮(PAEK)，聚丁二烯(PBD)，聚丁烯(PB)，聚酯例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚己内酯(PCL)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸环己烷二甲酯(PCT)和聚羟基烷酸酯(PHA)，聚酮(PK)，聚烯烃例如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)，氟化聚烯烃例如聚四氟乙烯(PTFE)，聚醚醚酮(PEEK)，聚醚酮酮(PEKK)，聚醚酰亚胺(PEI)，聚醚砜(PES)，聚砜，聚酰亚胺(PI)，聚乳酸(PLA)，聚甲基戊烯(PMP)，聚苯醚(PPO)，聚苯硫醚(PPS)，聚邻苯二甲酰胺(PPA)，聚丙烯(PP)，聚苯乙烯(PS)，聚砜(PSU)，聚苯砜，聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)，聚氨酯(PU)，苯乙烯-丙烯腈(SAN)，或包含至少一种前述物质的任何组合。聚合物材料及其性质可以在整个制造过程中保持恒定，或者可以在制造过程中改变，例如，通过对不同的玻璃化转变温度材料或不同的聚合物共混物或组合物进行运行改变。现在具体参考图1，增材制造机器10包括构建平台14、导轨系统16、增材分配喷嘴18例如增材聚合物材料的挤出喷嘴、以及增材材料供应源20。构建平台14可以是制品24可以在其上构建的支撑结构，并且可以基于由控制器28提供的信号垂直移动(有时称为相对于制品24的z轴)，控制器28可以由计算机操作。在一些实施方式中，构建平台可被配置为水平移动、或水平和竖直移动、或以不同角度倾斜。如图1所示的导轨系统16可以基于来自控制器28提供的信号，在平行于构建平台14的平面中将喷嘴18水平移动到沿着平行于导轨系统的平面的位置(有时称为相对于制品24的x-y轴)。在一些实施方式中，喷嘴18可被配置为垂直移动、或水平和竖直移动、或以不同角度倾斜。现在来看图2，示例实施方式示出了示例性实施例的前剖视图，其中第一零件24a附接或以其他方式固定到构建平台14。将第一零件24a附接或固定到构建平台14可以通过任何常规附接，包括但不限于夹具、螺纹配件或其他紧固件、临时粘合剂，或通过重力的简单摩擦迫使第一零件24a与构建平台14接触。如图2中的截面图进一步所显示的，第一零件24a包括第一配合表面30，第一配合表面30包括凹进部分32和突出部分34。这里可以注意到，尽管图2仅示出了单个凹进部分32，预期其中第一配合表面可以包括多个凹进部分和多个突出部分的实施例方案(参见例如图7)。而且，应该注意的是，尽管图2示出了凹进部分被封闭在底部，但是它可以打开，底部开口搁置在工作平台14上，工作平台14对抗第二零件24b的分配聚合物的粘附(图3)。如上所述，该方法包括将增量的聚合物材料从增材分配喷嘴分配到第一配合表面。图3示出了一个示例实施方式，其中聚合物材料已从喷嘴18连续地增量分配并硬化以形成第二零件24b。在一些实施方式中，第二零件的聚合物材料的沉积和硬化到附接或以其他方式固定到构建平台的第一零件的凹进部分中，可以解决许多现有技术3D打印系统和方法的问题，其中增材材料被直接分配到构建平台上，在此其可能受到由增材材料与构建平台的不良粘附引起的尺寸不稳定性的影响。第一和第二零件的互补的凹入和突出部分可以在增材制造构建下的第二零件和第一零件之间提供宏观互锁，第一零件本身附接或以其他方式固定到构建平台。在完成增材制造的第二零件之后，可以容易地从构建平台移除完成的多部件制品，而不会损害第一和第二零件之间的互补的凹进和突出附接。第二零件24b的形状可以根据已经输入到控制器28的数字模型(图1)。这种数字模型在本领域中是公知的，并且在此不需要进一步的详本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用增材制造机器制造制品的方法，所述增材制造机器包括构建平台和用于增材相对于构建平台位置受控的应用的增材分配喷嘴，所述方法包括：/n将第一零件附接至所述构建平台，所述第一零件包括第一配合表面，所述第一配合表面包括凹进部分和突出部分；/n输入第二零件的数字模型，所述第二零件包括第二配合表面，所述第二配合表面包括与所述第一配合表面的突出部分和凹进部分互补的突出部分和凹进部分；/n根据数字模型，将增量的聚合物材料从增材分配喷嘴分配并硬化到第一配合表面；/n连续分配和硬化增量的聚合物材料以形成多零件制品；并且/n从所述构建平台移除包含所述第一零件和所述第二零件的制品。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170109 US 62/444,0391.一种利用增材制造机器制造制品的方法，所述增材制造机器包括构建平台和用于增材相对于构建平台位置受控的应用的增材分配喷嘴，所述方法包括：
将第一零件附接至所述构建平台，所述第一零件包括第一配合表面，所述第一配合表面包括凹进部分和突出部分；
输入第二零件的数字模型，所述第二零件包括第二配合表面，所述第二配合表面包括与所述第一配合表面的突出部分和凹进部分互补的突出部分和凹进部分；
根据数字模型，将增量的聚合物材料从增材分配喷嘴分配并硬化到第一配合表面；
连续分配和硬化增量的聚合物材料以形成多零件制品；并且
从所述构建平台移除包含所述第一零件和所述第二零件的制品。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一零件的所述凹进部分包括空腔。


3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括用聚合物材料填充所述第一配合表面的凹进部分。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，所述方法还包括：在用所述增材分配喷嘴分配聚合物材料的增量部分之前，用聚合物材料至少部分地预填充所述第一零件的凹进部分。


5.根据权利要求4或5所述的方法，所述方法还包括扫描部分填充的第一零件的凹进部分，并从所述增材分配喷嘴增量分配和硬化聚合物材料，以填充所述第一零件的凹进部分。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，所述方法还包括在所述第一配合表面的凹进区域向聚合物材料施加能量。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，所施加的能量选自超声能、物理捣固或热能。


8.根据权利要求1至3中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特·迈克尔·戴维斯，基姆·洛安·西·利，亚历克斯·德莱尼，基思·科林恩蒂尼斯特，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL