一种用于以逐层方式打印3D部件的增材制造系统技术方案

一种用于以逐层方式打印3D部件的增材制造系统(100)，包括挤出机(118)，其包括驱动机构(124)，喷嘴(122)和压力传感器(140)。所述驱动结构被配置来供应熔融的消耗性材料。所述喷嘴附接在所述挤出机的远端(132)并包括喷嘴尖端(127)，所述熔融的消耗性材料通过所述喷嘴尖端(127)作为挤出物被排出。压力接口(146)流体地联接到所述喷嘴的内腔(142)。所述压力传感器被配置为通过所述压力接口可操作地测量所述喷嘴的所述内腔内的压力。

A additive manufacturing system for printing 3D parts layer by layer

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种用于以逐层方式打印3D部件的增材制造系统
技术介绍
在基于挤出的增材制造中，部件都是通过每层挤出到先前沉积的层上被逐层打印。挤出层通过挤出机被挤出打印头中的喷嘴，该挤出机可以采用液化泵，齿轮泵，螺杆泵或这些泵的组合的形式。在齿轮泵挤出机中，通过两个啮合的齿轮的作用将熔融材料泵出喷嘴。齿轮由致动器驱动，该致动器使所述啮合的齿轮的齿旋转，从而将熔融材料从齿轮的一侧输送到另一侧。致动器转动齿轮的速率控制熔融材料挤出的速率。在螺杆泵中，熔融材料通过由致动器驱动的螺杆的旋转而被输送。当螺杆旋转时，螺杆的螺纹向熔融材料施加轴向力，使得熔融材料沿着螺纹朝向喷嘴向下移动。致动器转动螺杆的速率控制熔融材料的挤出速率。在液化器或粘度泵中，固体消耗性材料被驱动到熔融的消耗性材料的液化管中。熔融的消耗性材料池在固体消耗性材料下游的液化器管中形成。固体消耗性材料作为活塞操作，以在将熔融的消耗性材料送入液化器管并熔融时通过喷嘴排出熔融的消耗性材料。
技术实现思路
本公开的各方面涉及用于以逐层方式打印3D部件的增材制造系统和方法。增材制造系统的一些实施例包括挤出机，该挤出机包括驱动机构，喷嘴和压力传感器。所述驱动机构配置成供给熔融的消耗性材料。所述喷嘴附接在所述挤出机的远端并且包括喷嘴尖端和端口，所述熔融的消耗性材料通过所述喷嘴尖端作为挤出物排出，所述端口将所述压力接口流体地联接到所述喷嘴的内腔。压力接口，其与所述喷嘴一体并流体地联接到所述端口，使得所述压力接口包括通过所述端口流体地联接到所述喷嘴的所述内腔的接口腔。以及所述压力传感器，其配置成通过所述压力接口可操作地测量所述喷嘴的所述内腔内的压力，以及对所述驱动机构提供反馈以校正体积流量误差。在用增材制造系统打印3D部件的方法的一些方面中，将消耗性材料加热至熔融状态并通过挤出机进料。挤出机喷嘴的内腔填充有熔融的消耗性材料，其响应于供给熔融的消耗性材料而作为挤出物通过喷嘴的喷嘴尖端排出。所述喷嘴的所述内腔通过端口流体地连接到所述压力接口。使用压力传感器通过所述压力接口可操作地测量所述喷嘴的所述内腔内的压力。除非另有说明，否则本文使用的下列术语具有以下含义：术语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可以提供某些益处的本专利技术的实施方案。然而，在相同或其他情况下，其他实施例也可以是优选的。此外，对一个或多个优选实施例的描述并不意味着其他实施例是无用的，并且不旨在将其他实施例排除在本公开的范围之外。术语“可操作地测量”等指的是可以是直接测量和/或间接测量的测量。例如，可以通过直接测量液化器组件内的压力来可操作地测量液化器组件内的压力，例如在喷嘴或液化器管内。诸如“上方”，“下方”，“顶部”，“底部”等的方向取向是参考3D部件的层打印方向进行的。在下面所示的实施例中，层打印方向是沿垂直z轴的向上方向。在这些实施例中，术语“上方”，“下方”，“顶部”，“底部”等基于垂直z轴。然而，在沿着不同的轴(例如沿着水平的x轴或y轴)打印3D部件的层的实施例中，术语“上方”，“下方”，“顶部”，“底部”和类似的是相对于给定的轴。由于本领域技术人员已知的预期变化(例如，测量中的限制和可变性)，本文使用术语“约”和“基本上”关于可测量的值和范围。附图说明图1是根据本公开的实施例的增材制造系统的框图。图2是包括根据本公开的实施例形成的示例性打印头的增材制造系统的部分的简化图。图3是根据本公开的实施方案的示例性螺杆挤出机的横截面图。图4是根据本公开的示例性实施例形成的打印头的端部的简化剖视图。具体实施方式本公开的实施例涉及感测增材制造系统的挤出模具或打印头的喷嘴内的熔融的消耗性材料的压力。感测到的压力可用于增强系统的可靠性和性能，或部件构建的准确性。本公开的实施方案可以与挤出材料的任何合适的基于层的增材制造系统一起使用。与塑料或非塑料挤出工业中的传统熔融挤出机相比，增材制造系统的总体尺寸通常小得多。当涉及测量系统压力的期望时，小尺寸带来独特的挑战。图1示出了一个这样的系统100，其是使用基于层的增材制造技术来打印或以其他方式构建3D部件及其支撑结构的示例性制造系统。示例性系统100是基于挤出的增材制造系统，其中打印轴或Z轴是基本水平的轴。在水平打印中，3D部件和支撑件的移动沿着打印轴，该打印轴基本上垂直于打印平面，其中打印轴处于基本水平的方向，并且打印平面基本上是垂直的。尽管在图1中示出了用于沿着基本水平的打印轴打印的系统，本文描述的实施方案还可以与具有基本垂直的打印轴的基于挤出的增材制造系统一起使用。打印的方向不是限制性的，并且可以在基本水平的打印轴和基本垂直的打印轴之间具有任何合适的角度取向。另外，本公开的实施例可以与具有3D工具路径的增材制造系统一起使用，而不是挤出3D部件的平面层的传统2D工具路径。这种系统利用运动控制系统，包括但不限于用于定位和横穿挤出机和/或基板定位的铰接机器臂。机器人定位系统的使用可以允许挤出机沿着非平面的3D刀具路径沉积挤出的材料，使用更复杂的操作，并且还可以排除对打印支撑结构的需要。如图1所示，系统100可搁置在桌子或其他合适的表面102上，并包括例如腔室104、压板106、压板机架108、打印头110、头架112、工具更换器113和可消耗组件114中的一个或多个。在一些实施例中，腔室104由腔室壁围绕，并且最初包含压板106。在一些实施例中，腔室104被加热，并且在一些实施例中，腔室104不被加热。在一些实施例中，该系统不包括腔室，而是在环境条件下打印3D部件，有时称为烤箱外打印机。图2是包括根据本公开的实施例形成的示例性打印头110的增材制造系统100的部分的简化图。在一些实施例中，系统100包括控制器116，其表示包括一个或多个处理器的一个或多个控制电路，所述一个或多个处理器被配置为监视和操作系统100的组件以执行本文所述的一个或多个功能或方法步骤。例如，由控制器116执行的一个或多个控制功能可以用硬件，软件，固件等或其组合来实现。例如，控制器116可以与打印头110或其部件，腔室104，加热装置，打印头110的挤出机的致动器或驱动机构，各种传感器，压板机架108，头架112，系统100的校准设备，显示设备和/或用户输入设备通过合适的通信线路通信。在一些实施例中，系统100(例如控制器116)被配置为与位于系统100，远离系统100或与系统100集成的计算机或基于计算机的系统117通信，例如系统100的内部组件。在一些实施例中，计算机117包括基于计算机的硬件，例如数据存储设备，处理器，存储器模块等，用于生成和存储工具路径和相关的打印指令。计算机117可以将这些指令发送到系统100(例如，发送到控制器116)以执行打印操作。示例性消耗性材料包括细丝，粉末或其他合适的消耗性材料。在一些实施例中，消耗性材料存储在可消耗组件114中并且以批处理方式提供给与打印头110一体的移动料斗115，例如在美国专利No.8,955,55本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于以逐层方式打印3D部件的增材制造系统，其特征在于：所述系统包括：/n挤出机，其包括：/n驱动机构，配置成用于供给熔融的消耗性材料；/n喷嘴，其包括：/n喷嘴尖端，所述熔融的消耗性材料通过所述喷嘴尖端作为挤出物排出；/n端口，其将所述压力接口流体地联接到所述喷嘴的内腔；和/n压力接口，其与所述喷嘴一体并流体地联接到所述端口，使得所述压力接口包括通过所述端口流体地联接到所述喷嘴的所述内腔的接口腔；以及/n压力传感器，其配置成通过所述压力接口可操作地测量所述喷嘴的所述内腔内的压力，以及对所述驱动机构提供反馈以校正体积流量误差。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20160823 US 62/378,4891.一种用于以逐层方式打印3D部件的增材制造系统，其特征在于：所述系统包括：
挤出机，其包括：
驱动机构，配置成用于供给熔融的消耗性材料；
喷嘴，其包括：
喷嘴尖端，所述熔融的消耗性材料通过所述喷嘴尖端作为挤出物排出；
端口，其将所述压力接口流体地联接到所述喷嘴的内腔；和
压力接口，其与所述喷嘴一体并流体地联接到所述端口，使得所述压力接口包括通过所述端口流体地联接到所述喷嘴的所述内腔的接口腔；以及
压力传感器，其配置成通过所述压力接口可操作地测量所述喷嘴的所述内腔内的压力，以及对所述驱动机构提供反馈以校正体积流量误差。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述压力接口径向地偏离所述喷嘴尖端的轴线。


3.根据权利要求1所述的系统，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·D·波斯维德，
申请(专利权)人：斯特塔思有限公司，
类型：新型
国别省市：美国;US