[发明专利]用于添加制造的材料沉积系统

说明书

一种用于添加制造的材料沉积系统，所述材料沉积系统包含挤出机，和用于测量所述挤出机内容纳的建造材料的粘度和/或其它流变性质的测量装置。所述测量装置可以向控制器提供反馈，以依据所述挤出机内的建造材料的所测得的粘度和/或其它流变性质来控制一个或多个参数。可以向所述挤出机供应两种或两种以上进给材料，并且混合装置可以配置成混合所述挤出机内的进给材料以产生混合的沉积材料。所述混合装置可以操作性地耦接到所述测量装置，以在混合期间同时测量所述材料的粘度和/或其它流变性质。所述控制器可以配置成依据由所述测量装置测得的粘度和/或其它流变性质来独立地控制与所述材料相关联的一个或多个参数。

技术领域

本发明大体上涉及添加制造，并且更具体地，涉及用于通过添加制造来形成三维物体的材料沉积系统。

背景技术

添加制造是一项快速发展的技术，用于快速产生相当精确的三维物体。当前的添加制造技术通常通过迫使聚合物细丝穿过挤出打印头中的加热喷嘴来实现，例如熔融细丝制造(FFF)，其中，塑料给料在穿过喷嘴之前或者在穿过喷嘴时被液化，并且进给压力使得所述材料穿过喷嘴中的出口孔挤出，从而形成三维物体。

现有的FFF系统通常使用单个挤出打印头，单个挤出打印头挤出热塑性材料的单个细丝。为了改变待沉积的材料类型或色彩，必须暂停FFF过程，同时在挤出头中装载并加热不同细丝。这可能会在所沉积的材料中产生端点，所述端点可能会导致应力集中，或者可能产生冷流线，所述冷流线减小了被制造的物体的结构性能。

虽然当前FFF沉积系统可以控制细丝材料穿过挤出打印头时的进给速率和温度，但此类FFF沉积系统缺乏以下能力：在单个挤出头中混合多种给料材料时同时监测和控制容纳在挤出头中的混合材料的粘度和/或其它流变性质。

发明内容

本发明提供了一种用于添加制造的材料沉积系统，其包含挤出头，和用于测量所述挤出头内容纳的建造材料的粘度和/或其它流变性质的测量装置。测量装置可以向控制器提供反馈，以根据挤出头内容纳的建造材料的所测粘度和/或其它流变性质来控制一个或多个参数。

可以向挤出头供应两种或两种以上进给材料，并且混合装置可以配置成混合挤出头内的进给材料以产生混合或合铸的沉积材料。混合装置可以操作性地耦接到测量装置，测量装置可以在混合期间同时测量进给材料和/或混合的沉积材料的粘度和/或其它流变性质。控制器可以配置成根据由测量装置测得的粘度和/或其它流变性质来独立地控制与进给材料和/或混合的沉积材料中的每一个相关联的一个或多个参数。举例来说，控制器可以控制一个或多个参数，例如温度、进给速率、流动速率、混合速度等，以改变待沉积的混合材料的粘度和/或其它流变性质。

此系统配置使得能够提高反馈控制，以恰好在沉积混合材料之前或者与沉积混合材料同时地对挤出头中容纳的混合材料的组成和/或性质进行过程内调整。这允许仅使用单个挤出机通过多种材料或不同材料的可变比率混合物来产生三维物体。

更具体地，通过同时地混合进给材料并测量混合材料的粘度和/或其它流变性质，可以确定和实现混合材料的所需程度的混合均匀性和/或合铸组成。这可以通过以下操作来实现：基于由测量装置在混合期间测得的进给材料和/或混合的沉积材料的粘度和/或其它流变性质而向控制器提供反馈，并且随后调整与各种材料相关联的参数来实现混合物的所需性质。当进给材料具有不同组成或者具有不同性质(例如，熔点、熔体粘度、流动行为等)时(这可能使得特别难以预测混合行为)，此类特征可以是特别有利的。

此外，通过连续地测量和更改挤出头内容纳的混合材料的粘度和/或其它流变性质，可以定制或优化挤出珠的大小和/或形状，并且可以提高挤出珠的一致性。

而且，通过混合和测量全部在单个挤出头内的材料，可以消除或减少附加的组件和流体电路，进而使此类沉积系统的成本最小化并且有可能提高建造此类三维物体的速度。