[发明专利]用于包括感应加热的热塑性零件的熔合细丝制造的方法

说明书

一种用于热塑性零件的熔合细丝制造的方法包括：将导电的添加材料与热塑性材料进行混合；形成由包括混合有添加材料的热塑性材料的材料制成的细丝；使细丝通过交变磁场，使得添加材料被该交变磁场加热并且由此将细丝的热塑性材料加热；以及将细丝的材料沉积在零件的先前沉积的层上以形成零件的新沉积的层。新沉积的层中的热塑性材料被充分地加热，使得新沉积的层的热塑性材料与先前沉积的层的热塑性材料熔合。该方法可以包括：通过喷嘴挤出细丝的材料；以及继续沉积细丝的材料直到制造出零件。

引言

增材制造属于制造工艺领域，其直接由数字数据通过连续添加材料层形成三维零件。增材制造可以兼用于生产原型零件和有限量的产品零件。熔合细丝制造是增材制造的一种类型。在熔合细丝制造工艺中，热塑性材料通过加热喷嘴挤出并沉积在正在制造的零件上。本公开涉及增材制造工艺中的熔合细丝制造类型。

发明内容

本文公开了一种用于热塑性零件的熔合细丝制造的方法。该方法包括将导电的添加材料与热塑性材料进行混合；形成由包括混合有添加材料的热塑性材料的材料制成的细丝；使细丝通过交变磁场，使得添加材料被该交变磁场加热并且由此感应加热的添加材料将细丝的热塑性材料加热；以及将细丝的材料沉积在零件的先前沉积的层上以形成零件的新沉积的层。新沉积的层中的热塑性材料被充分地加热，使得新沉积的层的热塑性材料与先前沉积的层的热塑性材料熔合。

该方法可以包括产生交变磁场。产生交变磁场可以包括使交变电流通过导电导线的线圈。使细丝通过交变磁场可以包括连续地馈送细丝通过该交变磁场。该方法可以包括通过喷嘴挤出细丝的材料。该方法可以包括继续将细丝的材料沉积在先前沉积的层上以形成附加的新沉积的层直到制造出零件。

喷嘴可以配置为将细丝的材料沉积在先前沉积的层上以形成新沉积的层。导电导线的线圈可以环绕喷嘴的至少一部分，使得细丝随着其通过喷嘴被加热。喷嘴可以由不导电的材料制成，使得喷嘴不会被交变磁场加热。导电导线的线圈可以设置在喷嘴内。

添加材料可以包括铁磁材料。添加材料可以包括亚铁磁材料。添加材料可以包括铁。热塑性材料可以包括丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚交酯(PLA)、聚醚酰亚胺(PEI)以及尼龙材料中的一种。

添加材料可以配置为大量颗粒形状的微粒，其配置为增强热塑性零件。添加材料可以配置为各自具有长度和宽度的大量短纤维。每个短纤维的长度可以大于每个短纤维的宽度。大量短纤维可以在细丝中随机地定向并且可以配置为增强热塑性零件。细丝可以具有纵向轴线。添加材料可以配置为具有纵向轴线的至少一个导线或连续纤维。至少一个导线或连续纤维的纵向轴线可以平行于细丝的纵向轴线。至少一个导线或连续纤维可以配置为增强热塑性零件。

细丝可以进一步包括配置为增强热塑性零件的增强材料。增强材料可以配置为大量颗粒形状的微粒。增强材料可以配置为各自具有长度和宽度的大量短纤维。每个短纤维的长度可以大于每个短纤维的宽度。大量短纤维可以在细丝中随机地定向。增强材料可以配置为具有纵向轴线的至少一个连续纤维。该连续纤维的纵向轴线可以平行于细丝的纵向轴线。

本文所公开的方法包括对细丝的感应加热。对细丝的感应加热从细丝的内部引起对细丝的更快且更均匀的加热。对细丝的感应加热消除了加热喷嘴并将热量从喷嘴传递到细丝的需要。相比于经由加热喷嘴(例如，电阻加热喷嘴)对细丝的传导加热，对细丝的感应加热实现了更快的细丝加热、更快的零件制造，并且减少了能量使用。本公开可以应用于载具的热塑性零件的熔合细丝制造，包括但不限于，汽车、卡车、厢式货车、全地形车辆、巴士、船只、火车、飞机、生产性车辆及设备、建筑车辆及设备、保养车辆及设备等。本公开可以应用于机器或产品的热塑性零件的熔合细丝制造。

本公开的以上特征和优点以及其他特征和优点，当结合附图时，通过用于实现本公开的最佳模式的以下详细描述将是显而易见的。

附图说明

图1是用于熔合细丝制造本文所公开类型的热塑性零件的示例性设备的部分水平示意性横截面视图，其具有设置在喷嘴内的感应加热元件。