[发明专利]用于坐标测量机的增材打印转换设备和套件

说明书

CMM系统具有：CMM臂，该CMM臂能以至少三个自由度移动；3D打印头，该3D打印头可与CMM臂可移除地联接；以及热绝缘体，该热绝缘体位于打印头与CMM臂之间。

优先权

本专利申请要求第62/556,042号临时美国专利申请的优先权，该申请提交于2017年9月8号，标题为“ADDITIVE PRINTING CONVERSION APPARATUS AND KIT FORCOORDINATEMEASURING MACHINES(用于坐标测量机的增材打印转换设备和套件)”，乔纳森·J·奥黑尔(Jonathan J.O’Hare)被命名为发明人，其公开内容通过引用整体结合于此。

技术领域

本发明的说明性实施方式总体上涉及增材打印，并且更特别地，本发明的说明性实施方式涉及改装坐标测量机以用作增材打印机。

背景技术

3D打印是更普遍地被称为增材制造的常用术语，其中通过将材料添加到某种基座来制造对象。例如，一些3D打印过程连续地添加材料层，而不是通过切割、铣削、钻孔或其它类似过程从较大的材料原料减去材料。3D打印可以使用各种材料，包括金属和聚合物。对于金属，该过程通常涉及针对正被制造的每层烧结或熔化金属粉末。对于聚合物，该过程通常涉及通过UV光活化来硬化聚合物流体(称为立体光刻/SLA)或使聚合物在其熔点熔融(称为熔融沉积成型/FDM或熔融长丝制造/FFF)。

在后一种情况下，通常将一种称为“热塑性塑料”的聚合物在其熔点下一次一层地挤出到平坦表面上以形成固体对象。该过程简单，因为大多数可打印的热塑性塑料需要相对低的温度(例如190至250摄氏度)来熔融所述层。因此，所需的最少硬件通常仅仅包括挤出熔化的热塑性塑料的3D打印头以及用于在三个维度即X、Y和Z维度/方向上移动挤出机的定位框架。总之，热塑性塑料的这种简单过程和低成本已经引起使用FDM进行3D打印热塑性塑料的流行。此外，热塑性塑料本身的进步(例如新设计的聚合物和复合材料)已经导致3D打印部件在不仅仅用于原型设计而且广泛用于功能应用。这些功能应用中的一些包括定制的假体装置、定制的运动设备以及定制的用于制造的工具和钻模。

发明内容

根据本发明的一个实施方式，CMM系统具有能以至少三个自由度移动的CMM臂、可与CMM臂可移除地联接的3D打印头以及位于打印头和CMM臂之间的热绝缘体。

CMM系统还可以具有基座和由基座可移除地支撑的热床。利用这种布置，热床位于基座和CMM臂之间。热床可包括用于监测热床的温度的传感器以及用于根据热床的温度来控制热床的温度的控制器。

热绝缘体保护臂免受热量—优选地显著减少/减轻由3D打印头在使用期间传导的热量。为此，支架优选地由热绝缘材料形成。

为了便于材料装载，3D打印头可以定位成从臂偏移。例如，3D打印头可以被认为具有打印头纵向轴线，并且类似地，CMM臂也可以被认为具有臂纵向轴线。在该实施例中，打印头纵向轴线基本上与臂纵向轴线平行，但偏移足够的间隙以避免臂成为障碍而便于材料装载。在其它实施方式中，例如当CMM具有水平臂时，两个所述纵向轴线可以偏离开(例如，彼此垂直或彼此成一定角度)。

CMM系统实际上也可以用作计量装置。为此，CMM系统还可以具有可与臂可移除地联接的探针。优选地，臂被构造成每一次接收探针和3D打印头中的至多一者。

根据其它实施方式，一种用于与具有可移动臂的CMM一起使用的套件包括3D打印头、流体地连接到3D打印头的供给管线以及被构造成将3D打印头与CMM的可移动臂可移除地联接的支架。

该套件还可以具有被构造成由CMM的基座支撑的热床。热床包括具有可控温度的顶表面和具有热绝缘材料的底表面。

支架在导热方面将3D打印头与可移动臂绝缘。与其它实施方式一样，支架被构造成当与臂联接时使3D打印头从可移动臂偏移。