[发明专利]用于增材制造系统的系统和打印头

说明书

公开了一种用于增材制造系统中的打印头。所述打印头可包括配置成接收基质和连续增强物的接收端，以及配置成排出至少部分涂覆在基质中的连续增强物的排出端。打印头还可以包括压实器，该压实器位于排出端并形成打印头的工具中心点。

相关申请

本申请基于并要求于2018年4月11日提交的美国临时申请62/656,155的优先权权益，其内容在此明确引入作为参考。

技术领域

本公开一般地涉及一种制造系统，并且更具体地涉及一种用于增材制造系统的打印头。

背景技术

连续纤维3D打印(又名CF3D^TM)涉及使用嵌入在从可移动打印头排出的材料中的连续纤维。基质(matrix)被供应到打印头，并且与一根或多根也同时穿过同一打印头的连续纤维一起被排出(例如，挤压和/或拉挤)。基质可以是传统的热塑性塑料，液体热固性材料(例如，可UV固化和/或两部分树脂)，或者这些基质与其他已知基质的组合。在离开打印头时，固化增强器(例如，紫外线、超声波发射器、热源、催化剂供应等)被激活以引发和/或完成基质的固化。该固化几乎立即发生，从而允许在自由空间中制造不受支撑的结构。并且当纤维，特别是连续纤维被嵌入结构内时，结构的强度可以增加超过与基质相关的强度。该技术的示例在2016年12月6日授予Tyler的美国专利9,511,543(“'543专利”)中公开。

尽管连续纤维3D打印提供提高的强度，但与不使用连续纤维增强的制造工艺相比，必须注意确保纤维与基质的正确润湿、纤维的正确切割、切割后的自动重启、排出后对基质涂覆的纤维适当的压实和压实的材料的适当固化。所公开的打印头和系统旨在解决现有技术的这些问题和/或其他问题中的一个或多个。

发明内容

在一个方面，本公开涉及一种用于增材制造系统的打印头。所述打印头可包括配置成接收基质和连续增强物的接收端，以及配置成排出至少部分涂覆在基质中的连续增强物的排出端。打印头还可以包括压实器，该压实器位于排出端并形成打印头的工具中心点。

在另一方面，本公开涉及一种增材制造复合结构的方法。该方法可以包括将基质和连续增强物引导到无喷嘴的打印头中，并使连续增强物通过保持连续增强物的对准的引导模块。该方法还可以包括在用压实器从无喷嘴打印头排出时压实基质和连续增强物，以及在压实之后将基质暴露于固化能量。

在另一方面，本公开涉及一种用于增材制造系统的另一打印头。该打印头可包括配置成接收基质和连续增强物的接收端，以及配置成排出至少部分涂覆在基质中的连续增强物的排出端。所述打印头还可包括位于所述接收端和所述排出端之间的进给器，所述进给器被配置为在所述连续增强物和所述基质的排出期间仅在选定的时间将所述连续增强物推出所述打印头。

在打印头的一个实施例中，进给器可以被配置为仅在启动顺序期间将连续增强物和基质推出打印头。

在打印头的一个实施例中，进给器可包括至少一个偏心凸轮辊。

在打印头的一个实施例中，偏心凸轮辊可包括第一部分，其具有第一半径并且配置成与连续增强物接合，以及具有小于第一半径的第二半径的第二部分。

在打印头的一个实施例中，第一部分的弧长可以等于在选择的时间从打印头推出的连续增强物的长度。

在打印头的一个实施例中，打印头可进一步包括位于偏心凸轮辊下游的压实模块，以及位于偏心凸轮辊与压实模块之间的切割模块。

在打印头的一个实施例中，弧长可以等于切割模块和压实模块之间的距离。

在打印头的一个实施例中，偏心凸轮辊可以是第一偏心凸轮辊，并且打印头可以进一步包括与第一偏心凸轮辊相对地定向的第二偏心凸轮辊。