ES2998030T3 - Print head for additive manufacturing of articles - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a tecnologías de fabricación aditiva y puede utilizarse para fabricar piezas y estructuras de materiales compuestos reforzados con fibras continuas. El resultado técnico es la mejora de las características físicas y mecánicas y la reducción del peso de productos de forma compleja fabricados con materiales compuestos. El resultado técnico se consigue mediante un cabezal de impresión que comprende un mecanismo de alimentación de filamento plástico, un mecanismo de alimentación de fibra de refuerzo, un mecanismo de corte de la fibra de refuerzo, un tubo de alimentación de filamento plástico, tubos de alimentación de fibra de refuerzo y una unidad de calentamiento. Además, la unidad de calentamiento incluye un calentador, un termopar o termorresistencia, y dos canales de entrada -un canal para la fibra de refuerzo y un canal para el filamento plástico- y una boquilla que tiene un canal de salida para el plástico reforzado. Además, el canal para el filamento plástico está conectado al canal para la fibra de refuerzo en el interior de la unidad de calentamiento, mientras que el canal de entrada para la fibra de refuerzo está dispuesto coaxialmente con el canal de salida para el plástico reforzado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Cabezal de impresión para la fabricación aditiva de artículos
Campo de la invención
La invención se refiere al campo de las tecnologías aditivas y puede utilizarse para la fabricación de piezas y estructuras de materiales compuestos reforzados con fibras continuas, tales como consolas, adaptadores, piezas básicas, productos de tecnología ponible, estructuras de celosía y de panal de abeja para su uso en aviación, industrias de cohetes y espaciales, medicina, industria del automóvil, etc.
Antecedentes de la invención
En la técnica se conocen equipos de impresión 3D que usan fibras compuestas. Los análogos se describen en las solicitudes de MarkForged (Ee .UU.).
Se conocen en la técnica métodos y equipos de impresión 3D que usan fibras compuestas. Los análogos más cercanos se describen en las solicitudes MarkForged (EE.UU.):
[1] Solicitud US20140291886: Impresión tridimensional, IPC B29C47/00, publicada el 02.10.2014;
[2] Solicitud US20140328963: Aparato para la fabricación aditiva reforzada con fibras, IPC B29C67/00, publicada el 06.11.2014;
[3] Solicitud US20140328964: Impresión tridimensional, IPC B29C67/00, publicada el 06.11.2014;
[4] Solicitud US20140361460: Métodos para la fabricación aditiva reforzada con fibras, IPC B29C65/40, B29C67/00, publicada el 11.12.2014;
[5] Solicitud US20150108677: Impresora tridimensional con fabricación de filamentos compuestos, IPC B29C67/00, publicada el 23.04.2015;
[6] Solicitud US20150165691: Métodos para la fabricación aditiva reforzada con fibras, IPC B29C67/00, publicada el 18.06.2015;
[7] Documento US2016200047 (US9156205B2): Impresora tridimensional con fabricación de filamentos compuestos, publicada el 14.07.2016.
[8] Documento US2016368213 (US9370896B2): Métodos para la fabricación aditiva reforzada con fibras, publicada el 22.12.2016.
[9] Documento US2016129643 (US9149988B2): Impresión tridimensional, publicada el 12.05.2016.
[10] Documento US 2016067928: Diseño de refuerzo con fibras en múltiples capas para la impresión 3D, publicada el 10.03.2016.
[11] Documento US 2016107379: Impresión 3D con filamentos compuestos mediante el uso de formaciones de refuerzo complementarias, publicada el 21.04.2016.
Las aplicaciones describen el método y una impresora 3D apropiada de diseño especial para imprimir mediante el uso de fibras compuestas. La fibra compuesta incluye fibras de refuerzo continuas o semicontinuas como relleno. La matriz es un material termoplástico en estado sólido. La fibra compuesta se alimenta a la extrusora mediante el dispositivo de alimentación calentado a una temperatura que supera la temperatura de fusión del material de matriz de una fibra compuesta y se extiende a través de la boquilla sobre la plataforma y se fusiona a la misma, lo que permite formar una pieza. La impresora puede tener un sistema de corte de la fibra compuesta ubicado en el área entre el mecanismo de alimentación y la boquilla.
El dispositivo descrito puede utilizarse únicamente si una fibra compuesta se impregna con una matriz termoplástica. Sin embargo, este enfoque tiene una serie de desventajas; en particular, es difícil proporcionar una impregnación de alta calidad del haz de fibras con termoplásticos, lo que se debe a la viscosidad extremadamente alta de las masas fundidas. El material resultante puede tener una alta porosidad y las fibras no se unirán entre sí. Para realizar una impregnación de alta calidad, es necesario exponer el material a altas presiones (docenas de atmósferas), pero en este caso, es posible dañar las fibras y la estructura interna del material puede ser irregular. Para evitar las dificultades asociadas a la impregnación de un haz de fibras con termoplásticos, la impresión puede realizarse mediante el uso de una fibra compuesta impregnada con un aglutinante termoestable y pre-curado. En este caso, la extrusora se alimentará tanto con una fibra compuesta como con termoplásticos, que unirán las fibras entre sí durante la impresión. Además, el diseño descrito en las solicitudes anteriores tiene solo un canal para alimentar la fibra compuesta con una relación de volumen concreta de las fibras de refuerzo y del plástico, lo que no permite variar la fracción de volumen de las fibras en el proceso de impresión.
Sumario de la invención
El objetivo de la invención es la fabricación de piezas funcionales mediante impresión tridimensional a partir de materiales compuestos con formas y estructuras internas complejas, que presentan buenas características físicas y mecánicas, lo que implica:
• la utilización de una amplia gama de fibras de refuerzo: no solamente las fibras impregnadas con un polímero termoplástico, sino también las fibras impregnadas con un polímero termoestable y curado, así como un alambre metálico;
• la modificación de la proporción en volumen de las fibras de refuerzo en el proceso de aplicación de termoplásticos reforzados;
• la colocación de las fibras según trayectorias curvilíneas complejas;
• el corte de las fibras de refuerzo y la fabricación de piezas con zonas reforzadas y no reforzadas.
El resultado técnico es una mejora de las características físicas y mecánicas de las piezas, una reducción de la masa de las piezas y una reducción del coste de fabricación de productos de formas complejas a partir de materiales compuestos.
La tarea se resuelve y el resultado técnico se logra gracias al cabezal de impresión descrito en las reivindicaciones adjuntas.
El resultado técnico se consigue también debido al hecho de que el mecanismo de alimentación del filamento de plástico contiene un accionamiento eléctrico y rodillos accionados, entre los cuales pasa un filamento de plástico.
El resultado técnico se consigue también debido al hecho de que el mecanismo de alimentación de la fibra de refuerzo contiene un accionamiento eléctrico y rodillos accionados, entre los cuales pasa una fibra.
El resultado técnico se consigue también debido al hecho de que el mecanismo de corte de la fibra de refuerzo situado entre el mecanismo de alimentación de la fibra de refuerzo y la unidad de calentamiento contiene una cuchilla estacionaria y un servoaccionamiento que acciona una cuchilla móvil.
El resultado técnico se consigue también debido al hecho de que el mecanismo de corte de la fibra de refuerzo situado entre el mecanismo de alimentación de la fibra de refuerzo y la unidad de calentamiento contiene un servoaccionamiento, cuyo eje está equipado con una cuchilla móvil en forma de cilindro circular con una ranura realizada a una profundidad que supera la mitad del diámetro del cilindro.
El resultado técnico también se logra debido al hecho de que la cuchilla estacionaria es un tubo con dos orificios, es decir, la entrada y la salida.
El resultado técnico se consigue también debido al hecho de que el diámetro exterior de la cuchilla móvil es igual al diámetro interior de la cuchilla estacionaria, y la cuchilla móvil está montada dentro de la cuchilla estacionaria mediante un ajuste deslizante.
El resultado técnico se consigue también debido al hecho de que el tubo de alimentación del filamento de plástico conecta la salida del mecanismo de alimentación del filamento de plástico y el canal de entrada de la unidad de calentamiento destinada a un filamento de plástico.
El resultado técnico también se logra debido al hecho de que los tubos de alimentación de la fibra de refuerzo conectan la salida del mecanismo de alimentación de la fibra de refuerzo a la entrada del mecanismo de corte de la fibra de refuerzo y la salida del mecanismo de corte de la fibra de refuerzo al canal de entrada del bloque de calentamiento destinado a una fibra reforzada.
El objetivo a la vista también se resuelve, y el resultado técnico se logra mediante el cabezal de impresión que comprende un mecanismo para alimentar un primer filamento de plástico, un mecanismo para alimentar un segundo filamento de plástico, un mecanismo para alimentar una fibra de refuerzo, un mecanismo para cortar la fibra de refuerzo, un tubo de alimentación para el primer filamento de plástico, un tubo de alimentación para el segundo filamento de plástico, tubos de alimentación para la fibra de refuerzo y una unidad de calentamiento, en donde la unidad de calentamiento comprende un calentador, un termopar o un termistor, tres canales de entrada (un canal de alimentación de la fibra de refuerzo, un canal de alimentación del primer filamento de plástico y un canal de alimentación del segundo filamento de plástico) y dos boquillas con canales de salida para el polímero de plástico reforzado y el polímero de plástico puro, y en donde el canal de alimentación del primer filamento de plástico está conectado al canal de alimentación de la fibra de refuerzo dentro de la unidad de calentamiento, y el canal de alimentación de la fibra de refuerzo de entrada está dispuesto coaxialmente con el canal de polímero de plástico reforzado de salida.
El resultado técnico se consigue también debido al hecho de que el mecanismo de alimentación del primer filamento de plástico contiene un accionamiento eléctrico y rodillos accionados, entre los cuales pasa el primer filamento de plástico.
El resultado técnico se consigue también debido al hecho de que el mecanismo de alimentación para un segundo filamento de plástico contiene un accionamiento eléctrico y rodillos accionados, entre los cuales pasa un segundo filamento de plástico.
El resultado técnico se consigue también debido al hecho de que el mecanismo de alimentación de la fibra de refuerzo contiene un accionamiento eléctrico y rodillos accionados, entre los cuales pasa la fibra.
El resultado técnico se consigue también debido al hecho de que el mecanismo de corte para fibras de refuerzo, que se sitúa entre el mecanismo de alimentación para fibras de refuerzo y la unidad de calentamiento, contiene una cuchilla estacionaria y un servoaccionamiento, que acciona una cuchilla móvil.
El resultado técnico se consigue también debido al hecho de que el mecanismo de corte para fibras de refuerzo, que se sitúa entre el mecanismo de alimentación para fibras de refuerzo y la unidad de calentamiento, contiene un servoaccionamiento, cuyo eje está equipado con una cuchilla móvil en forma de cilindro circular con una ranura realizada a una profundidad que supera la mitad del diámetro del cilindro.
El resultado técnico también se logra debido al hecho de que la cuchilla estacionaria es un tubo con dos orificios, es decir, la entrada y la salida.
El resultado técnico se consigue también debido al hecho de que el diámetro exterior de la cuchilla móvil es igual al diámetro interior de la cuchilla estacionaria, y la cuchilla móvil está montada dentro de la cuchilla estacionaria mediante un ajuste deslizante.
El resultado técnico también se logra debido al hecho de que el tubo de alimentación para un primer filamento de plástico conecta la salida del mecanismo de alimentación del primer filamento de plástico y el canal de entrada de la unidad de calentamiento destinado al primer filamento de plástico.
El resultado técnico también se logra debido al hecho de que el tubo de alimentación para el segundo filamento de plástico conecta la salida del mecanismo de alimentación para los segundos filamentos de plástico y el canal de entrada de la unidad de calentamiento destinado a filamentos de plástico adicionales.
El resultado técnico también se logra debido al hecho de que los tubos de alimentación para fibras de refuerzo conectan la salida del mecanismo de alimentación de la fibra de refuerzo a la entrada del mecanismo de corte de la fibra de refuerzo y la salida del mecanismo de corte de la fibra de refuerzo al canal de entrada de la unidad de calentamiento destinado a fibras reforzadas.
Breve descripción de los dibujos
Fig. 1: Cabezal de impresión.
Las siguientes posiciones de las figuras se indican mediante números:
1 -unidad de calentamiento;
2-canal de alimentación del polímero termoplástico;
3-filamento de plástico de polímero termoplástico;
4-canal de alimentación de la fibra de refuerzo;
5-fibra de refuerzo,
6-boquilla;
7 -canal de salida para la colocación del polímero termoplástico reforzado;
8 -calentador;
9-termistor o termopar;
10 -mecanismo de alimentación del filamento de plástico;
11 -mecanismo de alimentación de la fibra de refuerzo;
12 - accionamiento del mecanismo de corte de la fibra de refuerzo;
13 - cuchilla móvil;
14 - cuchilla estacionaria;
15 - tubo de alimentación del filamento de plástico;
16 - adaptador del tubo de alimentación;
17 - barrera térmica;
18 - tubo de alimentación de la fibra de refuerzo desde el mecanismo de alimentación hasta el mecanismo de corte;
19 - tubo de alimentación de la fibra de refuerzo desde el mecanismo de corte hasta la unidad de calentamiento;
20 - ventilador;
21 - segundo filamento de plástico de polímero termoplástico;
22 - mecanismo de alimentación del segundo filamento de plástico;
23-canal de alimentación del segundo filamento de plástico;
24-boquilla para la colocación del polímero termoplástico;
25-tubo de alimentación del segundo filamento de plástico;
26-barrera térmica para el segundo filamento de plástico
27 - tornillo de ajuste
Descripción detallada de la invención
La solicitud describe el cabezal de impresión y el proceso de fabricación de materiales compuestos (piezas) a base de fibra de carbono en combinación con una matriz termoestable y/o termoplástica.
El objetivo a la vista se resuelve, y el resultado técnico se consigue debido al hecho de que la unidad de calentamiento del cabezal de impresión se alimenta con una fibra de refuerzo y un filamento de plástico a través de dos canales distintos. Por lo tanto, es posible usar diferentes tipos de fibras de refuerzo; y también, cambiando la velocidad de un filamento de plástico en el proceso de impresión, se puede ajustar la fracción en volumen de las fibras en el plástico, en contraste con los análogos mencionados anteriormente, en donde la fracción en volumen de las fibras se establece en la etapa de fabricación de la fibra compuesta. Esto permite resolver el problema de crear piezas a partir de materiales compuestos con una estructura interna compleja. Las estructuras que pueden fabricarse de esta manera incluyen, por ejemplo, estructuras compuestas de celosía y otros tipos de estructuras. Además, el resultado técnico se logra a través de la presencia de los mecanismos para cortar y alimentar una fibra de refuerzo, así como los tubos de alimentación, que permiten cortar una fibra de refuerzo en el proceso de impresión, alimentar la fibra a la unidad de calentamiento después del corte para reanudar la impresión, y también, ajustando la velocidad de alimentación de la fibra en el proceso de impresión, controlar la tensión de la fibra de refuerzo aumentando la tensión en las secciones rectas de la trayectoria para mejorar las características mecánicas del material y reduciéndola en las secciones con gran curvatura para evitar un deslizamiento de la fibra de refuerzo.
El esquema del cabezal de impresión se muestra en la Fig. 1. La unidad de calentamiento 1 tiene canales de entrada: canal de alimentación 2 de polímero termoplástico que recibe el filamento de polímero termoplástico 3 y canal de alimentación 4 de la fibra de refuerzo que recibe la fibra de refuerzo 5. Las fibras de refuerzo a usar pueden incluir fibras compuestas hechas de carbono, vidrio, compuestos orgánicos o haces combinados impregnados con un aglutinante polimérico (aglutinante de resina termoplástica o aglutinante termoestable curado, por ejemplo, en forma de resinas de poliéster, fenol-formaldehído, uretano, epoxi, silicona, poliimida o bismaleimida), o alambre metálico. Los filamentos termoplásticos que se van a usar pueden incluir filamentos hechos de un material termoplástico tal como ABS, polilactida, poliamida, poli(tereftalato de etilenglicol), polietirimida, polisulfona, poliesterefircetona u otro material termoplástico. El canal para alimentar un polímero termoplástico está conectado con el canal para alimentar una fibra de refuerzo, lo que permite que el termoplástico recubra una fibra de refuerzo que pasa a través del canal de alimentación de la fibra de refuerzo. Además, la unidad de calentamiento está equipada con una boquilla 6 con un canal de salida 7 para el polímero termoplástico reforzado. El canal de salida 7 está situado coaxialmente con el canal de entrada 4 para la fibra de refuerzo, que sirve, en primer lugar, para evitar la flexión y los daños en la fibra dentro de la unidad de calentamiento, y, en segundo lugar, para asegurar la posibilidad de recargar la fibra después del corte y reanudar la aplicación de los termoplásticos reforzados. El diámetro del canal de entrada es menor que el diámetro del canal de salida para minimizar el rendimiento del material fundido termoplástico, durante la impresión, a través del canal para alimentar la fibra de refuerzo. Normalmente, el canal de entrada tendrá un diámetro no más de 2-4 veces mayor que el diámetro de la fibra de refuerzo. Además, hay presente un espacio entre el tubo para alimentar la fibra de refuerzo en la unidad de calentamiento 19 y el canal de entrada 4 de la unidad de calentamiento 1, lo que evita que la masa fundida termoplástica excesiva llegue hasta el tubo de alimentación 19 de la fibra de refuerzo, ya que este tubo no se calienta y el material termoplástico fundido puede enfriarse y solidificarse en este tubo, bloqueando el canal. La unidad de calentamiento 1 está equipada con un calentador 8 y un sensor de temperatura 9 (termopar y termistor).
El filamento termoplástico se alimenta en la unidad de calentamiento por medio de un mecanismo 10 de alimentación del filamento termoplástico que consiste en un accionamiento eléctrico (por ejemplo, un motor paso a paso o un servo accionamiento) y rodillos. Al menos un rodillo se acciona y se hace funcionar mediante el eje giratorio del accionamiento eléctrico. El rodillo de accionamiento presenta unas incisiones que permiten la alimentación sin deslizamiento de los filamentos de polímero termoplástico. El rodillo accionado puede tener muescas o no tenerlas. Los rodillos se presionan mecánicamente contra un filamento termoplástico para evitar que se deslicen, por ejemplo, por medio de un resorte. Es posible una realización que usa dos rodillos de accionamiento conectados mediante una transmisión mecánica.
Una fibra de refuerzo se alimenta en la unidad de calentamiento por medio de un mecanismo de alimentación 11 de la fibra de refuerzo que consiste en un accionamiento eléctrico (por ejemplo, un motor paso a paso o un servo accionamiento) y rodillos. Al menos un rodillo es accionado y se hace funcionar mediante el eje giratorio del accionamiento eléctrico. Al menos uno de los rodillos, preferiblemente el accionado, tiene un recubrimiento de caucho con el fin de evitar una compresión excesiva y daños en la fibra de refuerzo. Los rodillos se presionan mecánicamente contra una fibra de refuerzo para evitar que se deslicen, por ejemplo, mediante un resorte. Es posible una realización que usa dos rodillos de accionamiento conectados mediante una transmisión mecánica.
Un mecanismo para cortar una fibra de refuerzo está situado entre el mecanismo de alimentación para una fibra de refuerzo y la unidad de calentamiento; el mecanismo de corte consiste en un accionamiento 12, por ejemplo, un servo accionamiento con un reductor conectado mediante una transmisión mecánica con la cuchilla móvil 13 y la cuchilla estacionaria 14. El servoaccionamiento proporcionará suficiente fuerza para cortar la fibra. La cantidad de fuerza depende del tipo (carbono, vidrio, compuesto orgánico) y de la densidad lineal de la fibra. Por ejemplo, al cortar una fibra de carbono con una densidad lineal de 66 tex, se requiere una fuerza como mínimo de 10 N, en el caso de una densidad de 200 tex, como mínimo de 17 N. Las cuchillas están hechas de materiales de alta dureza, tales como acero endurecido o cerámica. El mecanismo de corte de la fibra de refuerzo debe estar situado en estrecha proximidad a la unidad de calentamiento, a una distancia de hasta 300 mm, porque la longitud mínima de la porción continua de un termoplástico reforzado colocado sobre la superficie de trabajo aumenta al aumentar esta distancia.
Es posible implementar un mecanismo de corte en donde el servoeje está equipado con una cuchilla móvil 13 en forma de un cilindro circular con una ranura realizada a una profundidad que supera el radio del cilindro. La cuchilla estacionaria es un tubo con dos orificios, a saber, el puerto de entrada y el puerto de salida de un diámetro mayor. El diámetro exterior de la cuchilla móvil es igual al diámetro interior de la cuchilla estacionaria, y la cuchilla móvil está montada dentro de la cuchilla estacionaria mediante un ajuste deslizante. En el proceso de impresión, la fibra pasa a través del puerto de entrada de la cuchilla estacionaria, la ranura de la cuchilla móvil y el puerto de salida de la cuchilla estacionaria. Cuando se corta, el servoaccionamiento gira la cuchilla móvil y la fibra se corta entre el borde de la ranura de la cuchilla móvil y el borde de la entrada de la cuchilla estacionaria. Al cortar, el servoaccionamiento devuelve la cuchilla móvil a su posición neutra.
El mecanismo de alimentación 10 del filamento termoplástico y el mecanismo de alimentación 11 de la fibra de refuerzo pueden ubicarse tanto cerca del mecanismo de corte de la fibra de refuerzo como del bloque de calentamiento y a una distancia de hasta 2 m. Se alimenta un filamento termoplástico desde la salida del mecanismo de alimentación hasta el canal de entrada de la unidad de calentamiento a través del tubo de alimentación 15 y la barrera térmica 17 interconectados mediante el adaptador 16. El tubo de alimentación está hecho de un material con un bajo coeficiente de fricción, por ejemplo, PTFE. La barrera térmica está hecha de un material con una conductividad térmica relativamente pequeña, por ejemplo, acero o titanio, y sirve para evitar la transmisión de calor desde la unidad de calentamiento hacia el adaptador y el tubo. Para aumentar su eficiencia, la barrera térmica se puede enfriar adicionalmente mediante el ventilador 20 y/o un radiador. Se alimenta una fibra de refuerzo desde la salida del mecanismo de alimentación hasta la entrada del mecanismo de corte de la fibra de refuerzo dentro del tubo 18, y desde la salida del mecanismo de corte hasta el canal de entrada de la unidad de calentamiento, con el tubo auxiliar 19.
Para que el cabezal de impresión pueda aplicar no solo termoplásticos reforzados con fibras continuas, sino también termoplásticos puros (o termoplásticos reforzados con fibras discretas), puede alimentarse el segundo filamento termoplástico 21 en el cabezal de impresión. En este caso, la realización de un cabezal de impresión tiene un mecanismo para alimentar el segundo filamento de plástico 22, la unidad de calentamiento 1 tiene un orificio 23, en donde está instalada la boquilla 24 para imprimir con termoplásticos. El mecanismo de alimentación 22 del filamento termoplástico adicional y la boquilla 24 están conectados mediante el tubo de alimentación 25 y la barrera térmica 26, de la misma manera que se alimenta el filamento termoplástico 3 principal. Para garantizar que los orificios de salida de las boquillas 6 y 24 estén situados al mismo nivel, la realización proporciona la posibilidad de desplazar la unidad de calentamiento 1 y la boquilla 24 una con respecto a la otra de manera vertical. La fijación de las piezas entre sí se puede realizar, por ejemplo, con tornillos de fijación 27.
El cabezal de impresión está montado en un manipulador con tres o más grados de libertad (por ejemplo, un manipulador de tres ejes de portal o un robot de seis ejes).
El proceso de impresión es el siguiente. La unidad de calentamiento 1 que usa el calentador 8 se calienta a una temperatura que supera la temperatura de fusión de un filamento termoplástico y, si se usa una fibra de refuerzo impregnada con un aglutinante termoestable y curado, la temperatura de transición vítrea del aglutinante termoestable de la fibra de refuerzo. La temperatura se mantiene constante por medio de un sistema de control con retroalimentación mediante el uso del sensor de temperatura 9.
El cabezal de impresión montado en el manipulador se mueve a lo largo de una trayectoria predeterminada a una cierta distancia de la superficie, que corresponde al espesor de la capa (por ejemplo, 0,05-0,5 mm). Al mismo tiempo, los accionamientos eléctricos de los mecanismos de alimentación hacen girar los rodillos mediante los comandos del sistema de control para alimentar los filamentos termoplásticos y/o las fibras de refuerzo en la unidad de calentamiento.
Si la impresión se lleva a cabo con termoplásticos reforzados, la alimentación se lleva a cabo mediante los accionamientos del mecanismo de alimentación 10 del filamento termoplástico y del mecanismo de alimentación 11 de la fibra de refuerzo. Ajustando la velocidad de alimentación de la fibra de refuerzo durante la impresión, se puede controlar su tensión. La tensión puede aumentarse cuando el cabezal de impresión se mueve a lo largo de una línea recta con respecto a la plataforma de la impresora para mejorar las propiedades mecánicas del material, y reducirse cuando el cabezal de impresión se mueve a lo largo de un arco para evitar el deslizamiento de la fibra de refuerzo desde la trayectoria de aplicación. Además, para evitar que la fibra de refuerzo se deslice, la salida 7 puede soplarse con aire frío, por ejemplo, por medio de un ventilador. Ajustando la velocidad de alimentación de un filamento de plástico durante la impresión, se puede controlar la fracción de volumen de las fibras de refuerzo en el material compuesto resultante.
Si la impresión se lleva a cabo con un termoplástico limpio, la alimentación se proporciona mediante el accionamiento del mecanismo de alimentación 22 del segundo filamento de plástico.
Cuando es necesario cambiar de una impresión termoplástica reforzada a una impresión termoplástica pura, o cuando se cambia de una porción de una pieza a otra en el caso de una impresión con termoplásticos reforzados, se realiza el corte de la fibra de refuerzo. En este caso, el sistema de control, teniendo en cuenta la distancia entre el punto de corte y la cara de la boquilla, detiene con antelación el movimiento del cabezal de impresión y la alimentación de la fibra de refuerzo y del plástico, y da la orden de accionar de mecanismo de corte 12 de la fibra de refuerzo. El accionamiento del mecanismo de corte gira, y la cuchilla móvil se mueve con respecto a la cuchilla estacionaria y corta la fibra de refuerzo que pasa entre las superficies de trabajo de las cuchillas.
Claims (7)
1. Un cabezal de impresión que comprende:
un mecanismo (10) de alimentación de un filamento de plástico,
un mecanismo (11) de alimentación de una fibra de refuerzo,
un mecanismo (13, 14) de corte de la fibra de refuerzo,
un tubo de alimentación (15) del filamento de plástico,
un tubo de alimentación (18) para alimentar la fibra de refuerzo desde el mecanismo de alimentación (11) hasta el mecanismo de corte (13, 14),
un tubo de alimentación (19) para alimentar la fibra de refuerzo desde el mecanismo de corte (13, 14) hasta una unidad de calentamiento (1); y
la unidad de calentamiento (1);
en donde la unidad de calentamiento (1) comprende:
un calentador (8),
un termopar (9) o un termistor (9),
dos canales de entrada, es decir, un canal de alimentación (4) de la fibra de refuerzo y un canal de alimentación (2) del filamento de plástico, y
una boquilla (6) que tiene un canal de salida (7) para un polímero plástico reforzado;
en donde el canal de alimentación (2) del filamento de plástico está conectado al canal de alimentación (4) de la fibra de refuerzo dentro de la unidad de calentamiento (1), y el canal de alimentación de entrada (4) de la fibra de refuerzo está dispuesto coaxialmente con el canal de salida (7) de polímero de plástico reforzado;
caracterizado porque
el canal de alimentación de entrada (4) de la fibra de refuerzo de la unidad de calentamiento (1) tiene un diámetro no más de 2-4 veces mayor que el diámetro de la fibra de refuerzo,
el diámetro del canal de alimentación de entrada (4) de la fibra de refuerzo es menor que el diámetro del canal de salida (7) para minimizar el rendimiento del material fundido termoplástico, cuando se imprime, a través del canal de alimentación (4) de la fibra de refuerzo,
y porque
hay presente un espacio entre el tubo de alimentación (15) para la fibra de refuerzo y el canal de alimentación (4) de la fibra de refuerzo de la unidad de calentamiento (1).
2. El cabezal de impresión según la reivindicación 1, en donde el mecanismo de corte (13, 14) de la fibra de refuerzo está situado entre el mecanismo de alimentación (11) de la fibra de refuerzo y la unidad de calentamiento (1) y contiene una cuchilla estacionaria (14) y un servoaccionamiento (12) que acciona una cuchilla móvil (13).
3. El cabezal de impresión según la reivindicación 1, en donde el mecanismo de corte (13, 14) de la fibra de refuerzo está situado entre el mecanismo de alimentación (11) de la fibra de refuerzo y la unidad de calentamiento (1) y contiene un servoaccionamiento (12) cuyo eje está equipado con una cuchilla móvil (13), que es un cilindro circular con una ranura realizada a una profundidad que supera la mitad del diámetro del cilindro.
4. El cabezal de impresión según la reivindicación 3, en donde la cuchilla fija (14) es un tubo con dos orificios, el orificio de entrada y el orificio de salida de mayor diámetro.
5. El cabezal de impresión según la reivindicación 3, en donde el diámetro exterior de la cuchilla móvil (13) es igual al diámetro interior de la cuchilla fija (14) y la cuchilla móvil (13) está instalada dentro de la cuchilla fija (14) mediante un ajuste deslizante.
6. El cabezal de impresión según la reivindicación 1, en donde el tubo de alimentación (18) para alimentar la fibra de refuerzo desde el mecanismo de alimentación (11) hasta el mecanismo de corte (13, 14) conecta la salida del mecanismo de alimentación (11) de la fibra de refuerzo a la entrada del mecanismo de corte (13, 14) de la fibra de refuerzo, y el tubo de alimentación (19) para alimentar la fibra de refuerzo desde el mecanismo de corte (13, 14) hasta una unidad de calentamiento (1) conecta la salida del mecanismo de corte (13, 14) de la fibra de refuerzo al canal de alimentación (4) de la fibra de refuerzo de la unidad de calentamiento (1).
7. El cabezal de impresión según la reivindicación 1, en donde el canal de alimentación de entrada (4) de la fibra de refuerzo tiene un diámetro menor que el diámetro del canal de salida (7) de la boquilla (6).
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| CN111688193B (zh) * | 2020-06-13 | 2021-05-14 | 西安交通大学 | 可控偏置连续纤维增强复合材料的直写3d打印装置及方法 |
| JP7643085B2 (ja) * | 2021-02-26 | 2025-03-11 | セイコーエプソン株式会社 | 三次元造形物の製造方法、および、三次元造形装置 |
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| CN113619106B (zh) * | 2021-07-22 | 2022-03-25 | 浙江大学 | 连续纤维增强高性能树脂复合材料原位增材制造设备 |
| CN113601836B (zh) * | 2021-07-22 | 2022-02-11 | 浙江大学 | 机器人辅助大尺度纤维增强异质多材料原位增材制造系统 |
| CN113619116B (zh) * | 2021-09-14 | 2023-02-28 | 深圳市赛柏敦自动化设备有限公司 | 一种碳纤维3d打印铺放机 |
| CN113927892B (zh) * | 2021-10-25 | 2022-08-23 | 华中科技大学 | 一种连续碳纤维3d打印装置、控制系统及控制方法 |
| CN114261090A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-01 | 华中科技大学 | 一种基于熔融沉积成型方法的连续纤维增材制造喷头 |
| CN114290679B (zh) * | 2021-12-30 | 2023-10-03 | 浙江闪铸集团有限公司 | 一种3d打印机进丝结构及其调试方法 |
| CN115195128B (zh) * | 2022-07-19 | 2024-06-11 | 中南大学 | 连续纤维增强结构的3d打印方法及设备 |
| US20240066793A1 (en) * | 2022-08-23 | 2024-02-29 | Ut-Battelle, Llc | Large-scale continuous fiber additive manufactured-compression molded composite |
| AT526878A1 (de) * | 2023-01-24 | 2024-08-15 | Florian Rohrmoser | Extrusionskopf zur additiven Fertigung |
| WO2024170490A1 (en) * | 2023-02-14 | 2024-08-22 | Anisoprint 3D Printing Technology (Suzhou) Limited | Heating unit for composite printing of articles |
| CN119116365A (zh) * | 2024-09-02 | 2024-12-13 | 苏州千行智维科技有限公司 | 复材夹层板直接打印的3d打印机喷头及其打印方法 |
| CN119141870B (zh) * | 2024-10-23 | 2025-11-25 | 安徽工业大学 | 一种双通道单喷头结构的纤维复合材料3d打印头机构 |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1372587A (en) * | 1971-06-21 | 1974-10-30 | British Insulated Callenders | Manufacture of insulated electric cables |
| US6558146B1 (en) * | 2000-10-10 | 2003-05-06 | Delphi Technologies, Inc. | Extrusion deposition molding with in-line compounding of reinforcing fibers |
| KR20070010126A (ko) * | 2004-04-08 | 2007-01-22 | 후지필름 홀딩스 가부시끼가이샤 | 수지로 플라스틱 광섬유를 코팅하기 위한 장치 및 방법 |
| CN202318743U (zh) * | 2011-11-10 | 2012-07-11 | 苏州亚克玛热流道系统有限公司 | 一种热流道的喷嘴 |
| GB201304968D0 (en) * | 2013-03-19 | 2013-05-01 | Eads Uk Ltd | Extrusion-based additive manufacturing |
| US9149988B2 (en) | 2013-03-22 | 2015-10-06 | Markforged, Inc. | Three dimensional printing |
| US9694544B2 (en) | 2013-03-22 | 2017-07-04 | Markforged, Inc. | Methods for fiber reinforced additive manufacturing |
| US9579851B2 (en) | 2013-03-22 | 2017-02-28 | Markforged, Inc. | Apparatus for fiber reinforced additive manufacturing |
| JP6461090B2 (ja) * | 2013-03-22 | 2019-01-30 | マーク，グレゴリー，トーマス | 三次元印刷法 |
| US11237542B2 (en) | 2013-03-22 | 2022-02-01 | Markforged, Inc. | Composite filament 3D printing using complementary reinforcement formations |
| US9156205B2 (en) | 2013-03-22 | 2015-10-13 | Markforged, Inc. | Three dimensional printer with composite filament fabrication |
| US9688028B2 (en) * | 2013-03-22 | 2017-06-27 | Markforged, Inc. | Multilayer fiber reinforcement design for 3D printing |
| WO2014197732A2 (en) | 2013-06-05 | 2014-12-11 | Markforged, Inc. | Methods for fiber reinforced additive manufacturing |
| EP3063341B1 (en) * | 2013-10-30 | 2021-03-24 | Branch Technology, Inc. | Additive manufacturing of buildings and other structures |
| US9964944B2 (en) * | 2014-05-15 | 2018-05-08 | Hurco Companies, Inc. | Material processing unit controlled by rotation |
| WO2015182675A1 (ja) * | 2014-05-27 | 2015-12-03 | 学校法人日本大学 | 三次元プリンティングシステム、三次元プリンティング方法、成形装置、繊維入りオブジェクト及びその製造方法 |
| CN104149339B (zh) * | 2014-07-09 | 2016-04-13 | 西安交通大学 | 一种连续长纤维增强复合材料3d打印机及其打印方法 |
| US10604285B2 (en) * | 2014-07-31 | 2020-03-31 | Max Co., Ltd. | Reinforcing bar binding machine |
| CN105313271A (zh) * | 2014-07-31 | 2016-02-10 | 天津绿川科技有限公司 | 一种防堵防拉丝的注塑机喷嘴 |
| CN104441658A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-03-25 | 西安交通大学 | 一种连续纤维增强智能复合材料3d打印头及其使用方法 |
| CN204451219U (zh) * | 2015-01-06 | 2015-07-08 | 徐苾雯 | 一种用于3d打印机的水冷散热式挤出机 |
| US10336056B2 (en) * | 2015-08-31 | 2019-07-02 | Colorado School Of Mines | Hybrid additive manufacturing method |
| CN106363905B (zh) * | 2016-11-15 | 2018-11-23 | 哈尔滨工业大学 | 基于超声增强的纤维增强复合材料增材制造的喷头 |
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