CN108136664B - 用于添加制造的材料沉积*** - Google Patents

用于添加制造的材料沉积*** Download PDF

Info

Publication number
CN108136664B
CN108136664B CN201680060645.1A CN201680060645A CN108136664B CN 108136664 B CN108136664 B CN 108136664B CN 201680060645 A CN201680060645 A CN 201680060645A CN 108136664 B CN108136664 B CN 108136664B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mixing
materials
controller
feeding
viscosity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680060645.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108136664A (zh
Inventor
M·布伦南
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Raytheon Co
Original Assignee
Raytheon Sarcos LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Raytheon Sarcos LLC filed Critical Raytheon Sarcos LLC
Publication of CN108136664A publication Critical patent/CN108136664A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108136664B publication Critical patent/CN108136664B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/001—Rapid manufacturing of 3D objects by additive depositing, agglomerating or laminating of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
    • B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
    • B29B7/40—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft
    • B29B7/401—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft having a casing closely surrounding the rotor, e.g. with a plunger for feeding the material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
    • B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
    • B29B7/40—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft
    • B29B7/404—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft with feeding or valve actuating means, e.g. with cleaning means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
    • B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
    • B29B7/40—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft
    • B29B7/405—Mixing heads
    • B29B7/407—Mixing heads with a casing closely surrounding the rotor, e.g. with conical rotor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/58—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/72—Measuring, controlling or regulating
    • B29B7/726—Measuring properties of mixture, e.g. temperature or density
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/58—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/72—Measuring, controlling or regulating
    • B29B7/728—Measuring data of the driving system, e.g. torque, speed, power, vibration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/285—Feeding the extrusion material to the extruder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/78—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling
    • B29C48/80—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling at the plasticising zone, e.g. by heating cylinders
    • B29C48/802—Heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/92—Measuring, controlling or regulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
    • B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
    • B29B7/40—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft
    • B29B7/42—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with single shaft with screw or helix
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
    • B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
    • B29B7/46—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft
    • B29B7/48—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft with intermeshing devices, e.g. screws
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92009—Measured parameter
    • B29C2948/922—Viscosity; Melt flow index [MFI]; Molecular weight
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92504—Controlled parameter
    • B29C2948/9258—Velocity
    • B29C2948/926—Flow or feed rate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2948/00—Indexing scheme relating to extrusion moulding
    • B29C2948/92—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2948/92504—Controlled parameter
    • B29C2948/92704—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12—Thermoplastic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

一种用于添加制造的材料沉积***，所述材料沉积***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。

Description

用于添加制造的材料沉积***
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***。
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***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***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***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***，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***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***的成本最小化并且有可能提高建造此类三维物体的速度。
一般来说，示例性材料沉积***在仅需要单个挤出头的同时实现了在过程中对材料、色彩和混合比率进行调整或改变，并且可以消除或减少在沉积过程期间进行暂停或清洗的需要，这显著提高了熔融细丝制造和其它添加制造***的能力。
根据本发明的方面，一种添加制造设备包含挤出机，挤出机具有：输入端口，用于供应建造材料；挤出端口，用于挤出建造材料；以及腔室，其介于输入端口与挤出端口之间，以液化建造材料。
测量装置可以配置成测量腔室内容纳的液化的建造材料的粘度和/或其它流变性质。
控制器可以配置成依据由测量装置测得的液化建造材料的粘度和/或其它流变性质来控制一个或多个参数。
根据本发明的方面，一种用于添加制造的材料沉积***包含挤出机，挤出机具有：两个或两个以上输入端口，用于供应两种或两种以上进给材料；混合腔室，用于接收两种或两种以上进给材料；混合装置，用于在混合腔室中混合两种或两种以上进给材料以产生混合的沉积材料；以及挤出端口，用于挤出混合的沉积材料。
测量装置可以配置成测量混合腔室中的两种或两种以上进给材料和/或混合的沉积材料的粘度和/或其它流变性质。
控制器可以配置成依据由测量装置测得的粘度和/或其它流变性质来控制与两种或两种以上进给材料和/或混合的沉积材料相关联的一个或多个参数。
本发明的实施方式可以单独地或组合地包含以下附加特征中的一个或多个。
举例来说，混合装置可以包含静态混合器、动态混合器或前述两者。
混合装置可以操作性地耦接到测量装置。
举例来说，混合装置可以与测量装置直接或间接连接，或者可以与测量装置成一体。
在一些实施方式中，测量装置可以包含用于测量粘度的粘度计。
粘度计可以操作性地耦接到混合装置，以测量在混合两种或两种以上进给材料和/或混合所述混合的沉积材料期间产生的扭转力。
在一些实施方式中，测量装置可以包含用于测量流变性质的流变仪。
举例来说，混合腔室可以是圆柱形，并且混合装置可以沿着腔室的纵轴延伸，并且与混合腔室的内表面隔开以在其间界定环。流变仪可以操作性地耦接到混合装置，以测量在所述环中混合两种或两种以上进给材料和/或混合所述混合的沉积材料期间产生的扭转力。
一个或多个加热元件可以配置成加热两种或两种以上进给材料和/或混合的沉积材料。
举例来说，挤出机可以包含与相应的输入端口相关联的液化通道或腔室，以接收两种或两种以上进给材料中的相应一种进给材料，其中，液化通道中的每一个与对应的加热元件热连通，以加热和液化相应的进给材料，其中，液化通道中的每一个配置成朝向混合腔室向下游递送相应的液化进给材料。
在一些实施方式中，挤出机可以包含与混合腔室热连通的加热元件，以加热混合的沉积材料。
控制器可以包含温度控制器，该温度控制器操作性地耦接到一个或多个加热元件，以依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两种或两种以上进给材料和/或混合的沉积材料的温度。
材料沉积***可以包含与进给材料相关联的一个或多个致动器，以将相应的进给材料进给到挤出机中。
举例来说，一个或多个致动器可以包含步进电机。
控制器可以包含进给控制器，进给控制器操作性地耦接到致动器中的每一个，以依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两种或两种以上进给材料中的每一种进给材料进入混合腔室中的进给速率。
控制器可以包含流量控制器，流量控制器配置成依据由测量装置测得的粘度和/或其它流变性质来控制从挤出端口挤出的混合的沉积材料的流动速率。
举例来说，控制器可以控制在流体连接到挤出机的材料流动通道中提供的合适的阀，例如一个或多个流量控制阀。
控制器可以包含混合速度控制器，该混合速度控制器配置成依据由测量装置测得的粘度和/或其它流变性质来控制混合装置的速度。
进给材料中的一种或多种进给材料可以选自由以下各项组成的群组：聚合物、金属、陶瓷和/或复合物，可以通过众所周知的方式选择进给材料以建造所需的三维物体。
可以通过凝固细丝形式或者可以通过可流动的形式(例如，浆料)提供进给材料中的一种或多种进给材料。
进给材料中的一种或多种进给材料可以是呈凝固细丝形式的可热液化材料。
进给材料中的一种或多种进给材料可以根据材料类型和/或其组成在预定温度下凝固或液化。
进给材料中的一种或多种进给材料可以包含丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)、聚碳酸酯(PC)、聚(甲基)丙烯酸酯、聚苯砜(PPSU)、HDPE、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)和聚乳酸(PLA)。
两种或两种以上进给材料中的至少一种进给材料可以不同于两种或两种以上进给材料中的另一种进给材料以产生不同的混合合金组成。
一种添加制造设备可以包含建造平台和根据前述描述的材料沉积***。
根据本发明的另一方面，一种用于形成三维物品的方法包含：将呈凝固形态的两种或两种以上可热液化进给材料供应到可移动挤出头；(ii)将两种或两种以上进给材料液化成可流动状态；(iii)混合挤出头中的两种或两种以上可流动进给材料以产生可流动的混合沉积材料；(iv)测量两种或两种以上可流动的进给材料或可流动的混合沉积材料的粘度和/或其它流变性质；(v)依据两种或两种以上可流动的进给材料或可流动的混合沉积材料的所测得的粘度和/或其它流变性质来控制与两种或两种以上可流动的进给材料和/或可流动的混合沉积材料相关联的一个或多个参数；以及(vi)从挤出头分配可流动的混合沉积材料。
以下描述和附图陈述了本发明的某些说明性实施方式。然而，这些实施方式仅指示可以采用本发明的原理的各种方式中的数种方式。结合附图考虑时，通过以下详细描述，根据本发明的各方面的其它目的、优势和新颖特征将变得显而易见。
附图说明
不一定按比例绘制的附图示出了本发明的各方面。
图1是包含示例性挤出机的示例性材料沉积***的示意性剖视图。
图2是图1的示例性材料沉积***的示意性框图。
图3是用于控制和沉积用于添加制造三维物体的材料的示例性过程的流程图。
具体实施方式
一种用于添加制造的材料沉积***包含挤出机，和用于测量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。测量装置可以向控制器提供反馈，以依据挤出机内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挤出机内的进给材料以产生混合的沉积材料。混合装置可以操作性地耦接到测量装置，以在混合期间同时测量材料的粘度和/或其它流变性质。控制器可以配置成依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/或混合的沉积材料相关联的一个或多个参数。
应理解，本发明的原理特别应用于熔融细丝制造(FFF)(也称为熔融沉积成型(FDM))的材料沉积***，并且因此在下文中将以此为背景进行描述。还应理解，本发明的原理可以适用于添加制造的其它材料沉积***，其中，期望基于挤出头内的材料的所测量粘度和/或其它流变性质来提供反馈控制，并且特别是提高反馈控制，以在沉积之前或者与沉积同时地调整挤出头中容纳的混合或合铸材料的性质。
参见图1，示出示例性材料沉积***10。一般来说，材料沉积***10包含：挤出机12，用于分配建造材料；测量装置14，配置成测量在挤出机12内容纳的建造材料的粘度和/或其它流变性质；以及控制器16，配置成依据由测量装置14测得的粘度和/或其它流变性质来控制一个或多个参数。
挤出机12可以包含：一个或多个输入端口或通道(例如，第一输入端口18和第二输入端口20)；挤出端口22或喷嘴；以及腔室24，介于输入端口18、20与挤出端口22之间以容纳建造材料。
每个输入端口18、20可以接收供应到腔室24的进给材料26、28(例如，建造材料)。可以在挤出机12的歧管19上提供输入端口18、20，歧管界定用于将材料26、28供应到腔室24的通道。将理解，虽然示出了两个输入端口，但可以使用任何数量的端口和任何对应数量的进给材料。
在所图示的实施方式中，以细丝形式(细丝)提供进给材料26、28以输入相应的输入端口18、20。进给材料26、28中的一种或多种进给材料可以包含凝固的聚合物材料，例如热塑性材料，凝固的聚合物材料可以根据材料的类型和组成(以及在本领域中众所周知的其它因素)在预定温度下凝固或液化。
在所图示的实施方式中，腔室24配置成混合腔室24，并且挤出机12进一步包含设置在混合腔室24中的混合装置30。混合装置30可以配置成混合该混合腔室24中的进给材料26、28以产生混合的沉积材料32。进给材料26、28中的至少一种进给材料可以不同于进给材料26、28中的另一种进给材料，以产生混合沉积材料32的不同组成，混合沉积材料的混合比由供应到混合腔室24的细丝(或者如果材料不呈细丝形式，则是输入材料)的质量或体积进给率可控地确定。将理解，虽然将进给材料26、28示出和描述成聚合物细丝，但可以使用其它类型和形式的进给材料。一般来说，可以依据将要制造的三维物体的所需特征而通过合适的方式选择进给材料26、28以产生混合的沉积材料32，这将在以下描述中进一步理解。
测量装置14可以配置成测量混合腔室24中的进给材料26、28和/或混合的沉积材料32的粘度和/或其它流变性质。控制器16可以配置成依据由测量装置14测得的粘度和/或其它流变性质来控制与进给材料26、28和/或混合的沉积材料32相关联的一个或多个参数。混合的沉积材料32可以用作建造材料，可以通过挤出端口22挤出建造材料以沉积和制造三维物体。
应理解，材料沉积***10可以用作添加制造***或设备的一部分。添加制造设备还可以包含框架、建造平台、垂直运动(Z)驱动***、横向运动(Y)驱动***和正交横向运动(X)驱动***，以上各项以在本领域中众所周知的合适方式起作用。举例来说，建造平台可以经由Z驱动器和Y驱动器相对于框架移动，并且挤出机12(也称为挤出头)可以经由X驱动器相对于框架移动。许多其它配置是可能的，包含建造平台固定并且挤出头在两条或三条驱动器轴线上移动的***。本文描述的材料沉积***10可以适用于能够使用通过导管或通道进给的材料给料的几乎任何添加制造***配置。
材料沉积***10可以包含与进给材料26、28相关联的一个或多个致动器34、35，以通过输入端口18、20朝向腔室24进给相应的进给材料。致动器34、35可以包含电机，例如步进电机，可以通过在本领域中众所周知的合适的方式来选择电机。致动器34、35可以根据***要求的以规定的进给力和进给速率通过输入端口18、20朝向腔室24输送相应的进给材料26、28，并且单独地接收控制以向腔室24供应进给材料中的一种或多种进给材料。在所图示的实施方式中，示出了与相应的进给材料26、28相关联的两个致动器34、35，然而，其它数量的细丝和致动器也是可能的。举例来说，具有3种、4种、5种、6种或两种以上进给材料和3个、4个、5个、6个或两个以上致动器的***同样可行。可以在移动挤出机12和/或建造平台时沉积混合的沉积材料32。可以按照所需的形状和层来沉积混合的沉积材料32，从而建造呈几乎任何所需的三维形状的部分。如将在下文更详细地描述，在以任何组合或比率混合材料和/或色彩的同时监测混合物的粘度和/或其它流变性质的能力极大地增强了此类制造***的能力范围。
材料沉积***10还可以包含一个或多个加热元件36、37、38(或者可以与加热元件热连通)，一个或多个加热元件配置成加热和/或液化进给材料26、28和/或混合的沉积材料32。如本文所使用，术语“液化的”或“液化”包含加热到正在加热的材料的熔点(或者玻璃化转变温度)以上的温度或者维持在所述温度，以实现材料的可流动或流体状态。
在图1的所图示的实施方式中，挤出机12可以包含与相应的输入端口18、20相关联的液化通道40、42或腔室，以接收相应的进给材料26、28。一般来说，液化通道40、42中的每一个可以与对应的加热元件36、37热连通，以加热和/或液化相应的进给材料26、28。液化通道40、42可以与腔室24同延，或者液化通道40、42可以朝向输入端口18、20延伸超过腔室24，使得进给材料26、28有可能在它们进入腔室24之前被熔化，或者使得进给材料26、28在它们进入液化通道或腔室24时更接近它们的相应液化温度。液化通道40、42可以配置成朝向混合腔室24向下游递送相应的液化的进给材料26、28。
替代地或附加地，挤出机12可以包含与混合腔室24热连通的加热元件38，以在进给材料26、28进入腔室24时将它们加热和/或进一步液化，或者用于将混合的沉积材料32加热到规定温度。
混合装置30设置在混合腔室24内，以在可流动(例如，液化)的进给材料26、28进入腔室24时将它们混合。在所图示的实施方式中，混合腔室24为圆柱形，并且混合装置30沿着腔室24的纵轴延伸，并且与混合腔室24的内表面隔开，以界定容纳进给材料26、28和混合的沉积材料32的环。以此方式，在通过混合装置30在所述环中混合进给材料26、28以产生混合沉积材料32时，迫使材料朝向挤出端口22向下(如在图1中所见)穿过环。
混合装置30可以包含静态混合器、动态混合器，或者可以包含静态混合和动态混合的特征。举例来说，混合装置30可以包含静态混合器，静态混合器在进给材料26、28的流动路径内具有一个或多个挡板。如本文使用的术语“挡板”意在描述从输入端口18、20到挤出端口22的流动路径内的以促进两种进给材料26、28混合的方式使流转向或改变的任何突起、交叉部件、指状物或其它物理特征。挡板可以包含沿着腔室24的内壁的螺旋脊状物或其它引发扭转的元件，以使进给材料26、28朝向挤出端口22向下打旋。各种几何构造可用于这种螺旋脊状物，包括各种间距(从一圈到下一圈的距离)和各种高度(脊状物突出到建造空腔中的量)。静态混合元件可以由丝线、金属片或在本领域中众所周知的某一其它材料或工艺形成。
替代地或附加地，混合装置30可以是用于提供对进给材料26、28的主动混合技术的动态混合器。举例来说，动态混合器可以具有可以围绕中心轴线旋转的中心轴，并且可以具有混合叶片或螺旋螺杆型结构，以剪切进给材料26、28来产生混合材料32。可以提供多种动态混合装置，例如螺旋叶片混合器、换罐混合器、双臂揉捏混合器、连续混合器、单螺杆挤出机、密炼机、犁式混合器、螺带混合器、锥式螺杆混合器、双螺杆挤出机(例如，切向反向旋转、相互啮合反向旋转、相互啮合同向旋转)、Farrel连续混合器，可以单独或组合使用混合器以促进进给材料26、28的混合。类似地，可以提供若干混合增强器以提高此类主动混合，例如平行中断混合刮板、环形挡板、混合销、Maddock混合区段、六瓣混合螺杆、揉捏桨等。前述各项中的任一个都可以适用于在混合腔室24内提供进给材料26、28的动态混合。
如上文所论述，测量装置14可以配置成测量混合腔室24中的进给材料26、28和/或混合的沉积材料32的粘度和/或其它流变性质。测量装置14可以包含用于测量粘度和/或其它流变性质的设备、装置和机器，包含(举例来说)例如应变控制器等控制器、可编程处理器、计算机，或多个控制器、处理器或计算机。
在一些实施方式中，测量装置14可以配置成用于测量可流动材料26、28、32的粘度的粘度计。粘度计可以是旋转粘度计，其配置成测量以已知速度转动可流动材料中的物体所需的转矩。更具体地，粘度计可以操作性地耦接到混合装置30，以测量在混合进给材料26、28以产生混合的沉积材料32期间所产生的扭转力(直接或间接地)。
如本文所使用，“操作性”或“可操作”耦接或实体通过其“操作性地耦接”的耦接是其中实体以一种方式进行连接或耦接以使得实体可以按预期执行的耦接。操作性耦接可以是直接耦接或连接，或间接耦接或连接，其中，一个或多个中间实体进行协作或者以其它方式是所述连接的一部分，或者处于操作性耦接的实体之间。
在一些实施方式中，混合装置30可以配置成动态混合器，动态混合器具有操作性地耦接到粘度计的主轴的中心轴。可以通过粘度计的电机(例如，步进电机或伺服电机)来旋转地驱动混合装置30的中心轴和粘度计的主轴。响应于由于剪切可流动材料(例如，26、28、32)而产生的阻力，可以将转矩施加到动态混合器，并且可以使用操作性地耦接到主轴和/或动态混合器的粘度计的传感器来测量此转矩(直接或间接地)。粘度计的处理器或控制器可以将所测得的转矩转换为剪切应力值，可以使用剪切应力值来确定被测量材料的粘度。以此方式，可以将混合装置30视为代替通常连接到常规旋转粘度计中的主轴的“转子”或“悬垂物(bob)”。因此，即使混合装置30可以操作性地耦接到粘度计，但应理解，术语“操作性地耦接”还可以指混合装置30可以与测量装置14成一体，以构成粘度计自身的一部分，例如，代替如上文描述的常规粘度计中的转子；或者混合装置30可以与测量装置14成一体，以构成由粘度计电机驱动的粘度计的整个主轴组合件。
应理解，粘度计和/或混合装置的各种配置是可能的。举例来说，对于更精确的粘度测量，一般可以通过驱动粘度计的电动机的功耗来进行转矩测量，使得高速微处理器可以从数字编码器来测量主轴或轴的速度，从而计算以恒定速度驱动主轴或轴所需的电流。在此情况下，驱动电机所需的电流与被测量材料的粘度成比例。对于更简单和廉价的设备，可以使用弹簧或扭转元件来测量转矩，例如(例如)典型的Brookfield型粘度计中的螺旋弹簧或弹簧钢丝。此类扭转元件可以表现出可以通过传感器(例如，电容性传感器)测量的偏转路径或偏转角度，并且所测得的偏转角度与用于计算粘度的所施加的力或转矩成比例。前述各项中的任一个均可适用于混合装置30和/或用于测量粘度的粘度计。
替代地或附加地，测量装置可以包含用于测量可流动材料(例如，26、28、32)的流变性质的流变仪。流变仪可以是旋转或剪切型流变仪，其配置成测量以已知速度转动可流动材料中的物体所需的转矩。举例来说，可以将流变仪适配成原生应变控制仪器(控制并且施加用户界定的剪切应变，用户界定的剪切应变随后可以测量所得的剪切应力)或原生应力控制仪器(控制并且施加用户界定的剪切应力，并且测量所得的剪切应变)。更具体地，流变仪可以操作性地耦接到混合装置30，以测量在混合两种或两种以上进给材料和/或混合所述混合的沉积材料期间产生的扭转力(直接或间接地)。
举例来说，混合装置30可以配置成动态混合器，动态混合器具有沿着混合腔室24的纵轴延伸的中心轴。动态混合器可以与混合腔室24的内部圆柱形壁隔开，以界定在其中容纳并且混合可流动材料(例如，26、28、32)的环。混合腔室24的内部圆柱形壁可以配置成套管，套管可以是相对于混合装置30可以可旋转地移位，并且套管可以操作性地耦接到流变仪，以测量(直接或间接地)作用在套管上的力和/或套管的位移。可以通过流变仪的电机以设定速度来旋转地驱动混合装置30的中心轴，该设定速度确定环内部的剪切速率。在混合装置30旋转并且混合时，可以响应于环中的可流动材料的阻力而对套管施加力。流变仪的传感器可以操作性地耦接到套管以测量此力或转矩(直接或间接地)，并且流变仪的处理器或控制器可以将所测得的力转换为剪切应力值，可以使用剪切应力值来确定被测量材料的流变性质。以此方式，可以将混合装置30视为代替常规旋转柱流变仪中的中心柱。任选地，可以提供此类中心柱，所述中心柱可以与混合腔室24的内部圆柱形壁隔开，并且可以操作性地耦接到混合装置30，以与常规旋转柱流变仪类似地测量流变性质。中心柱可以操作性地耦接到传感器，以通过与上文描述的套管类似的方式来测量将被转换为剪切应力值的力或转矩。因此，即使混合装置30可以操作性地耦接到流变仪，但应理解，术语“操作性地耦接”还可以指混合装置30可以与测量装置14成一体，以构成流变仪自身的一部分，例如，代替如上文描述的常规流变仪中的中心柱；或者混合装置30可以与混合装置14成一体，以构成由流变仪电机驱动的流变仪的整个中心柱组合件。还应理解，可以替代地以设定速度使套管旋转，并且混合装置30可以配置成测量由环中的可流动材料施加的力。
使用粘度计或流变仪来测量粘度或其它流变性质的原理在本领域中是众所周知的，并且可以通过本领域普通技术人员将理解的合适的方式在材料沉积***10中采用除了上文描述的粘度计或流变仪之外的各种类型的粘度计或流变仪。
参见图2，示出材料沉积***10的示意性框图。如上文所论述，控制器或***控制器16可以配置成依据由测量装置14测得的粘度和/或其它流变性质来控制与进给材料26、28和/或混合的沉积材料32相关联的一个或多个参数。以此方式，控制器16可以以通信关系操作性地耦接到一个或多个测量装置14和一个或多个制造装置15。
如本文所使用，“可操作”或“操作性耦接”或实体通过其“操作性地耦接”的连接或耦接可以包含可以发送或接收信号、物理通信或逻辑通信的连接或耦接。通常，操作性耦接包含物理接口、电气接口或数据接口，但请注意，操作性耦接可以包含足以允许可操作控制的这些或其它类型的连接的不同组合。举例来说，两个实体可以借助能够彼此直接传送信号或者通过一个或多个中间实体(比如处理器、操作***、逻辑、软件或其它实体)传送信号而操作性地耦接。可以使用逻辑或物理通信信道来形成操作性耦接。
如图2中所示，测量装置14可以包含配置成测量进给材料26、28和/或混合的沉积材料32的粘度或其它流变性质的粘度计和/或流变仪。另外，制造装置15可以包含以下各项中的一个或多个：致动器34和35、加热元件36、37和38、混合装置30，以及(任选地)一个或多个流量控制阀48，可以在进给材料26、28和/或混合的沉积材料32的流体流动路径中提供一个或多个流量控制阀。前述实体中的任一个可以单独地或组合地操作性地耦接到控制器16，以控制与进给材料26、28和/或混合的沉积材料32相关联的一个或多个参数。
举例来说，可以根据对测量装置14的分析来有用地控制的一个参数是进给材料26、28的进给速率。举例来说，控制器16可以包含进给控制器50，进给控制器操作性地耦接到致动器34和35中的每一个，以依据由测量装置14测得的材料的粘度和/或其它流变性质来独立地控制朝向混合腔室24供应的进给材料26和28中的每一种进给材料的进给速率。在下文参考图3的步骤116来更详细地描述此类特征。
可以根据对测量装置14的分析来有用地控制的另一参数是进给材料26、28和/或混合的沉积材料32的温度。举例来说，控制器16可以包含温度控制器52，温度控制器操作性地耦接到加热元件(例如36、37和/或38)中的每一个，以依据由测量装置14测得的粘度和/或其它流变性质来独立地控制进给材料26、28和/或混合的沉积材料32的温度。任选地，控制器16和/或温度控制器52可以操作性地耦接到冷却构件，例如主动热电冷却或热交换器，以通过类似的方式来控制进给材料26、28和/或混合的沉积材料32的温度。在下文参考图3的步骤118来更详细地描述此类特征。
可以根据对测量装置14的分析来有用地控制的另一参数是用于混合进给材料26、28以产生混合沉积材料32的混合装置30(例如，动态混合器)的速度。举例来说，控制器16可以包含混合速度控制器56，混合速度控制器操作性地耦接到混合装置30，以依据由测量装置14测得的粘度和/或其它流变性质来控制混合速度。在下文参考图3的步骤120来更详细地描述此类特征。
可以根据对测量装置14的分析来有用地控制的另一参数是退出挤出端口22的沉积材料的流动速率。举例来说，控制器16可以包含流动速率控制器54，流动速率控制器操作性地耦接到一个或多个流量控制阀48，以依据由测量装置14测得的粘度和/或其它流变性质来控制退出腔室24的沉积材料的流动速率。在下文参考图3的步骤122来更详细地描述此类特征。
应理解，本领域普通技术人员将理解，用于依据混合物32的粘度和/或其它流变性质来调整进给速率、温度、流动速率、混合速度等的参数的其它变化形式是可能的。还应理解，本领域普通技术人员将理解，控制器可以依据由测量装置测得的材料的粘度和/或其它流变性质来控制除了上文描述的参数之外的其它参数，例如，与进给材料或混合材料的温度和/或剪切速率相关联的那些参数。
参见图3，示出用于添加制造三维物体的材料沉积***的示例性基本操作的流程图。方法可以在步骤100之前通过识别物体的模型和/或物体的制造指令而开始。物体模型可以是共同地指定物体的结构、材料和/或色彩的任何计算机可读文件。这可以(例如)包含提供物体的三维描述的CAD文件、STL文件等。与模型相对应的制造指令可以是在由添加制造设备或三维打印机执行时使得制造物体的任何指令集合。举例来说，制造指令可以包含用于移动到各种x坐标、y坐标、z坐标、挤出建造材料、控制温度、进给速率、混合速度、流动速率等的一连串指令。
如图3中示出，示例性过程开始于100。在步骤102和104处，可以向挤出头供应进给材料中的两者或更多者，挤出头可以在x坐标、y坐标、z坐标中移动。可以提供呈凝固形态的进给材料(例如，热塑性细丝)，并且进给材料可以是可热液化为可流动或流体状态。可以朝向混合腔室同时地或连续地供应进给材料。可以通过一个或多个致动器独立地控制进给材料的进给速率，以相对于彼此以相同的进给速率或不同的进给速率供应进给材料。
在步骤106和108处，可以将进给材料液化为可流动状态。举例来说，一个或多个加热器可以配置成将进给材料的温度加热和/或维持到进给材料的熔化温度(或者玻璃化转变温度)以上的温度。可以在进给材料进入混合腔室之前对进给材料同时地或连续地进行加热。可以通过相应的加热元件来独立地控制进给材料的温度，以将进给材料加热到相对于彼此相同的温度或不同的温度。
在步骤110处，可以向混合腔室供应可流动进给材料，并且可以通过混合装置混合可流动进给材料以产生可流动的混合沉积材料。可以将进给材料混合到所需的混合均匀性，包含均匀或非均匀混合物。混合装置可以是如上文描述的静态或动态混合器。在材料混合在一起时，可以迫使它们朝向挤出头的挤出端口。
在步骤112处，可以通过测量装置测量进给材料和/或混合的沉积材料的粘度和/或其它流变性质。可以提供测量装置中的一个或多个。在一些实施方式中，测量装置可以个别地或组合地测量可流动的进给材料的粘度和/或其它流变性质。在一些实施方式中，测量装置可以个别地或者与可流动的进给材料组合地测量可流动的混合沉积材料的粘度和/或其它流变性质。如上文所论述，测量装置可以操作性地耦接到混合装置，例如与混合装置成一体，以在混合期间同时测量在混合腔室中容纳的材料的粘度和/或其它流变性质。在一些实施方式中，测量装置可以配置成用于测量粘度的粘度计。在一些实施方式中，测量装置可以配置成用于测量流变性质的流变仪。
在步骤114到122处，控制器可以依据由测量装置测得的进给材料或混合的沉积材料的粘度和/或其它流变性质来控制与进给材料和/或混合的沉积材料相关联的一个或多个参数。控制器可以按照通信关系与测量装置和制造装置(例如，致动器、加热元件、混合装置、流量控制阀等)中的一个或多个操作性地耦接。以此方式，控制器可以从测量装置接收用于指示进给材料和/或混合的沉积材料的粘度和/或其它流变性质的信息，并且可以从制造装置接收用于指示其当前状态(例如，当前进给速率、温度、混合速度和/或流动速率等)的信息。控制器可以包含子模块，例如温度控制器、进给速率控制器、流动速率控制器和混合速度控制器，以测量和调整相关联的参数，然而，还应理解，各种控制器可以彼此分开并且由***控制器独立地控制。应理解，在需要时，可以同时地或者彼此配合地或者彼此连续地和单独地执行以下步骤114到122中的一个或多个。
在步骤114处，控制器可以从测量装置接收信息，以确定进给材料和/或混合的沉积材料的所需的粘度和/或其它流变性质是太高还是太低。如果所测得的粘度和/或其它流变性质处于规定水平或者在其公差极限内，那么过程将移动到下文论述的步骤124。如果所测得的粘度和/或其它流变性质在规定水平以上或以下或者在其公差极限之外，那么如在步骤116到120中所指示，控制器可以测量并且调整一个或多个参数。
举例来说，在步骤116处，控制器可以通过以下操作来控制进给速率参数：测量进给材料的目前进给速率，并且基于由测量装置测得的粘度和/或其它流变性质来相应地调整进给速率。
作为非限制性实例，混合材料的所测得的粘度可以指示混合物中的不同进给材料中的每一种进给材料的比率，使得如果已知第一进给材料在特定温度下具有比不同的第二进给材料更高的粘度，那么混合物的所测得的低粘度可以指示第一进给材料与第二进给材料的更低比率。操作性地耦接到测量装置的控制器和/或进给控制器可以接收与混合材料的粘度相关的信息，并且可以相应地测量和调整进给材料的进给速率。举例来说，进给控制器可以向相应的致动器提供输出信号以增加第一进给材料的进给速率并且减小第二进给材料的进给速率，以实现混合物的更高的粘度。以此方式，控制器和/或进给控制器可以连续地监测混合物的粘度，并且在连续反馈回路中测量和调整进给材料的进给速率，以便提供所需的混合物组成和/或混合均匀性。
在步骤118处，控制器可以通过以下操作来控制温度参数：测量进给材料和/或混合的沉积材料的目前温度，并且基于由测量装置测得的粘度和/或其它流变性质来相应地调整温度。
作为非限制性实例，混合的沉积材料的所测得的粘度可以指示第一进给材料在特定温度下具有比第二进给材料更高的粘度，这可能会影响混合均匀性、沉积速率和/或沉积形状。操作性地耦接到测量装置的控制器和/或温度控制器可以接收与混合材料的粘度相关的信息，并且可以相应地测量和调整相应的进给材料的温度。举例来说，温度控制器可以向与第一进给材料相关联的加热元件提供输出信号以增加第一进给材料的温度，以实现混合物的较低粘度。以此方式，控制器和/或温度控制器可以连续地监测混合物的粘度，并且在连续反馈回路中测量和调整进给材料的温度。
在温度控制的另一实例中，腔室中的沉积材料的所测得的粘度可以指示挤出物的沉积速率，或者可以指示挤出珠的形状和质量，以及对建造材料的基础层的适当粘附力。举例来说，如果沉积材料的粘度太低，那么挤出珠可能不能够维持充分的形状或形态。操作性地耦接到测量装置的控制器和/或温度控制器可以接收与腔室中的沉积材料的粘度相关的信息，并且可以测量沉积材料的温度并通过以下操作来调整沉积材料的温度：向与腔室相关联的加热元件提供输出信号以减小沉积材料的温度，以实现更高的粘度。以此方式，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。
在步骤120处，控制器可以通过以下操作来控制混合速度参数：测量混合装置的目前速度，并且基于由测量装置测得的粘度和/或其它流变性质来相应地调整速度。
作为非限制性实例，混合的沉积材料的所测得的粘度可以指示混合的沉积材料展现触变行为，使得更高的混合速度可以导致混合物的较低粘度。这可能会影响混合均匀性、沉积速率和/或沉积形状。操作性地耦接到测量装置的控制器和/或混合速度控制器可以接收与混合材料的粘度相关的信息，并且可以相应地测量和调整混合装置的混合速度。举例来说，如果混合的沉积材料展现触变行为并且所测得的粘度太低，那么混合速度控制器可以向混合装置提供输出信号以减小混合速度，以实现混合物的较低粘度。以此方式，控制器和/或混合速度控制器可以连续地监测混合物的粘度，并且在连续反馈回路中测量和调整混合装置的速度。
在步骤120处，控制器可以通过以下操作来控制流动速率参数：测量退出挤出端口的沉积材料的目前流动速率，并且相应地调整流动速率。
作为非限制性实例，腔室中的沉积材料的所测得的粘度可以指示挤出物的沉积速率，或者可以指示挤出珠的形状和质量，以及对建造材料的基础层的适当粘附力。举例来说，如果沉积材料的粘度太低，那么挤出珠可能不能够维持充分的形状或形态。操作性地耦接到测量装置的控制器和/或流动速率控制器可以接收与腔室中的沉积材料的粘度相关的信息，并且可以测量和调整一个或多个流量控制阀，以增加或减小退出挤出端口的沉积材料的流动速率。以此方式，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。
应理解，前述描述不限于呈凝固形态的可热液化材料(例如，热塑性细丝)，并且可以适用于依据将要使用混合的沉积材料制造的三维物体的所需特征而以合适的方式选择的其它材料。
举例来说，进给材料中的一种或多种进给材料可以包含酸可溶、碱可溶或水可溶聚合物。举例来说，进给材料中的一种或多种进给材料可以包含聚合物材料，例如：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)、聚碳酸酯(PC)、聚(甲基)丙烯酸酯、聚苯砜(PPSU)、聚乙烯(PE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚乳酸(PLA)和其它类似的聚合物。在一些实施方式中，可以提供呈可流动形式(例如，浆料)的进给材料中的一种或多种进给材料。在一些实施方式中，进给材料中的一种或多种进给材料可以包含热固性聚合物，例如环氧树脂或酚醛树脂，热固性聚合物可以经过热处理以固化和硬化材料。在一些实施方式中，进给材料中的一种或多种进给材料可以包含金属或金属合金、陶瓷，或者可以提供呈复合形式的进给材料，包含纤维增强型复合物。进给材料中的一种或多种进给材料可以在取决于材料的类型和组成(以及在本领域中众所周知的其它因素)的预定温度下凝固或液化。
进给材料中的至少一种进给材料可以不同于进给材料中的另一种进给材料，以产生具有由供应到混合腔室的细丝(或者如果材料不呈细丝形式，那么是输入材料)的质量或体积进给率可控地确定的混合比率的混合的沉积材料的不同组合物。举例来说，进给材料中的一种或多种进给材料可以包含以下材料的不同类型的构成：基础材料，例如弹性体(例如，橡胶)；较硬的材料(例如，陶瓷或莫氏硬度是五或更大的材料)；较软的材料(例如，矿物质或莫氏硬度小于五的材料)；传导性材料(例如，金属、碳、石墨、石墨烯、碳纳米管等)；加强材料(例如，纤维材料(例如，短切碳纤维或玻璃纤维))、助熔剂、润滑剂、可塑剂、颜料(例如，着色剂)、填充剂和/或其它添加剂。
作为非限制性实例，进给材料中的一种或多种进给材料可以包含可以按任何比率混合在一起的不同色彩的类似基础材料。如果选择正确的细丝输入色彩，那么可以产生几乎任何所需的输出材料色彩。举例来说，以相等比例使用黄色和蓝色建造材料，可以生产绿色建造材料，并且可以通过以更大或更小的体积或质量速率将黄色建造材料进给到混合腔室中来改变色调。附加地，也可以通过包含透明、金属或珠光细丝来产生其它外观相关效果。通过监测混合材料的粘度和/或其它流变性质并且相应地调整例如温度等参数，可以优化所沉积的材料珠子的大小、形状和一致性。
在一些实施方式中，进给材料中的一种或多种进给材料可以是彼此不同类型的材料，材料通过混合装置混合在一起以产生混合的沉积材料的不同合金组合物。不同类型的材料可以是不同的组合物和/或具有不同的性质，例如不同的熔点、熔体粘度、流动行为、混溶性等。举例来说，进给材料中的一种或多种进给材料可以包含混合在一起以产生聚合物合金的不同类型的聚合物(例如，均聚物)。示例性混合物可以包含使聚碳酸酯(PC)均聚物与聚酯均聚物(比如聚(对苯二甲酸丁二酯)(PBT))组合，以得到展现出比每种个别聚合物会提供的性质更多的性质的独特聚合物合金。在此实例中，PC/PBT混合物可以提供比PBT均聚物自身更好的良好抗冲击性，以及比PC均聚物自身更好的良好耐化学性。
作为非限制性实例，与相应的进给材料相关联的致动器可以是可以通过控制器进行个别控制，以调整不同进给材料所供应的速率。通过以不同的速率将不同类型和/或具有不同构成的材料通过输入端口进给到腔室中，所得的混合的沉积材料可以呈现一定范围的性质。举例来说，在第一进给材料是PC并且第二进给材料是PBT的情况下，可以在选定时间进给更大比例的PC成分，使得三维物品的特定部分可以具有更大的抗冲击性，而可以在其它选定时间进给更大比例的PBT成分，使得三维物品的其它特定部分可以具有更高的耐化学性。
在另一非限制性实例中，第一进给材料可以包含用于三维物体的“结构性支撑”的较强或较硬的材料，而第二进给材料可以包含较弱或较软的材料，例如稍后可以减移的材料，使得所得的三维物品可以具有使用第一材料的悬突、中空区域和/或薄壁结构，同时在制造期间保持良好的尺寸控制。
本领域普通技术人员将理解，混合两种或两种以上进给材料的其它变化形式是可能的。
在步骤124处，示例性过程结束，这可以包含通过挤出端口从挤出头分配混合的沉积材料的步骤。该过程可以在步骤124之后继续，其中，在从挤出头分配混合的沉积材料之后，材料可以在其凝固温度以上的预定温度下作为连续的流体流流动到在挤出机的挤出端口或喷嘴近端定位的基础部件或建造平台上。基础部件和/或挤出头可以在与将材料分配到基础部件上同时地以预定模式相对于彼此机械地移动，以在基础部件上形成所沉积材料的第一层。其后，挤出头可以从第一层移位预定层厚度距离，并且在与喷嘴相邻的第一层的部分已经冷却和凝固之后，可以将呈流体状态的材料的第二层从分配出口分配到第一层上，同时使基础部件和挤出头相对于彼此移动，借此，第二层在冷却之后凝固并且粘附到第一层以形成三维物品。以此方式，可以通过重复分配沉积材料以通过多次叠置来形成沉积材料的多个层。
基于前述描述，应理解，本文描述的材料沉积***可以在仅需要单个挤出头的同时实现在过程中调整或改变材料、色彩和混合比率，并且可以消除或减少在沉积过程期间进行暂停或清洗的需要，这显著提高了FFF和其它材料沉积***的能力。另外，通过实现这种在过程中调整混合物，可以在运行中生产多种不同的合金组合物，而不需要联系外部供应商来生产定制的细丝混合物。
有利的是，示例性材料沉积***10可以在仅需要单个挤出机12的同时使得可以能够通过多种材料并且甚至按照不同材料的可变比率混合物来产生三维物体。更具体地，材料沉积***10可以通过基于由测量装置14测得的进给材料26、28和/或混合的沉积材料32的粘度和/或其它流变性质向控制器16和/或控制器50、52、54、56提供反馈，来实现对混合在一起以产生混合的沉积材料32的相应进给材料26、28的比率进行过程中改变。控制器16和/或控制器50、52、54、56随后可以依据由测量装置14测得的粘度和/或其它流变性质来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)。
通过同时地混合进给材料26、28并测量混合材料32的粘度和/或其它流变性质，可以确定和实现所需程度的混合均匀性和/或合铸组成。当进给材料26、28具有不同的组成和/或具有不同的材料性质(例如，不同的熔点、熔体粘度、流动行为、混溶性等)时，这可以是特别有利的。
通过提供对进给材料26、28的混合比率的此类过程中调整，可以恰好在沉积混合材料32之前或者与沉积混合材料32同时地调整在混合腔室24中容纳的混合材料32的组成和/或性质，以产生三维部分的所需特征。
此外，通过测量和更改在腔室内容纳的沉积材料的粘度和/或其它流变性质，可以定制或优化所沉积的挤出珠的大小和/或形状，并且可以提高挤出珠的一致性。
应理解，在本说明书中描述的主题的实施方式可以结合数字电子电路或计算机软件、固件或硬件来实施。可以在使用计算机程序指令的一个或多个模块的添加制造***中实施本说明书中描述的主题的实施方式，计算机程序指令的一个或多个模块编码在计算机可读介质上以供数据处理设备执行或者用于控制数据处理设备的操作。计算机可读介质可以是制造产品，例如计算机***中的硬盘驱动器，或通过零售渠道销售的光盘，或嵌入式***。可以单独地获取计算机可读介质，或者计算机可读介质可以在稍后例如通过经由有线或无线网络输送计算机程序指令的一个或多个模块而编码有计算机程序指令的一个或多个模块。计算机可读介质可以是机器可读存储装置、机器可读存储衬底、存储器装置，或其中的一个或多个的组合。
术语“控制器”涵盖用于处理数据的所有设备、装置和机器，包含(例如)可编程处理器、计算机或多个处理器或计算机。除了硬件之外，设备还可以包含创建所讨论的计算机程序的执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议堆栈、数据库管理***、操作***、运行时环境或其中的一个或多个的组合的代码。另外，设备可以采用各种不同的计算模型基础结构，例如网络服务、分布式计算和网格计算基础结构。
可以通过任何形式的编程语言来编写计算机程序(还被称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)，编程语言包含经过编译或解译的语言、声明性或程序性语言，并且可以通过任何形式来部署计算机程序，包含部署成独立的程序或适合于在计算环境中使用的模块、组件、子例程或其它单元。计算机程序不一定对应于文件***中的文件。程序可以存储在保存其它程序或数据(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)的文件的一部分中、存储在专用于所讨论的程序的单个文件中，或者存储在多个协调文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码的部分的文件)中。可以将计算机程序部署成在一个计算机上执行，或者在位于一个场所处或跨多个场所而分布并且通过通信网络互连的多个计算机上执行。
处理器涵盖适合于执行计算机程序的所有设备、装置和机器，包含(例如)通用和专用微处理器，以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。一般来说，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件可以是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器装置。一般来说，计算机还将包含用于存储数据的一个或多个大容量存储装置，例如，磁盘、磁光盘或光盘，或者操作性地耦接到一个或多个大容量存储装置以从其接收数据或向其传递数据或两者。然而，计算机不需要具有此类装置。另外，计算机可以嵌入另一装置中，另一装置例如是(仅举几个例子)移动电话、个人数字助理(PDA)、移动音频或视频播放器、游戏控制台、全球定位***(GPS)接收器或便携式存储装置(例如，通用串行总线(USB)闪存驱动器)。适合于存储计算机程序指令和数据的装置包含所有形式的非易失性存储器、介质和存储器装置，包含(例如)：示例性半导体存储器装置，例如，EPROM、EEPROM和快闪存储器装置；磁盘，例如，内部硬盘或可移除盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。可以通过专用逻辑电路来补充处理器和存储器，或者处理器和存储器可以并入专用逻辑电路中。
为了实现与用户的交互，在本说明书中描述的主题的实施方式可以使用计算机来实施，计算机具有：显示装置，例如，CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)监视器，以向用户显示信息；以及键盘和指向装置，例如，鼠标或追踪球，用户可以借此向计算机提供输入。还可以使用其它种类的装置来实现与用户的交互；例如，向用户提供的反馈可以是任何形式的知觉反馈，例如，视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；以及可以接收来自用户的呈任何形式的输入，包含声音、语音或触觉输入。
在本说明书中描述的主题的实施方式可以使用计算***来实施，计算***包含：后端组件，例如，作为数据服务器；或中间件组件，例如，应用服务器；或前端组件，例如，具有图形用户界面或网络浏览器的客户端计算机，用户可以借此与在本说明书在描述的主题的实现方式交互；或一个或多个此类后端组件、中间件组件或前端组件的任何组合。可以通过任何形式或媒介的数字数据通信(例如，通信网络)将***的组件互连。通信网络的实例包含局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)、网际网络(例如，互联网)和对等网络(例如，特设的对等网络)。
计算***可以包含客户端和服务器。客户端和服务器一般彼此远离并且通常通过通信网络进行交互。客户端和服务器的关系凭借在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来维系。
虽然已经关于某一实施方式或某些实施方式示出和描述了本发明，但显然，本领域其他技术人员在阅读并理解了本说明书和附图之后将会想到等效更改和修改。特别关于由上文描述的元件(组件、组合件、装置、组合物等)执行的各种功能，除非另有指示，否则用于描述此类元件的术语(包含对“构件”的引用)意在对应于执行所描述的元件的指定功能(即，在功能上等效)的任何元件，即使在结构上不等效于执行本文图示的示例性实施方式或本发明的实施方式中的功能的所公开的结构也如此。另外，虽然可能已经在上文关于若干所图示的实施方式中的仅一个或多个实施方式描述了本发明的特定特征，但此类特征可以与其它实施方式的一个或多个其它特征组合，这对于任何给定或特定应用可能是所需的并且是有利的。

Claims (18)

1.一种用于添加制造的材料沉积***，包括：
挤出机，所述挤出机具有：
至少两个输入端口，用于接收至少两种进给材料，
混合腔室，用于接收从所述至少两个输入端口供应的至少两种进给材料，
混合装置，用于混合所述混合腔室中的至少两种进给材料以产生混合的沉积材料，以及
挤出端口，用于挤出所述混合的沉积材料；
至少两个致动器，所述至少两个致动器中的每一个被配置为独立地将至少两种进给材料中的每一种进给材料以进给速率进给到混合腔室中；
测量装置，配置成测量所述混合腔室中的所述混合的沉积材料的粘度和/或其它流变性质；以及
控制器，所述控制器可操作性地耦接到测量装置，并可操作性地耦接所述至少两个致动器；
其中，所述控制器配置成接收来自测量装置的、测得的所述混合腔室中的所述混合的沉积材料的粘度和/或其它流变性质的信息；以及
其中，所述控制器配置成响应于接收自测量装置的、测得的所述混合腔室中的所述混合的沉积材料的粘度和/或其它流变性质的信息，相互独立地调整所述至少两个致动器各自的进给速率。
2.根据权利要求1所述的材料沉积***，其中，所述混合装置包含静态混合器。
3.根据权利要求1所述的材料沉积***，其中，所述混合装置包含动态混合器。
4.根据权利要求1所述的材料沉积***，其中，所述混合装置操作性地耦接到所述测量装置。
5.根据权利要求4所述的材料沉积***，其中，所述混合装置与所述测量装置成一体。
6.根据权利要求1所述的材料沉积***，其中，所述测量装置包含粘度计。
7.根据权利要求6所述的材料沉积***，其中，所述混合装置包含动态混合器；以及
其中，所述粘度计操作性地耦接到所述动态混合器，以测量在所述至少两种进给材料的混合和/或所述混合的沉积材料的混合期间产生的扭转力。
8.根据权利要求1所述的材料沉积***，其中，所述测量装置包含流变仪。
9.根据权利要求8所述的材料沉积***，其中，所述混合腔室为圆柱形，并且其中，所述混合装置与所述混合腔室的内表面隔开，以在其间界定环；以及
其中，所述流变仪操作性地耦接到所述混合装置，以测量在于所述环中的至少两种进给材料的混合和/或所述混合的沉积材料的混合期间产生的扭转力。
10.根据权利要求1所述的材料沉积***，进一步包括一个或多个加热元件，所述一个或多个加热元件配置成加热所述至少两种进给材料和/或所述混合的沉积材料。
11.根据权利要求10所述的材料沉积***，其中，所述控制器包含温度控制器，所述温度控制器配置成控制作为所述控制器的一个或多个参数之一的温度；以及
其中，所述温度控制器操作性地耦接到所述一个或多个加热元件，所述温度控制器配置成依据由所述测量装置测得的粘度和/或其它流变性质来控制所述至少两种进给材料和/或所述混合的沉积材料的温度。
12.根据权利要求1所述的材料沉积***，其中，所述挤出机包含至少两个液化通道，所述至少两个液化通道中的每一个与所述至少两个输入端口中的相应一个相关联，以接收所述至少两种进给材料中的相应一种进给材料；
材料沉积***进一步包括至少两个加热元件，所述至少两个加热元件中的每一个配置成与所述至少两个液化通道中的对应一个热连通，所述至少两个加热元件中的每一个配置成独立地加热和液化相应的进给材料，所述液化通道中的每一个在所述混合腔室的上游，并配置成朝向所述混合腔室向下游递送相应的液化的进给材料；
其中，所述温度控制器操作性地耦接到所述至少两个加热元件中的每一个，并配置成响应于接收自所述测量装置的、测得的所述混合腔室中的所述混合的沉积材料粘度和/或其它流变性质的信息，相互独立地调整所述两个或两个加热元件中每一个的温度。
13.根据权利要求12所述的材料沉积***，进一步包含腔室加热元件，所述腔室加热元件与所述混合腔室热连通，以加热所述混合的沉积材料，
其中，所述控制器操作性地耦接到所述腔室加热元件，以依据由所述测量装置测得的粘度和/或其它流变性质来控制所述混合的沉积材料的温度。
14.根据权利要求1所述的材料沉积***，其中，所述控制器包含混合速度控制器，所述混合速度控制器配置成依据由所述测量装置测得的粘度和/或其它流变性质来控制所述混合装置的速度。
15.根据权利要求1所述的材料沉积***，其中，所述控制器包含流量控制器，所述流量控制器配置成依据由所述测量装置测得的粘度和/或其它流变性质来控制从所述挤出端口挤出的所述混合的沉积材料的流动速率。
16.根据权利要求1所述的材料沉积***，其中，所述至少两种进给材料中的至少一种进给材料不同于所述至少两种进给材料中的另一种进给材料，以产生所述混合的沉积材料的不同组合物。
17.一种添加制造设备，包括：
建造平台，以及
根据权利要求1所述的材料沉积***。
18.一种用于制造三维物品的方法，包括：
设置权利要求1所述材料沉积***；
将处于可流动状态的所述至少两种进给材料供应到所述挤出机的所述混合腔室；
混合所述混合腔室中的至少两种可流动的进给材料以产生所述混合的沉积材料；
测量所述至少两种可流动的进给材料或所述混合的沉积材料的粘度和/或其它流变性质；以及
响应于所述至少两种可流动的进给材料或所述混合的沉积材料的所测得的粘度和/或其它流变性质，控制与所述至少两种可流动的进给材料和/或所述混合的沉积材料相关联的一个或多个参数；以及
从所述挤出头分配所述混合的沉积材料。
CN201680060645.1A 2015-10-29 2016-08-24 用于添加制造的材料沉积*** Active CN108136664B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/926,645 2015-10-29
US14/926,645 US10137679B2 (en) 2015-10-29 2015-10-29 Material deposition system for additive manufacturing
PCT/US2016/048321 WO2017074540A1 (en) 2015-10-29 2016-08-24 Material deposition system for additive manufacturing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108136664A CN108136664A (zh) 2018-06-08
CN108136664B true CN108136664B (zh) 2019-08-13

Family

ID=56843074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680060645.1A Active CN108136664B (zh) 2015-10-29 2016-08-24 用于添加制造的材料沉积***

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10137679B2 (zh)
EP (1) EP3368277A1 (zh)
CN (1) CN108136664B (zh)
TW (1) TWI616321B (zh)
WO (1) WO2017074540A1 (zh)

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10287218B2 (en) * 2016-08-09 2019-05-14 Raytheon Company Solid propellant additive manufacturing method and system
CN108081589B (zh) * 2016-11-21 2021-08-20 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 3d打印喷丝线的检测***及方法
US11007719B2 (en) * 2017-04-12 2021-05-18 Wine Projects Ltd. Automatically adjusting extruder for optimal viscosity in a three-dimensional (3D) printer
EP3619019A4 (en) * 2017-05-04 2021-01-20 Lehigh University ADDITIVE MANUFACTURING SYSTEM WITH ADJUSTABLE MATERIAL PROPERTIES
DE102017207737A1 (de) * 2017-05-08 2018-11-08 Rema Tip Top Ag Vorrichtung und Verfahren zum 3D-Druck eines Werkstücks aus einem kautschukartigen nicht-thermoplastischen Material
AU2018267821B2 (en) * 2017-05-16 2023-01-12 Triastek, Inc. 3D printing device and method
CN107053661A (zh) * 2017-07-05 2017-08-18 北京科田高新技术有限公司 一种3d打印机喷头***
WO2019025472A1 (en) * 2017-08-02 2019-02-07 Basf Se PROCESS FOR PRODUCING THREE DIMENSIONAL GREEN BODY BY A METHOD FOR DEPOSITION OF WIRE (FFF)
CN107415246A (zh) * 2017-08-24 2017-12-01 西北工业大学 一种基于航发原理的3d打印头的混料器
US20190062523A1 (en) * 2017-08-31 2019-02-28 Intel Corporation Carbon / nanotube graphene conductive elastomeric polymer compound
US10933586B2 (en) * 2017-09-13 2021-03-02 Thermwood Corporation Apparatus and method for printing large thermoplastic parts during additive manufacturing
US11584078B2 (en) * 2017-10-03 2023-02-21 Jabil Inc. Apparatus, system and method of operating an additive manufacturing nozzle
US10919221B2 (en) 2017-10-03 2021-02-16 Jabil Inc. Apparatus, system and method for an additive manufacturing print head
US11485088B2 (en) 2017-10-03 2022-11-01 Jabil Inc. Apparatus, system and method of process monitoring and control in an additive manufacturing environment
TWI686287B (zh) * 2017-10-25 2020-03-01 遠東科技大學 三維列印補料裝置
WO2019093330A1 (en) * 2017-11-09 2019-05-16 Ricoh Company, Ltd. Fabricating apparatus and method for manufacturing fabrication object
US11305569B2 (en) 2017-12-14 2022-04-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Regulating deposition characteristics
CN108188399A (zh) * 2017-12-20 2018-06-22 中北大学 一种选择性激光熔化成形供料装置
US10201503B1 (en) 2018-01-09 2019-02-12 Triastek, Inc. Precision pharmaceutical 3D printing device
US11230054B1 (en) * 2018-01-23 2022-01-25 Nscrypt, Inc. Active valve for mixing and dispensing control
TWI664090B (zh) * 2018-01-29 2019-07-01 國立高雄科技大學 Laminated forming system
CN112188952B (zh) * 2018-03-21 2023-10-03 埃森提姆公司 高速挤出3-d打印***
CN111132811A (zh) * 2018-06-04 2020-05-08 耐克创新有限合伙公司 用于混合和分配粘性材料以创建增材结构的方法和***
US10947419B2 (en) * 2018-07-23 2021-03-16 Palo Alto Research Center Incorporated Method for joining dissimilar materials
WO2020068076A1 (en) * 2018-09-26 2020-04-02 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Mix of build materials
CN109203529A (zh) * 2018-10-22 2019-01-15 徐州阿波罗新材料科技有限公司 轮胎3d打印生产线及生产方法
CN109500978A (zh) * 2018-12-26 2019-03-22 河北工业大学 一种水泥基材料移动式3d打印车
US20200207021A1 (en) * 2018-12-28 2020-07-02 Battelle Memorial Institute Mixing head systems and methods for fused deposition modeling
EP3938176B1 (en) * 2019-03-15 2024-03-06 Formlabs, Inc. Systems for mixing in additive fabrication
EP3708320A1 (de) * 2019-03-15 2020-09-16 Sika Technology Ag System zum applizieren eines baustoffes
CN111907059B (zh) * 2019-05-08 2022-05-31 高雄科技大学 积层成形***
EP3738748A1 (en) * 2019-05-13 2020-11-18 Henkel AG & Co. KGaA 3d printing method
US11370058B2 (en) * 2019-08-13 2022-06-28 The Boeing Company Loading feedstock into an additive friction stir deposition machine
US11458684B2 (en) 2020-07-30 2022-10-04 Triastek, Inc. High-throughput and high-precision pharmaceutical additive manufacturing system
WO2021031824A1 (en) 2019-08-20 2021-02-25 Triastek, Inc. High-throughput and high-preciscion pharmaceutical additive manufacturing system
KR102206946B1 (ko) * 2019-08-29 2021-01-25 주식회사 본시스템즈 모듈형 적층 제조설비
CN111300827B (zh) * 2020-04-13 2021-07-27 中北大学 一种基于剪切变稀特性凝胶的3d打印设备
US20210331376A1 (en) * 2020-04-23 2021-10-28 Desktop Metal, Inc. Systems, methods, and devices for actuation of build material
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
US20220080660A1 (en) * 2020-09-11 2022-03-17 Continuous Composites Inc. Print head for additive manufacturing system
US20220112732A1 (en) * 2020-10-13 2022-04-14 X Development Llc Microwave enhanced 3d concrete printing
CN113145862B (zh) * 2021-03-11 2022-08-05 哈尔滨工业大学 一种合金材料增材制造装置及制造方法
US20220410268A1 (en) * 2021-06-23 2022-12-29 Michael A. Perrone Metal printing and additive manufacturing apparatus
CN113351883B (zh) * 2021-08-11 2021-11-02 天津大学 基于激光增材制造技术制备CuCrZr/316L连接件的方法
CN113975990A (zh) * 2021-11-29 2022-01-28 清远市鑫辉化工有限公司 一种化工生产用干料混合装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5121329A (en) 1989-10-30 1992-06-09 Stratasys, Inc. Apparatus and method for creating three-dimensional objects
US6165406A (en) 1999-05-27 2000-12-26 Nanotek Instruments, Inc. 3-D color model making apparatus and process
US20060270806A1 (en) * 2005-05-26 2006-11-30 Hale Wesley R Miscible high Tg polyester/polymer blend compositions and films formed therefrom
US20090057938A1 (en) * 2007-08-28 2009-03-05 Husky Injection Molding Systems Ltd. Closed Loop Control for an Injection Unit
DE102011075544A1 (de) 2011-05-10 2012-11-15 Evonik Röhm Gmbh Mehrfarbiger Fused Deposition Modeling Druck
US9101979B2 (en) 2011-10-31 2015-08-11 California Institute Of Technology Methods for fabricating gradient alloy articles with multi-functional properties
US9884318B2 (en) 2012-02-10 2018-02-06 Adam Perry Tow Multi-axis, multi-purpose robotics automation and quality adaptive additive manufacturing
US9168699B2 (en) * 2012-09-07 2015-10-27 Makerbot Industries, Llc Color switching for three-dimensional printing
EP2727709A1 (en) 2012-10-31 2014-05-07 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Method and apparatus for making tangible products by layerwise manufacturing
US9643362B2 (en) 2013-03-15 2017-05-09 Microsoft Technology Licensing, Llc Full color three-dimensional object fabrication
US9596720B2 (en) 2013-03-15 2017-03-14 ProtoParadigm LLC Inductively heated extruder heater
CN103240883B (zh) 2013-05-16 2015-02-18 浙江大学 基于多段温度控制的熔丝沉积成型3d打印喷头及温控方法
US9669586B2 (en) 2013-10-01 2017-06-06 Autodesk, Inc. Material dispensing system
CN103692652A (zh) 2013-12-18 2014-04-02 青岛尚慧信息技术有限公司 3d打印设备
US8827684B1 (en) 2013-12-23 2014-09-09 Radiant Fabrication 3D printer and printhead unit with multiple filaments

Also Published As

Publication number Publication date
US10137679B2 (en) 2018-11-27
TWI616321B (zh) 2018-03-01
WO2017074540A1 (en) 2017-05-04
TW201720629A (zh) 2017-06-16
CN108136664A (zh) 2018-06-08
US20170120513A1 (en) 2017-05-04
EP3368277A1 (en) 2018-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108136664B (zh) 用于添加制造的材料沉积***
Nienhaus et al. Investigations on nozzle geometry in fused filament fabrication
US20170136690A1 (en) Three-dimensional shaping method and three-dimensional shaping device method
Patel et al. Extrusion-based technology in additive manufacturing: a comprehensive review
CN104417083B (zh) 打印头组件以及立体打印装置
CN104231524A (zh) 成型丝及其制备方法
WO2019213400A1 (en) Distributive and dispersive mixing devices
EP3640002A1 (en) Screw shape estimation apparatus, screw shape estimation method, and screw shape estimation program
WO2021173618A2 (en) 3d printing by combining and extrusion of multiple materials
KR102284976B1 (ko) 첨가제 피더 시스템으로 작동 가능한 사출 성형 머신에 대한 시스템 및 방법
CN106515005B (zh) 精混式堆积成型法及总成以及彩色fdm-3d打印机
CN105799174A (zh) 一种一体化全彩3d打印设备及方法
Lyu et al. Simulation of non-isothermal flow in a modular Buss kneader and comparison with experiment
CN108638477A (zh) 一种双螺杆挤出机及其应用
CN108262949A (zh) 成色装置、成色***、成色方法及使用该装置的多色3d打印机
Krishnanand et al. Extrusion strategies in fused deposition additive manufacturing: A review
BR102017022948B1 (pt) Dispositivo extrusor dupla rosca corrotativa, vertical e modular e processo de extrusão do mesmo
Sponchiado et al. Heterogeneous materials additive manufacturing: an overview
CN109641402A (zh) 用于形成有色塑料物体的优化的装置和方法
Lyu et al. Non-isothermal non-Newtonian analysis of flow in a modular list/buss kneader
Justino Netto Development of an innovative additive manufacturing equipment containing a co-rotating twin screw extrusion unit
Maurya et al. Conceptual Design of Extrusion Systems for Cement Paste 3D Printing
KR101015353B1 (ko) 다단의 회전믹서를 구비한 믹싱 스크류
Gan et al. Analysis of the Carreau Model Mixed Mechanism with a Stir Shaft in Color FDM Printing. Processes 2023, 11, 559
KR20210059359A (ko) 연질 발포 고분자 재료의 혼합물성 제어를 위한 혼합 토출용 3d프린터 헤드 장치 및 제어방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant