Производство в средах с микрогравитацией и изменяющимися внешними силами - RU2016116901A

1. Устройство 100 для аддитивного производства, выполненное с возможностью функционирования в среде с микрогравитацией для создания детали, при этом устройство для аддитивного производства содержит:

источник 106 исходного материала, содержащий исходный материал;

компонент 104 для сцепления материала, при этом компонент 104 для сцепления материала выполнен с возможностью приема порций исходного материала из источника 106 исходного материала, при этом компонент 104 для сцепления материала позиционирует и сцепляет каждую из порций принятого исходного материала в соответствии с командами создания детали;

систему 102 позиционирования компонента для сцепления материала, выполненную с возможностью позиционирования компонента 104 для сцепления материала в соответствии с командами создания детали; и

объем для послойного наращивания, при этом деталь создается в пределах объема для послойного наращивания в соответствии с командами создания детали.

2. Устройство 100 для аддитивного производства по п.1, в котором компонент 104 для сцепления материала сцепляет каждую из порций принятого исходного материала в соответствии с командами создания детали посредством обеспечения изменения состояния в каждой из порций принятого исходного материала и позиционирования измененных порций исходного материала.

3. Устройство 100 для аддитивного производства по п.1, в котором источник 106 исходного материала содержит нить 802, при этом нить 802 подается в компонент 104 для нанесения материала, при этом компонент 104 для сцепления материала сцепляет каждую из порций принятого исходного материала в соответствии с командами создания детали посредством нагрева каждой из порций принятого исходного материала до температуры плавления исходного материала и позиционирования нагретой каждой из порций исходного материала.

4. Устройство 100 для аддитивного производства по п.3, в котором нить 802 представляет собой полимерную нить.

5. Устройство 100 для аддитивного производства по п.3, в котором нить 802 представляет собой металлическую нить.

6. Устройство 100 для аддитивного производства по п.3, в котором источник 106 исходного материала представляет собой картридж с исходным материалом, прикрепленный с возможностью съема к устройству 100 для аддитивного производства, при этом картридж с исходным материалом содержит и выдает нить 802 с катушки 706 для нити, при этом картридж с исходным материалом содержит:

корпус, имеющий отверстие для выдачи нити;

катушку 706 для нити, соединенную с возможностью вращения к оси 2906, при этом ось 2906 соединена к корпусу, при этом катушка 706 для нити содержит нить 802;

нитенаправляющую трубку 716, принимающую нить 802 внутри корпуса и направляющую нить 802 через отверстие для выдачи нити к месту вблизи компонента 104 для нанесения материала; и

по меньшей мере, один соединительный механизм 2802, выполненный с возможностью прикрепления источника 106 исходного материала с возможностью съема к устройству 100 для аддитивного производства.

7. Устройство 100 для аддитивного производства по п.6, в котором картридж 106 с исходным материалом дополнительно содержит электродвигатель 708 подачи, при этом электродвигатель 708 подачи контактирует с нитью 802 и выполнен с возможностью выдачи нити 802.

8. Устройство 100 для аддитивного производства по п.6, в котором отверстие для выдачи нити расположено в центре боковой панели, при этом нить 802 проходит через ось 2906 для выдачи.

9. Устройство 100 для аддитивного производства по п.8, дополнительно содержащее электродвигатель 708 подачи, расположенный внутри оси 2906, при этом электродвигатель 708 подачи контактирует с нитью 802 и выполнен с возможностью выдачи нити 802.

10. Устройство 100 для аддитивного производства по п.6, в котором картридж 106 с исходным материалом дополнительно содержит устройство контроля нитенаправляющей трубки, при этом устройство контроля нитенаправляющей трубки выполнен с возможностью прекращения работы электродвигателя подачи при обнаружении разрыва нити внутри нитенаправляющей трубки 716.

11. Устройство 100 для аддитивного производства по п.1, дополнительно содержащее оболочку 114, при этом оболочка 114 имеет замкнутый объем, содержащий компонент 104 для нанесения материала, система 102 позиционирования материала и объем для послойного наращивания, при этом оболочка 114 содержит дверцу 128 для доступа.

12. Устройство 100 для аддитивного производства по п.11, в котором оболочка 114 содержит гнездо 202 для источника исходного материала, выполненное с возможностью приема и присоединения источника 106 исходного материала с возможностью съема.

13. Устройство 100 для аддитивного производства по п.11, в котором оболочка 114 является воздухонепроницаемой.

14. Устройство 100 для аддитивного производства по п.13, дополнительно содержащее блок 108 регулирования среды, выполненный с возможностью регулирования среды в замкнутом объеме.

15. Устройство 100 для аддитивного производства по п.14, в котором блок 108 регулирования среды расположен в пределах замкнутого объема и содержит, по меньшей мере, один фильтр 6702 и, по меньшей мере, один вентилятор 6102.

16. Устройство 100 для аддитивного производства по п.15, в котором данный, по меньшей мере, один фильтр 6702 выполнен с возможностью замены вручную изнутри замкнутого объема.

17. Устройство 100 для аддитивного производства по п.15, в котором блок 108 регулирования среды дополнительно содержит: устройство 6802 регулирования температуры внутреннего воздуха, при этом устройство 6802 регулирования температуры внутреннего воздуха имеет, по меньшей мере, один нагревательный элемент 6904 и радиатор 6806.

18. Устройство 100 для аддитивного производства по п.15, в которомблок 108 регулирования среды дополнительно содержит: узел 6204 с заслонками, выполненный с возможностью регулирования потока воздуха через, по меньшей мере, часть блока 108 регулирования среды.

19. Устройство 100 для аддитивного производства по п.11, в которомоболочка 114 дополнительно содержит множество датчиков температуры, расположенных по всей оболочке 114, при этом множество датчиков температуры соединены с возможностью связи с, по меньшей мере, одной схемой управления, при этом данная, по меньшей мере, одна схема управления прекращает работу устройства для аддитивного производства, когда минимальное количество из множества датчиков температуры обнаружит температуру за пределами рабочего диапазона.

20. Устройство 100 для аддитивного производства по п.19, в котором минимальное количество из множества датчиков температуры больше, чем один.

21. Устройство 100 для аддитивного производства по п.1, в котором компонент 104 для нанесения материала представляет собой экструдер нити.

22. Устройство 100 для аддитивного производства по п.21, в котором экструдер 104 является сменным и модульным.

23. Устройство 100 для аддитивного производства по п.22 в которомэкструдер 104 содержит устройство разъединения, приводимое в действие вручную для отсоединения с возможностью съема экструдера 104 от системы 102 позиционирования для нанесения материала.

24. Устройство 100 для аддитивного производства по п.23 в котором устройство разъединения содержит:

кнопочный элемент 3602 разъединения типа «ласточкин хвост»; и

зажим 3402 типа «ласточкин хвост», имеющий фиксирующий язычок 3404;

при этом система 102 позиционирования для нанесения материала содержит кронштейн 3804 для экструдера, выполненный с возможностью приема зажима 3402 типа «ласточкин хвост» с возможностью его съема, и прикрепления экструдера 104.

25. Устройство 100 для аддитивного производства по п.21 в котором экструдер 104 дополнительно содержит, по меньшей мере, один датчик положения, выполненный с возможностью определения положения экструдера относительно другой части устройства 100 для аддитивного производства.

26. Устройство 100 для аддитивного производства по п.25, в котором, по меньшей мере, один датчик положения установлен на нижней части экструдера 104, выполнен с возможностью определения положения экструдера относительно поверхности для послойного наращивания, и представляет собой один из: индуктивного датчика 4102, емкостного датчика 4104 и лазерного датчика 4106.

27. Устройство 100 для аддитивного производства по п.19 в котором экструдер 104 дополнительно содержит направляющую 3410 для нити, предназначенную для приема и направления нити 802 в экструдер 104, при этом направляющая 3410 для нити содержит:

расширяющееся отверстие 3408 направляющей, наклоненное по направлению к источнику 106 исходного материала; и

корпус 3406 направляющей со встроенным внутренним каналом, принимающим нить 802 из отверстия 3408 направляющей, при этом корпус 3406 направляющей проходит вверх до изгибающейся концевой части, при этом изгибающаяся концевая часть изгибается вниз и направляет нить 802 в экструдер 104.

28. Устройство 100 для аддитивного производства по п.27, в котором направляющая 3410 для нити расположена в верхней передней части экструдера 104.

29. Устройство 100 для аддитивного производства по п.1, в котором система 102 позиционирования для нанесения материала содержит множество линейных исполнительных механизмов, выполненных с возможностью манипулирования одним из: узлом 112 с платформой для послойного наращивания, и компонентом 104 для нанесения материала, при этом каждый из линейных исполнительных механизмов содержит:

электродвигатель линейного исполнительного механизма;

линейный рельс с приводом от винта, функционально соединенный с электродвигателем; и

каретку, соединенную для перемещения к линейному рельсу,

при этом каждый из линейных исполнительных механизмов соединен к общей поверхности устройства 100 для аддитивного производства.

30. Устройство 100 для аддитивного производства по п.29, в котором множество линейных исполнительных механизмов представляют собой: первый вертикально ориентированный линейный исполнительный механизм 1102а, соединенный к задней плите 130 устройства для аддитивного производства;

второй вертикально ориентированный линейный исполнительный механизм 1102b, соединенный к задней плите 130 устройства для аддитивного производства;

горизонтально ориентированный линейный исполнительный механизм 1104 компонента для нанесения материала, соединенный для вертикального перемещения к каретке первого вертикально ориентированного линейного исполнительного механизма в первой концевой части и к каретке второго вертикально ориентированного линейного исполнительного механизма во второй концевой части, при этом компонент 104 для нанесения материала соединен для горизонтального перемещения к каретке горизонтально ориентированного линейного исполнительного механизма компонента для нанесения материала, при этом горизонтально ориентированный линейный исполнительный механизм 1104 компонента для нанесения материала соединен к задней плите 130 устройства для аддитивного производства; и

линейный исполнительный механизм 1106 узла с платформой для послойного наращивания, соединенный к задней плите 130 и проходящий тангенциально от задней плиты 130 устройства для аддитивного производства, при этом узел 112 с платформой для послойного наращивания соединен для перемещения к каретке 1116 линейного исполнительного механизма платформы для послойного наращивания.

31. Устройство 100 для аддитивного производства по п.29, в котором множество линейных исполнительных механизмов представляют собой:

горизонтально ориентированный линейный исполнительный механизм 1106, соединенный к задней плите 124 устройства для аддитивного производства;

горизонтально ориентированный линейный исполнительный механизм 1102 компонента для нанесения материала, соединенный с кареткой 5206 горизонтально ориентированного линейного исполнительного механизма и проходящий тангенциально от каретки 5206 горизонтально ориентированного линейного исполнительного механизма для горизонтального перемещения, при этом компонент 104 для нанесения материала соединен для горизонтального перемещения к каретке 5204 горизонтально ориентированного линейного исполнительного механизма компонента для нанесения материала; и

вертикально ориентированный линейный исполнительный механизм 1104 узла с платформой для послойного наращивания, соединенный к задней плите 124 устройства для аддитивного производства, при этом узел 112 с платформой для послойного наращивания соединен для перемещения к каретке 5202 линейного исполнительного механизма платформы для послойного наращивания.

32. Устройство 100 для аддитивного производства по п.1, дополнительно содержащее узел 112 с платформой для послойного наращивания, расположенный для перемещения в пределах объема для послойного наращивания, при этом узел с платформой для послойного наращивания содержит:

платформу 5306 для послойного наращивания; и

множество выравнивающих механизмов 5404, контактирующих с нижней стороной платформы для послойного наращивания и выполненных с возможностью выравнивания платформы 5306 для послойного наращивания, при этом множество выравнивающих механизмов 5404 регулируют ориентацию платформы 5306 для послойного наращивания во время создания детали.

33. Устройство 100 для аддитивного производства по п.32, в котором узел 112 с платформой для послойного наращивания дополнительно содержит:

устройство 5302 для приема платформы для послойного наращивания, соединенное в первой концевой части к системе 102 позиционирования для нанесения материала и принимающее с возможностью съема платформу 112 для послойного наращивания во второй концевой части посредством первого паза 5310а устройства для приема платформы для послойного наращивания и второго паза 5310b устройства для приема платформы для послойного наращивания;

при этом множество выравнивающих механизмов 5404 расположены внутри устройства 5302 для приема платформы для послойного наращивания.

34. Устройство 100 для аддитивного производства по п.33, в котором каждый из первого паза 5310а устройства для приема платформы для послойного наращивания и второго паза 5310b устройства для приема платформы для послойного наращивания содержит пружинную планку 5402, выполненную с возможностью контакта с платформой 5306 для послойного наращивания и стабилизации в боковом направлении платформы 5306 для послойного наращивания.

35. Устройство 100 для аддитивного производства по п.1, в котором исходный материал представляет собой один из: полимера, металла, неорганического материала и органического материала.

36. Устройство 100 для аддитивного производства по п.1, в котором исходный материал представляет собой комбинацию из, по меньшей мере, двух из: полимера, металла, неорганического материала и органического материала.

37. Устройство 100 для аддитивного производства по п.1, дополнительно содержащее электронную аппаратуру 110 управления, включающую в себя источник питания и схему регулирования температуры, при этом схема регулирования температуры и источник питания электрически изолированы.

38. Устройство 100 для аддитивного производства по п.37, в котором электронная аппаратура 110 управления размещена на, по меньшей мере, одной плате, имеющей краевой разъем и выполненной с возможностью съема.

39. Устройство 100 для аддитивного производства по п.37, в котором электронная аппаратура 110 управления включают в себя ПИД-регулятор, выполненный с возможностью регулирования скорости нагрева сопла 902 экструдера во время последовательности инициализации.

40. Устройство 100 для аддитивного производства по п.39, в котором последовательность инициализации подает 60% мощности к соплу 902 экструдера в течение первых трех минут последовательности инициализации.

41. Устройство 100 для аддитивного производства, выполненное с возможностью функционирования в среде с микрогравитацией для создания детали, при этом устройство 100 для аддитивного производства содержит:

оболочку 114, при этом оболочка 114 имеет замкнутый объем, при этом оболочка 114 содержит дверцу 128 для доступа, расположенную на передней стенке 126 оболочки, при этом оболочка 114 выполнена с возможностью предотвращения электромагнитных помех;

блок 108 регулирования среды, расположенный в пределах замкнутого объема и регулирующий среду в замкнутом объеме;

съемный источник 106 исходного материала, содержащий нить из АБС-пластика, соединенный с возможностью съема в гнезде 202 для источника исходного материала, предусмотренном внутри оболочки 114;

съемный компонент экструдера 104 нити из АБС-пластика, выполненный с возможностью приема исходного материала из источника 106 исходного материала, при этом экструдер 104 нагревает принятый исходный материал до температуры плавления исходного материала и наносит нагретый исходный материал в соответствии с командами создания детали, при этом экструдер 104 содержит устройство разъединения, приводимое в действие вручную для отсоединения с возможностью съема экструдера 104 от устройства 100 для аддитивного производства;

узел 112 с платформой для послойного наращивания, расположенный для перемещения в пределах объема для послойного наращивания, при этом узел 112 с платформой для послойного наращивания содержит:

платформу 5306 для послойного наращивания; и

множество выравнивающих механизмов 5404, контактирующих с нижней стороной платформы для послойного наращивания и выполненных с возможностью выравнивания платформы 5306 для послойного наращивания, при этом множество выравнивающих механизмов 5404 регулируют ориентацию платформы 5304 для послойного наращивания во время создания детали; и

систему 102 перемещения, выполненную с возможностью позиционирования экструдера 104 в соответствии с командами создания детали, при этом система 102 перемещения содержит множество линейных исполнительных механизмов, выполненных с возможностью манипулирования одним из: узлом 112 с платформой для послойного наращивания, и экструдером 104, при этом каждый из линейных исполнительных механизмов содержит:

электродвигатель линейного исполнительного механизма;

линейный рельс с приводом от винта, функционально соединенный с электродвигателем; и

каретку, соединенную с линейным рельсом для перемещения;

при этом в оболочке 114 содержатся экструдер 104, система 102 перемещения и узел 112 с платформой для послойного наращивания; и

при этом каждый из линейных исполнительных механизмов соединен к общей поверхности 124 устройства 100 для аддитивного производства.

42. Способ аддитивного производства детали в среде с микрогравитацией посредством использования устройства 100 для аддитивного производства, содержащего источник 106 исходного материала, содержащий исходный материал; компонент 104 для нанесения материала, при этом компонент для нанесения материала выполнен с возможностью приема исходного материала из источника 106 исходного материала, при этом компонент 104 для нанесения материала нагревает принятый исходный материал до температуры плавления исходного материала и наносит нагретый исходный материал в соответствии с командами создания детали; систему 102 позиционирования для нанесения материала, выполненную с возможностью позиционирования компонента 104 для нанесения материала в соответствии с командами создания детали; и объем для послойного наращивания, при этом деталь создают в пределах объема для послойного наращивания в соответствии с командами создания детали, при этом способ включает:

(а) получение команд создания детали из удаленного источника;

(b) передачу, по меньшей мере, части команд создания детали устройству 100 для аддитивного производства; и

(с) изготовление детали посредством компонента 104 для нанесения материала и системы 102 позиционирования для нанесения материала в соответствии с командами создания детали.

43. Устройство 100 для аддитивного производства, выполненное с возможностью функционирования в среде с микрогравитацией для создания детали, при этом устройство 100 для аддитивного производства содержит:

источник 106 исходного материала, содержащий исходный материал;

компонент 104 для сцепления материала, при этом компонент 104 для сцепления материала выполнен с возможностью приема порций исходного материала из источника 106 исходного материала, при этом компонент 104 для сцепления материала нагревает каждую из порций принятого исходного материала до температуры плавления исходного материала и позиционирует нагретую каждую из порций исходного материала в соответствии с командами создания детали;

систему 102 позиционирования компонента для сцепления материала, выполненную с возможностью позиционирования компонента 104 для сцепления материала в соответствии с командами создания детали; и

объем для послойного наращивания, при этом деталь создается в пределах объема для послойного наращивания в соответствии с командами создания детали.