(57)【要約】  付加製造システムが開示される。付加製造システムは可動支持体と、可動支持体に接続されたプリントヘッドとを含み得る。プリントヘッドは、液体マトリックスで濡らされた連続補強材を吐出するように構成され得る。付加製造システムはまた、連続補強材をプリントヘッドに通すように構成された自動補強材通し器と、可動支持体、プリントヘッド及び自動補強材通し器と連通する制御装置とを含み得る。制御装置は、製造システムの開始時に自動補強材通し器を選択的に起動するように構成され得る。
2020505248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のローラセットと、
第２のローラセットと、
前記第１及び第２のローラセットの間に配置された樹脂噴射口と、
前記樹脂噴射口の下流に配置された硬化促進装置と
を含む、付加製造システム用の自動補強材通し器。
【請求項２】
前記硬化促進装置が前記第１及び第２のローラセットの間に配置される、請求項１に記載の自動補強材通し器。
【請求項３】
前記硬化促進装置がＵＶ照明である、請求項１に記載の自動補強材通し器。
【請求項４】
前記第１及び第２のローラセットの間に配置されたビードモールドをさらに備える、請求項１に記載の自動補強材通し器。
【請求項５】
前記ビードモールドが少なくとも部分的に透明であり、前記硬化促進装置からの硬化エネルギーを通すように構成される、請求項３に記載の自動補強材通し器。
【請求項６】
前記第１及び第２のローラセットの間に配置された切断機構をさらに備える、請求項１に記載の自動補強材通し器。
【請求項７】
マトリックス貯留部と、
前記マトリックス貯留部に流体接続されたノズルと、
前記ノズルの下流に配置された主硬化促進装置と、
前記ノズルの上流に配置された自動補強材通し器と
を備える、付加製造システム用のプリントヘッド。
【請求項８】
前記自動補強材通し器が前記マトリックス貯留部の内側に配置される、請求項７に記載のプリントヘッド。
【請求項９】
前記自動補強材通し器が、
樹脂噴射口と、
前記樹脂噴射口の下流に配置された補助硬化促進装置と
を含む、請求項７に記載のプリントヘッド。
【請求項１０】
前記自動補強材通し器が、
前記樹脂噴射口の上流に配置された第１のローラセットと、
前記補助硬化促進装置の下流に配置された第２のローラセットと
をさらに含む、請求項９に記載のプリントヘッド。
【請求項１１】
前記主及び補助硬化促進装置がＵＶ照明である、請求項９に記載のプリントヘッド。
【請求項１２】
前記自動補強材通し器が、少なくとも部分的に透明であり且つ前記補助硬化促進装置からの硬化エネルギーを通すように構成されたビードモールドをさらに含む、請求項９に記載のプリントヘッド。
【請求項１３】
前記自動補強材通し器に接続された切断機構をさらに含む、請求項７に記載のプリントヘッド。
【請求項１４】
可動支持体と、
前記可動支持体に接続されたプリントヘッドであって、液体マトリックスで濡らされた連続補強材を吐出するように構成されたプリントヘッドと、
前記連続補強材を前記プリントヘッドに通すように構成された自動補強材通し器と、
前記可動支持体、前記プリントヘッド及び前記自動補強材通し器と連通し、造形プロセスの開始時に前記自動補強材通し器を選択的に起動するように構成された制御装置と
を備える付加製造システム。
【請求項１５】
前記自動補強材通し器が前記プリントヘッドの内側に配置される、請求項１４に記載の付加製造システム。
【請求項１６】
前記プリントヘッドの内側に配置された切断機構をさらに含み、前記制御装置は前記造形プロセスの最後に前記切断機構を選択的に起動するようにさらに構成される、請求項１４に記載の付加製造システム。
【請求項１７】
前記自動補強材通し器が、
第１のローラセットと、
前記第１のローラセットの下流に配置された第２のローラセットと、
樹脂噴射口と、
前記樹脂噴射口の下流に配置された補助硬化促進装置とを含み、
前記制御装置が、
前記第１及び第２のローラセットを選択的に起動して、連続補強材に緊張部分を形成するように、
前記樹脂噴射口を選択的に起動して、前記連続補強材の前記緊張部分に樹脂を吹き付けるように、及び
前記補助硬化促進装置を選択的に起動して、前記連続補強材の前記緊張部分に吹き付けられた前記樹脂に硬化エネルギーを向けるように構成される、
請求項１４に記載の付加製造システム。
【請求項１８】
前記硬化エネルギーが前記樹脂に向けられた後、前記制御装置は、前記第１及び第２のローラセットの少なくとも一方が、前記連続補強材の前記緊張部分を前記プリントヘッドのノズルを通して前進させることを選択的に引き起こすようにさらに構成される、請求項１７に記載の付加製造システム。
【請求項１９】
前記プリントヘッドが、
前記連続補強材を液体マトリックスで濡らすように構成されたマトリックス貯留部と、
前記マトリックス貯留部の下流に配置された主硬化促進装置とをさらに含み、
前記制御装置は、前記連続補強材が前記プリントヘッドの前記ノズルから吐出した後、前記主硬化促進装置が、前記連続補強材を濡らす前記液体マトリックスに硬化エネルギーを向けることを引き起こすようにさらに構成される、
請求項１８に記載の付加製造システム。
【請求項２０】
前記自動補強材通し器がビードモールドをさらに含み、
前記制御装置は、樹脂吹き付けの後及び前記硬化エネルギーを前記樹脂に向ける前、前記ビードモールドが前記連続補強材の前記緊張部分の周囲で閉鎖することを引き起こすようにさらに構成される、
請求項１７に記載の付加製造システム。
【請求項２１】
プリントヘッドを通過する連続補強材に緊張部分を形成することと、
前記連続補強材の前記緊張部分に樹脂を選択的に吹き付けることと、
前記連続補強材の前記緊張部分に吹き付けられた前記樹脂に向けて硬化エネルギーを選択的に向けることと
を含む、複合構造物を積層造形する方法。
【請求項２２】
樹脂を選択的に吹き付けた後及び硬化エネルギーを前記樹脂に選択的に向ける前、前記連続補強材の前記緊張部分を成形することをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記硬化エネルギーが前記樹脂に向けられた後、前記方法は前記連続補強材の前記緊張部分を前記プリントヘッドのノズルを通して前進させることをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記連続補強材を液体マトリックス中で濡らすことと、
前記連続補強材が前記プリントヘッドの前記ノズルから吐出した後、前記連続補強材を濡らす前記液体マトリックスに硬化エネルギーを向けることと
をさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記樹脂が前記液体マトリックスと実質的に同一である、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]  本出願は、２０１７年１月２４日に出願された米国仮特許出願第６２／４４９，８９９号を基礎とし、それに基づく優先権の利益を主張する。この仮特許出願の内容は参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
【０００２】
技術分野
[0002]  本開示は概して製造システムに関し、詳細には、自動的に補強材を通す付加製造システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
[0003]  連続繊維３Ｄ印刷（別名、ＣＦ３Ｄ（商標））は、可動プリントヘッドから吐出される材料内に埋め込まれた連続繊維の使用を伴う。マトリックスがプリントヘッドに供給され、同時に同じヘッドを同じく通過する１つ又は複数の連続繊維と共に吐出される（例えば、押し出される及び／又は引き抜かれる）。マトリックスは、伝統的な熱可塑性樹脂、粉末金属、液体樹脂（例えば、ＵＶ硬化型及び／又は二液型樹脂）、或いはこれら及び他の公知のマトリックスのいずれかの組み合わせであり得る。プリントヘッドを出ると、硬化促進装置（例えば、ＵＶ照明、超音波エミッタ、熱源、触媒供給部等）が作動されて、マトリックスの硬化を開始及び／又は完了させる。この硬化はほとんど即時に起こり、支持されていない構造物を自由空間で製造することを可能にする。そして、繊維、特に連続繊維が構造物内に埋め込まれている場合、構造物の強度はマトリックスに依存する強度を超えて増大する可能性がある。この技術の一例は、２０１６年１２月６日にTylerに発行された米国特許第９，５１１，５４３号（「’５４３号特許」）に開示されている。
【０００４】
[0004]  連続繊維３Ｄ印刷は、連続繊維補強を利用しない製造プロセスと比較して強度を増加させるが、そのプロセスに関連する設定は複雑であり及び／又は時間がかかる可能性がある。例えば、プリントヘッドに繊維を通すことは、伝統的に細いフックをプリントヘッドのノズルを通して逆方向に配置することを含む手動プロセスであった。次にフックを繊維に取り付け、ノズルを通して引き戻す。これは、堅い補強材（例えば、プリプレグ繊維、ワイヤ等）を使用する場合に難しい場合があり、そしてより柔軟な繊維（例えば、乾燥繊維）を使用する場合にさらに時間がかかる場合がある。
【０００５】
[0005]  開示されたシステムは、上記の問題及び／又は従来技術の他の問題の１つ又は複数に対処することを目的とする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
概要
[0006]  一態様では、本開示は、付加製造システム用の自動補強材通し器（auto-threader）に向けられる。自動補強材通し器は、第１のローラセットと、第２のローラセットとを含み得る。自動補強材通し器はまた、第１及び第２のローラセットの間に配置された樹脂噴射口と、樹脂噴射口の下流に配置された硬化促進装置とを含み得る。
【０００７】
[0007]  別の態様では、本開示は、付加製造システム用のプリントヘッドに向けられる。プリントヘッドは、マトリックス貯留部と、マトリックス貯留部に流体接続されたノズルと、ノズルの下流に配置された主硬化促進装置とを含み得る。プリントヘッドは、ノズルの上流に配置された自動補強材通し器をさらに含み得る。
【０００８】
[0008]  さらに別の態様では、本開示は付加製造システムに向けられる。付加製造システムは、可動支持体と、可動支持体に接続されたプリントヘッドとを含み得る。プリントヘッドは、液体マトリックスで濡らされた連続補強材を吐出するように構成され得る。付加製造システムは、連続補強材をプリントヘッドに通すように構成された自動補強材通し器と、可動支持体、プリントヘッド及び自動補強材通し器と連通する制御装置とをさらに含み得る。制御装置は、造形プロセスの開始時に自動補強材通し器を選択的に起動するように構成され得る。
【０００９】
[0009]  さらに別の態様では、本開示は複合構造物を積層造形する方法に関する。この方法は、プリントヘッドを通過する連続補強材に緊張部分を形成することと、連続補強材の緊張部分に樹脂を選択的に吹き付けることとを含み得る。この方法はまた、連続補強材の緊張部分に吹き付けられた樹脂に向けて硬化エネルギーを選択的に向けることを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図面の簡単な説明
【図１】[0010]例示的な開示された製造システムを説明する図である。
【図２】[0011]図１の製造システムと共に利用され得る例示的な開示されたプリントヘッドを説明する図である。
【図３】[0012]図１の製造システムと併せて使用され得る別の例示的な開示されたプリントヘッドを説明する図である。
【図４】[0012]図１の製造システムと併せて使用され得る別の例示的な開示されたプリントヘッドを説明する図である。
【図５】[0013]図２〜４のプリントヘッドと併せて使用され得る例示的な自動補強材通し器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
詳細な記載
[0014]  図１は、任意の所望の断面形状（例えば、円形、多角形等）を有する複合構造物１２を連続的に造形するために使用することができる例示的なシステム１０を示している。システム１０は、少なくとも支持体１４及びヘッド１６を含み得る。ヘッド１６は、支持体１４に結合され、それによって動かされ得る。図１の開示された実施形態において、支持体１４は、構造物１２の作製中にヘッド１６を複数の方向に動かすことができるロボットアームであり、その結果、得られる構造物１２の長手方向軸は三次元である。しかしながら、支持体１４は、代替的に構造物１２の作製中にヘッド１６を複数の方向に同じく動かすことができるオーバーヘッドガントリー又はハイブリッドガントリー／アームであり得ることが考えられる。支持体１４は多軸移動が可能であるように示されているが、必要に応じて、同じ方法で又は異なる方法でヘッド１６を動かすことができる他の任意のタイプの支持体１４を利用することもできることが考えられる。いくつかの実施形態では、駆動装置がヘッド１６を支持体１４に機械的に結合することができ、駆動装置はヘッド１６に電力又は材料を移動及び／又は供給するように協働する構成要素を含むことができる。
【００１２】
[0015]  ヘッド１６は、マトリックスを受け取るか、又は別の方法で含有するように構成することができる。マトリックスは、硬化性である任意の種類の材料（例えば、ゼロ揮発性有機化合物樹脂などの液体樹脂；粉末金属；その他）を含み得る。例示的なマトリックスとしては、熱硬化性樹脂、一液型又は多液型エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、カチオン性エポキシ、アクリル化エポキシ、ウレタン、エステル、熱可塑性樹脂、フォトポリマー、ポリエポキシド、チオール、アルケン、チオール−エンなどが挙げられる。一実施形態では、ヘッド１６内のマトリックスは、例えば対応する導管（図示せず）を介してヘッド１６に流体接続されている外部装置（例えば押出機又は別の種類のポンプ、図示せず）によって加圧することができる。しかしながら、別の実施形態では、マトリックス圧力は、同様の種類の装置によってヘッド１６の完全に内側で発生させることができる。さらに他の実施形態では、マトリックスは、ヘッド１６を通して重力供給される、及び／又はヘッド１６内で混合することができる。いくつかの例では、早期硬化を防ぐためにヘッド１６内のマトリックスは低温及び／又は暗所に保つ必要があり得；他の例では、同じ理由からマトリックスは高温に保つ必要があり得る。いずれの状況においても、ヘッド１６は、これらの要求を満たすために特別に構成されてもよい（例えば、断熱、冷却、及び／又は加温されてもよい）。
【００１３】
[0016]  マトリックスは、任意の数の連続補強材（例えば、別個の繊維、トウ、ロービング、リボン及び／又はシート状の材料）を被覆、封入、又は別の方法で少なくとも部分的に取り囲むために使用されてもよく、補強材と一緒に複合構造物１２の少なくとも一部（例えば壁）を構成してもよい。補強材は、ヘッド１６内に（例えば、別個の内部スプール（図示せず）上に）格納されてもよいし、別の方法でヘッド１６に通されてもよい（例えば外部スプールから供給されてもよい）。複数の補強材が同時に使用される場合、補強材は同じ種類のもので同じ直径及び断面形状（例えば円形、正方形、平坦等）を有してもよく、又は異なる直径及び／又は断面形状を有する異なる種類のものであってもよい。補強材は、例えば、炭素繊維、植物繊維、木質繊維、鉱物繊維、ガラス繊維、金属ワイヤ、光学チューブ等を含むことができる。「補強材」という用語は、ヘッド１６から吐出されるマトリックス中に少なくとも部分的に封入されることができる連続材料の構造的及び非構造的タイプの両方を包含することを意味することに留意されたい。
【００１４】
[0017]  補強材は、自由に、補強材がヘッド１６の内側にある間、補強材がヘッド１６に受け渡される間（例えばプリプレグ材料として）、及び／又は補強材がヘッド１６から吐出される間、マトリックスに露出される（例えば、コーティングされる）ことができる。マトリックス、乾燥補強材、及び／又はマトリックスに予め露出されている補強材（例えば、湿潤補強材）は、当業者に明らかな任意の方法でヘッド１６内に搬送されてもよい。
【００１５】
[0018]  マトリックス及び補強材は、少なくとも２つの異なる動作モードを介してヘッド１６から吐出されてもよい。第１の動作モードでは、ヘッド１６が構造物１２の３次元形状を作り出すように支持体１４によって動かされるときに、マトリックス及び補強材がヘッド１６から押し出される（例えば、圧力及び／又は機械的な力の下で押される）。第２の動作モードでは、少なくとも補強材がヘッド１６から引っ張られ、その結果、吐出中に補強材に引張応力が生じる。この動作モードでは、マトリックスは補強材に固着し、それによって補強材と共にヘッド１６から引っ張られてもよく、及び／又はマトリックスは引っ張られる補強材と共に加圧下にヘッド１６から吐出されてもよい。マトリックスがヘッド１６から引っ張られている第２の動作モードでは、結果として生じる補強材の張力は、構造物１２の強度を向上し得る一方、より長い長さの支持されていない材料がより真っ直ぐな軌道を有することも可能にする（すなわち、張力は構造物１２に自立型の支持を提供するように重力に抗して作用し得る）。
【００１６】
[0019]  ヘッド１６が定着点１８から離れるように移動する結果として、補強材をヘッド１６から引っ張ることができる。特に、構造物形成の開始時に、ある長さのマトリックス含浸補強材をヘッド１６から引っ張り及び／又は押して、定着点１８上に堆積させ、硬化させ、その結果、吐出された材料が定着点１８に付着するようにする。その後、ヘッド１６は定着点１８から離れるように移動され得、相対的な動きによって補強材がヘッド１６から引っ張られ得る。必要に応じて、ヘッド１６を通る補強材の移動を（例えば、内部送り機構を介して）補助することができることに留意されたい。しかしながら、ヘッド１６からの補強材の吐出速度は、主にヘッド１６と定着点１８との間の相対運動の結果であり得、その結果、補強材内に張力が生じる。ヘッド１６が定着点１８から離れる方向に移動する代わりに、又はそれに加えて、定着点１８をヘッド１６から離れる方向に移動させることができると考えられる。
【００１７】
[0020]  １つ又は複数の硬化促進装置（例えば、１つ又は複数の光源、超音波エミッタ、レーザ、ヒータ、触媒ディスペンサ、マイクロ波発生器等）２０をヘッド１６に近接して（例えば、その上に、及び／又はそれに追従するように）取り付けることができ、マトリックスがヘッド１６から吐出されるときにマトリックスの硬化速度及び／又は質を高めるように構成することができる。硬化促進装置２０は、構造物１２の形成中に、構造物１２の内面及び／又は外面をエネルギー（例えば、光エネルギー、電磁放射、振動、熱、化学触媒又は硬化剤等）に選択的に露出させるように制御することができる。エネルギーは、マトリックスがヘッド１６から吐出されるときにマトリックス内で起こる化学反応の速度を高め得る、材料を焼結させ得る、材料を固め得る、又は別の方法で材料を硬化させ得る。
【００１８】
[0021]  制御装置２２を設け、支持体１４、ヘッド１６、及び任意の数及び種類の硬化促進装置２０と通信可能に結合することができる。制御装置２２は、システム１０の動作を制御する手段を含む単一プロセッサ又は複数のプロセッサを具現化できる。制御装置２２は、１つ又は複数の汎用又は専用プロセッサ又はマイクロプロセッサを含むことができる。制御装置２２は、例えば、設計限界、性能特性、動作命令、マトリックス特性、補強材特性、構造物１２の特性、及びシステム１０の各構成要素の対応するパラメータなどのデータを記憶するためのメモリをさらに含むか、又はそれに関連付けることができる。電源回路、信号調整回路、ソレノイド／モータドライバ回路、通信回路、及び他の適切な回路を含む、他の様々な既知の回路を制御装置２２に関連付けることができる。さらに、制御装置２２は、有線及び／又は無線伝送を介してシステム１０の他の構成要素と通信することが可能であり得る。
【００１９】
[0022]  １つ又は複数のマップを制御装置２２のメモリに記憶し、構造物１２の作製中に使用することができる。これらのマップのそれぞれは、モデル、ルックアップテーブル、グラフ、及び／又は方程式の形態のデータの集合を含むことができる。開示される実施形態では、マップは、硬化促進装置２０、構造物１２内の異なる位置における関連するマトリックス、及び／又は関連する補強材の所望の特性を決定するために制御装置２２によって使用される。これらの特性は、とりわけ、構造物１２内の特定の位置で吐出される補強材及び／又はマトリックスの種類、量及び／又は構造、及び／又は所望の硬化の量、強度、形状、及び／又は位置を含み得る。次に、制御装置２２は、支持体１４の動作（例えば、ヘッド１６の位置及び／又は向き）及び／又はヘッド１６からの材料の吐出（材料の種類、材料の所望の性能、材料の架橋要求、吐出速度等）を硬化促進装置２０の動作と相関させ、構造物１２が所望の方法で製造されるようにすることができる。
【００２０】
[0023]  例示的なヘッド１６を図２に詳細に開示する。ヘッド１６は、とりわけ、マトリックス貯留部２６の下端に流体的に接続されている１つ又は複数のノズル２４を含むことができる。任意の数の補強材（図２中、Ｒとして示される）が、貯留部２６の反対側の上端で受け入れられ、貯留部２６に軸方向に通され、そこで少なくともいくらかのマトリックス含浸が生じ（マトリックスは図２中、Ｍとして表される）、任意の数の別個のノズル２４を介してヘッド１６から吐出され得る。開示された実施形態では、真っ直ぐな軸方向又は収束する先端を有する単一のノズル２４が利用される。しかしながら、複数ノズルを利用する場合、異なるマトリックスで被覆された繊維が複合材料のリボン又はシートに凝集するのを容易にするために、各ノズル２４の先端が広がる形状を有することが有用であり得る。
【００２１】
[0024]  補強材をマトリックスで濡らす（wetting）ための複数の選択肢が存在する。一例では、補強材がマトリックス貯留部２６の内側の槽を通過する間に補強材がマトリックスで少なくとも部分的に被覆される。他の例では、１つ又は複数の噴射口２８を（例えば制御装置２２によって）選択的に作動させて、マトリックス貯留部２６を通過する間に補強材にマトリックスを吹き付ける。これらの技術と他の技術との組み合わせを自由に使用できると考えられる。
【００２２】
[0025]  いくつかの状況では、補強材によってはマトリックス貯留部２６の上端からノズル２４の先端部を通して押されるのに必要な剛性を欠くことがあるので、ヘッド１６に補強材を導入することは困難であるかもしれない。図２は、ヘッド１６への導入を単純化することができる１つの方法を示す。具体的には、自動補強材通し器３０がヘッド１６に取り付けられてもよく、又は別の方法でヘッド１６に一体化されてもよい。
【００２３】
[0026]  自動補強材通し器３０は、とりわけ、第２又は上流のローラセット３４から分離された第１又は下流のローラセット３２と、ローラ３２とローラ３４との間に軸方向に配置された少なくとも１つの樹脂噴射口３６と、樹脂噴射口３６の近く又は下流に配置された補助硬化促進装置３８とを含み得る。この構成では、補強材の繊維先端がヘッド１６に入れられると、自動補強材通し器３０のローラ３４を反対方向に回転させ（例えば、制御装置２２によって自動的に、又は手動入力に応答して）、ローラ３４に補強材を引き込ませることができる。補強材はローラ３４からローラ３２の方へ通され得、ローラ３２もまたこのとき反対方向に回転し得る。ローラ３２が補強材に係合してそれを掴んだ後の時点で、ローラ３４は回転を停止し、及び／又は逆方向に反対方向に回転してもよく、その結果、補強材はローラ３２、３４の２つのセットの間で緊張して引っ張られる。その後、樹脂噴射口３６を（例えば、制御装置２２によって自動的に及び／又は手動入力に応答して）作動させて、樹脂（例えば、マトリックス貯留部２６内に含まれる同じマトリックス又は異なる樹脂）をピンと張った直線状の補強材に吹き付けることができる。これに続いて補助硬化促進装置３８を作動させて、樹脂を硬化させ、それによって補強材の自由端に硬化した直線部分（例えば針先）を作り出すことができる。次に、ローラ３４は補強材を解放してもよく、一方でローラ３２はノズル２４を通して針先を前進させる。針先の長さ（及びローラ３２とローラ３４との間の対応する距離）は、少なくとも、ローラ３２からノズル２４を通る距離と同程度の長さであるべきであることに留意されたい。必要に応じて、噴射口３６の代わりに又はそれに加えて槽（図示せず）を使用できることにも留意されたい）。
【００２４】
[0027]  ヘッド１６に補強材を導入する別の方法が図３に示されている。この図に示されるように、ヘッド１６は、（例えば、構造物１２のトラック又は層の完成時に）補強材を内部で切断することが可能であり得、そして自動的に新しいトラック、レイヤ、及び／又は印刷を再開する。特に、ヘッド１６は、ローラ３２とローラ３２との間に軸方向に配置された切断機構４０と、少なくとも部分的に透明で切断機構４０の上流又は下流に配置されたビードモールド４２とを含むことができる。制御装置２２は、これらの構成要素のそれぞれと連通し、所望の終点で切断機構４０を選択的に作動させるように構成されてもよく、その後、かなりの長さの補強材を吐出することなくヘッド１６を新しい開始点に移動させることができる。大体この時点で（例えば、補強材切断の直前又は直後に）、樹脂噴射口３６に補強材の一部の上に樹脂を吹き付けさせることができ、その後、補強材をローラ３４によってビードモールド４２を通してローラ３２の中に進めることができる。補強材がビードモールド４２に入ると、ビードモールド４２は（図５に示すように）閉鎖され、及び／又は樹脂で濡れた補強材を圧縮する。この動作の間、補助硬化促進装置３８が選択的に作動されてエネルギーをビードモールド４２に通し、そして樹脂の少なくとも部分的な硬化を生じさせることができる。ビードモールド４２の内側の補強材上の樹脂の部分的な硬化は、ビードモールド４２が材料を（例えば任意の所望の断面を有する真っ直ぐな針先に）成形し硬化し、より簡単にノズル２４に通すことを可能にし得る。所望であれば、補強材を切断することに加えて、（例えば、補強材の軸に対してある角度で切断することによって）切断機構４０（又は他の同様の機構）を使用して針先を成形できることに留意されたい。
【００２５】
産業上の利用可能性
[0028]  開示されたシステムは、任意の所望の断面サイズ、形状、長さ、密度、及び／又は強度を有する複合構造物を連続的に製造するために使用されてもよい。複合構造物は、それぞれが共通のマトリックスで被覆されている、同じ又は異なる種類、直径、形状、構造及び構成の任意の数の異なる補強材を含んでもよい。さらに、開示された自動補強材通し器は、簡素化されたリソース節約設定を可能にし得る。次にシステム１０の動作を詳細に記載する。
【００２６】
[0029]  製造イベントの開始時に、所望の構造物１２に関する情報をシステム１０に（例えば、支持体１４及び／又はヘッド１６の動作を調整することを担当する制御装置２２に）ローディングすることができる。この情報は、とりわけ、サイズ（例えば、直径、壁厚、長さ等）、外形（例えば、軌跡）、表面特徴（例えば、隆起部のサイズ、位置、厚さ、長さ；フランジのサイズ、位置、厚さ、長さ；その他）及び仕上げ、接続形状（例：カップリング、Ｔ継手、スプライス等の位置及びサイズ）、位置固有のマトリックス条件、位置固有の補強材条件等を含み得る。代替的に又は追加的に、この情報は、必要に応じて、製造イベントの間、異なる時間に及び／又は連続的にシステム１０にローディングできることに留意されたい。構成要素情報に基づいて、１つ又は複数の異なる補強材及び／又はマトリックスをシステム１０に選択的に導入及び／又は連続的に供給することができる。
【００２７】
[0030]  補強材の導入は、補強材をマトリックス貯留部２６に下向きに通し、次いで存在するいずれかのノズル２４に補強材を通すことによって実行されてもよい。このプロセスは手動で完了させてもよいが、自動補強材通し器３０が設定の間の複雑さ及び／又は時間の消費を低減し得る。上述のように、自動補強材通し器３０は、補強材のルーズな端部を受け入れ、補強材をローラ３２と３４との間で緊張した状態に引っ張り、緊張した補強材を樹脂で少なくとも部分的にコーティングし、補助硬化促進装置３８からの硬化エネルギーに暴露することにより樹脂を硬化させ、次いで得られた針をノズル２４に押し通し得る。いくつかの実施形態では、ビードモールド４２が針を成形するために使用されてもよい。
【００２８】
[0031]  マトリックスの導入は、ヘッド１６内の貯留部２６を充填すること、及び／又はヘッド１６に押出機（図示せず）を結合することを含み得る。次いでヘッド１６を制御装置２２の調整により支持体１４によって移動させ、マトリックスでコーティングされた補強材を対応する定着点１８に対して又はその上に配置させてもよい。次いでヘッド１６内の硬化促進装置２０を選択的に作動させて補強材を取り囲むマトリックスの硬化を引き起こし、それによって補強材を定着点１８に接合することができる。
【００２９】
[0032]  次いで、構成要素情報を使用してシステム１０の動作を制御することができる。例えば、硬化の間に支持体１４がヘッド１６を所望の方法で選択的に移動する間、補強材を（マトリックスと共に）ヘッド１６から引く及び／又は押すことができ、それにより、結果として得られる構造物１２の軸は所望の軌道（例えば、自由空間、非支持型、３−Ｄ軌道）をたどる。別々の補強材がヘッド１６を通して引かれるとき、補強材はノズル２４を通して押される及び／又は引かれ得る。構造物１２が所望の長さまで成長すると、構造物１２は任意の所望の方法でヘッド１６から切り離されても（例えば切断されても）よい。
【００３０】
[0033]  当業者には明らかなように、開示されたシステム及びヘッドに様々な修正及び変更を加えることができる。本明細書の考察並びに開示されたシステム及びヘッドの実施から、他の実施形態が当業者には明らかであろう。明細書及び実施例は例示としてのみ考慮されることを意図しており、真の範囲は以下の特許請求の範囲及びそれらの均等物によって示される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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