3D-ПЕЧАТЬ АРМИРУЮЩИМИ ВОЛОКНАМИ

1. Трехмерный принтер (300) для аддитивного производства детали (700), причем трехмерный принтер (300) содержит
сборочную платформу (100) для поддержки изготавливаемой детали (700); и
печатающую головку (500), включающую в себя или соединенную с источником нити волокнистого композита, загруженным нитью (800) волокнистого композита, предварительно пропитанной термопластиком , включающей в себя одну или более неэластичных продольно ориентированных прядей волокон, проходящих внутри термопластичного матричного материала нити (800);
при этом печатающая головка (500) включает в себя
первую зону (1) обогрева между источником нити волокнистого композита и нагреваемым соплом (2), при этом первая зона (1) обогрева выполнена с возможностью нагревания при помощи первого нагревателя выше температуры плавления термопластичного матричного материала для предварительного нагрева предварительно пропитанной нити (800) волокнистого композита;
консолидирующий элемент (9), расположенный после нагреваемого сопла (2), для приложения консолидирующей силы и/или силы прессования к нити (800) волокнистого композита с целью прикрепления нити (800) волокнистого композита к делали (700), причем консолидирующий элемент (9) расположен напротив по меньшей мере одного из сборочной платформы и предварительно напечатанных структур детали, причем нагреваемое сопло (2), выполненное с возможностью нагрева при помощи второго нагревателя, по меньшей мере, до температуры плавления матричного материала для нагрева нити (800) волокнистого композита;
устройство (4) передачи нити для передачи нити (800) волокнистого композита, включающей в себя одну или более неэластичных продольно ориентированных прядей волокон, через первую зону (1) обогрева в нагреваемое сопло (2) с выбранной скоростью подачи;
холодную зону (6) подачи между устройством (4) передачи нити и первой зоной (1) обогрева для поддержания температуры нити (800) волокнистого композита ниже температуры плавления матричного материала;
ненагреваемую зону (7) теплового разрыва между первой зоной (1) обогрева и нагреваемым соплом (2) для создания температурного зазора между первой зоной (1) обогрева и нагреваемым соплом (2);
причем трехмерный принтер (300) содержит множество исполнительных механизмов для перемещения, по меньшей мере, печатающей головки (500), включающей в себя консолидирующий элемент (9), относительно сборочной платформы (100) по трем степеням свободы.
2. Трехмерный принтер по п. 1, в котором
печатающая головка (500), включающая в себя консолидирующий элемент (9), выполнена с возможностью перемещения вокруг его выбранных осей;
печатающая головка (500), включающая в себя консолидирующий элемент (9), выполнена с возможностью вращения по выбранным направлениям вращения;
сборочная платформа (100) выполнена с возможностью перемещения вокруг его выбранных осей; и/или
сборочная платформа (100) выполнена с возможностью вращения по выбранным направлениям вращения.
3. Трехмерный принтер по п.1 или 2, который дополнительно содержит контроллер (200), функционально связанный с первым и вторым нагревателями, устройство (4) передачи нити, печатающую головку (500), включающую в себя консолидирующий элемент (9) и множество исполнительных механизмов, причем контроллер (200) выполнен с возможностью выполнять инструкции, которые вызывают экструзию композитной нити (800) для формирования детали (700).
4. Трехмерный принтер по пп.1, 2 или 3, который дополнительно включает в себя
устройство передачи полимера, выполненное с возможностью подачи полимерной нити в сопло для экструзии полимера;
нагреватель полимера, выполненный с возможностью нагревания полимерной нити до температуры, превышающей температуру плавления полимера;
при этом сопло для экструзии полимера выполнено с возможностью экструзии полимерной нити для формирования детали.
5. Трехмерный принтер по любому из предыдущих пунктов, который дополнительно включает в себя
устройство передачи материала поддержки, выполненное с возможностью подачи материала поддержки в сопло для экструзии материала поддержки;
нагреватель материала поддержки, выполненный с возможностью нагревания материала поддержки до температуры, которая выше температуры плавления материала поддержки;
причем сопло для экструзии материала поддержки выполнено с возможностью экструзии нити материала поддержки, для формирования опорной структуры для части (700).
6. Трехмерный принтер по любому из предшествующих пунктов, в котором контроллер (200) выполняет инструкции, которые осуществляют аддитивное изготовление слоистой структуры материала поддержки, полимера и композитной нити (800).
7. Способ аддитивного изготовления детали, включающий в себя этапы:
подачи нити волокнистого композита предварительно пропитанной термопластиком, включающей в себя одну или более неэластичных продольно ориентированных прядей волокон, проходящих внутри термопластичного матричного материала нити.
поддержки изготавливаемой детали на сборочной платформе;
предварительного обогрева предварительно пропитанной нити волокнистого композита в первой зоне (1) обогрева между источником нити волокнистого композита и нагреваемым соплом (2), при этом температура первой зоны (1) обогрева устанавливается выше температуры плавления термопластичного матричного материала;
обогрева нити волокнистого композита в нагреваемом сопле (2), причем температура нагреваемого сопла устанавливается выше температуры плавления матричного материала;
воздействия посредством консолидирующего элемента (9), прикрепленного к нагреваемому соплу (2), на нить (800) волокнистого композита консолидирующей силы и/или силы прессования для прикрепления нити (800) волокнистого композита к делали (700);
перемещения посредством множества исполнительных механизмов печатающей головки (500), включающей в себя консолидирующий элемент (9), относительно сборочной платформы по трем степеням свободы;
передачи нити волокнистого композита, содержащей одну или более неэластичных продольно ориентированных прядей волокон, через первую зону (1) обогрева в нагреваемое сопло (2) с выбранной скоростью подачи;
поддержания температуры ниже температуры плавления матричного материала в холодной зоне (6) подачи, проходящей между устройством (4) передачи нити и первой зоной (1) обогрева;
прерывания обогрева нити (800) волокнистого композита в ненагреваемой зоне (7) теплового разрыва между первой зоной (1) обогрева и нагреваемым соплом (2) для создания температурного зазора между первой зоной (1) обогрева и нагреваемым соплом (2).
8. Способ по п. 7, включающий в себя осуществление экструзии композитной нити для формирования детали.
9. Способ по п. 7 или 8, включающий в себя экструзию полимерной нити с помощью сопла для экструзии полимера для формирования детали.
10. Способ по п. 7, 8 или 9, включающий в себя экструзию материала поддержки посредством сопла для экструзии материала поддержки для формирования детали.
11. Способ по любому из пп. 7-10, включающий в себя выполнение аддитивного изготовления слоистой структуры из материала поддержки, полимера и композитной нити.
12. Способ по любому из пп. 7-11, включающий в себя выполнение аддитивного изготовления слоистой структуры из материала поддержки, полимера и композитной нити путем изменения толщины слоев материала поддержки, полимерного материала и материала из композитного волокна.
13. Способ по любому из пп. 7-12, включающий в себя выполнение аддитивного изготовления произвольно расположенной трехмерной структуры из материала поддержки, полимера и композитной нити.
14. Способ по любому из пп. 7-13, включающий в себя выполнение аддитивного изготовления произвольно расположенной трехмерной структуры из материала поддержки, полимера и композитной нити, причем структура имеет выбранные толщины областей материала поддержки, полимерного материала и материала из композитного волокна.
15. Трехмерный принтер по любому из предшествующих пп. 1-6 или способ по любому из предыдущих пунктов 7-14, где прижимающий элемент (9) представляет собой прижимающий фланец (9).