用于加强结构组件的制造方法及制造工具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于用于加强结构组件的一种制造方法及一种制造工具，特别是使用添加层制造技术(ALM)及/或添加制造技术(AM)进程。
【背景技术】
[0002]添加层制造技术(ALM)可被使用在以数字模型数据而建立三维固态物件的进程中。添加层制造技术(ALM)采用一种添加进程，其中材料层被依序建立成不同的形状。添加层制造技术(ALM)目前被使用于原型及分布式的制造技术，在工程，建築，工業設計，汽車行業和航空航天等产业具有多种应用。
[0003]例如，德国专利第DE102009034566A1号揭露用于制造一燃料箱而采用一生成层制造进程的一种方法。
[0004]目前，由合成或塑胶材料通过添加层制造技术(ALM)进程制造的组成部件及组件具有耐用性、刚性及结构强度的限制。具体的组件需要具有(由于应用区域的预期)抗性增加使操作负载不会失效，例如飞行器或航天器的结构组件具有机械要求，其通常比传统添加层制造技术(ALM)还高。
[0005]在现有技术的一些方法中，如欧洲专利第EP2061643B1号，有关一种制造复合材料的方法，包括生长二层或多层加强原位；及在生长下一层之前浸泡具有基体的各层。所述方法可被使用如添加层制造技术，以形成具有所需的形状及物理特性的组件。
[0006]PCT专利第W02013/136096A1号揭露一种添加制造方法，其包括沉积一生产材料以形成以第一生产层，进行一熔合操作在所述第一生产层形成加强区域，及在另一生产层沉积及承接一熔合操作，整体形成具有加强区域的一个多层产物。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供解决方案，通过添加制造进程改善制造结构组件的稳定性、耐用性、刚性及/或强度。
[0008]实现上述目的是通过一种具有权利要求1的特征且用于加强结构组件的制造方法，及一种具有权利要求9的特征且用于加强结构组件的制造工具。
[0009]本发明的第一个方案是关于一种用于加强结构组件的制造方法，所述制造方法包含步骤:提供一加强结构，其包括一第一材料；及将所述加强结构嵌入一包装基体内，所述包装基体包括使用添加层制造技术(ALM)的一第二材料。
[0010]根据本发明的第二个方案，是通过本发明的第一个方案的方法制造一种加强结构组件。
[0011]本发明的第三个方案是关于一种用于加强结构组件的制造工具，所述制造工具包括一定位组件，包括一夹具，用于夹持一加强结构，其包含一第一材料；及一添加层制造技术(ALM)的机械手臂，被配置用以将一被夹持在所述夹具中的加强结构嵌入一包装基体中，所述包装基体包含一第二材料。
[0012]本发明基于在一加强结构的顶部上使用添加层制造技术(ALM)或添加制造技术(AM)的想法，作为添加层制造技术(ALM)制造组件的架构。所述加强结构提供机械性能，与使用添加层制造技术(ALM)进程的材料不同，通过建立内部或外部架构的加强部分，因而结合及整合不同材料及结构的优点。
[0013]通过所述制造方法可是实现数个优点。通过整合其他材料的加强结构，如金属、陶瓷或纤维材料，纯塑料的被局限性能可以克服。关于重量、刚性、耐久性、强度、滥用负载抵抗力、碰撞负载抵抗力及类似特性的灵活性可被提高。
[0014]特别地，多材料的部件可能会使用额外的负载路径以建立容忍损害的结构。另外，预应力的结构可被制造而改善结构性能，类似于预应力混凝土结构。利用启动第二负载路径通过加强结构可建立承受操作负载而不失效的结构。
[0015]根据所述方法的一实施例，所述添加层制造技术(ALM)是采用粉末床技术。可替换地，所述添加层制造技术(ALM)可采用焊线馈送技术。
[0016]根据所述方法的另一实施例，所述制造方法另包含:使用所述添加层制造技术(ALM)制造所述加强结构。
[0017]根据所述方法的另一实施例，所述第一材料包含钢、聚合物及复合纤维材料中的一种或其组合。
[0018]根据所述方法的另一实施例，所述第二材料包含塑胶及陶瓷中的一种或其组合。
[0019]根据所述方法的另一实施例，所述将所述加强结构嵌入一包装基体内的步骤，包含步骤:在自由空间中旋转所述加强结构，使所述加强结构的一表面大致定向为水平；及在所述加强结构的水平定向的表面的顶部上进行所述添加层制造技术。
[0020]对于添加支持结构限制在制造组件形状加工自由度，所述制造方法独立于添加层制造技术(ALM)的限制及需求。当建立添加层制造技术(ALM)材料层时，不必再考虑重力的作用。组件的任何形态、形状或尺寸没有分离支持结构地使用添加层制造技术(ALM)建立。特别地，混合材料的仿生结构利用所提出的制造方法有益地被建立。
[0021]根据所述制造工具的一实施例，所述定位组件被设置在自由空间中，以旋转所述被夹持的加强结构，使所述加强结构的一表面大致为水平定向；且所述添加层制造技术(ALM)的机械手臂被配置用以在所述加强结构的水平定向的表面的顶部上进行所述添加层制造技术(ALM)。
【附图说明】
[0022]本发明将参照附图中描述的示例性实施例进行更详细的说明。
[0023]附图提供进一步理解本发明并且并入说明书而构成一部分。【附图说明】本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。本发明的其它实施例及许多本发明预期的优点通过参考以下详细描述，将容易地认识而获得更好地理解。附图中的元件相对于彼此不一定按比例绘示。对应相似部分以相同的标号表示。
[0024]图1是根据本发明一实施例的制造工具的示意图。
[0025]图2是一添加剂层制造装置的示意图。
[0026]图3是另一添加剂层制造装置的示意图。
[0027]图4是根据本发明另一实施例的加强结构组件的示意图。
[0028]图5是根据本发明另一实施例的加强结构组件的示意图。
[0029]图6是根据本发明另一实施例的加强结构组件的示意图。
[0030]图7是根据本发明另一实施例用于加强结构组件的加强架构的示意图。
[0031]图8是根据本发明又一实施例的制造工具的示意图。
[0032]图9是根据本发明再一实施例用于加强结构组件的的制造方法的示意图。
[0033]参考图号及标示列表:
[0034]10制造工具
[0035]11机械手臂
[0036]12 夹具
[0037]13工具台
[0038]14定位组件
[0039]15加强结构
[0040]20加强结构组件
[0041]25加强结构组件
[0042]30加强结构组件
[0043]35加强结构
[0044]40粉末床维修站
[0045]41激光器
[0046]42激光束
[0047]43偏转装置
[0048]44粉末床容器
[0049]45粉末进料辊
[0050]46粉末进料盒
[0051]47粉末进料盒
[0052]50焊线馈送站
[0053]51焊线导线装置
[0054]52 焊线
[0055]53堆积台
[0056]60制造工具
[0057]61工具站
[0058]62定位装置
[0059]63 夹具
[0060]64机械手臂
[0061]M 方法
[0062]Ml方法步骤
[0063]M2方法步骤
[0064]M2a方法步骤
[0065]M2b方法步骤
【具体实施方式】
[0066]在附图中，除非另有说明，相同的标号表示相同的功能或相似的部件。任何方向用语，如顶、底、左、右、上、下、水平、垂直、后、前，及类似的用语，仅仅为了说明目的，而非用于限定如附图中所示具体安排的实施例。
[0067]尽管具体实施例已被说明和描述，但本领域普通技术人员，各种替代及/或等同实施方式可代替所示的特定实施例，并且描述在不脱离本主旨的范围内的技术人员可以理解的发明。一般而言，本申请包含本文所讨论的具体实施例的任何修改或变更。
[0068]游离形式的制造技术(Free form fabricat1n, FFF)，直接制造技术(directmanufacturing, DM)和添加制造技术(additive manufacturing, AM)属于层制造技术(layer manufacturing, LM)的一般分层结构。这些方法被用于利用顺序建立的材料层形成一个三维固态物体。在以下的说明中，任何这样的程序，如添加层制造技术(ALM)并不丧失一般性。添加层制造技术(ALM)通常包含选择性地利用层沉积材料层，选择性地熔化或固化所述材料，并移除多余的材料，如果需要的话。
[0069]如图1