[发明专利]用于移动增材制造的方法和设备

说明书

用于移动增材制造的方法和设备。方法包括移动和自动化处理设备的利用。移动增材制造设备可执行表面处理，其改变现有道路表面的拓扑结构。其他示例可包括处理尺寸上大的层，其可联结在一起以创建具有三维形状的大型件。被称为Addibot的移动增材制造设备经配置包括驱动系统，其可操作以沿表面移动该设备。Addibot可在不具有物理系绳的情况下起作用。Addibot可包括导航系统，除其他功能以外，该导航系统可确定Addibot的当前位置和当使Addibot移动时所述Addibot将行进的或者在移动时其正在行进的当前方位或方向。

相关申请的交叉引用

该申请要求于2014年6月20日提交并题为“用于移动增材制造的方法和设备(METHODS AND APPARATUS FOR MOBILE ADDITIVE MANUFACTURING)”的美国非临时专利申请S/N 14/310,443的优先权。该申请还要求作为非临时转换于2013年6月23日提交的美国临时申请S/N 61/838,302的优先权。该申请要求于2014年6月20日提交并题为“用于高级结构和道路的移动增材制造的方法和设备(METHODS AND APPARATUS FOR MOBILE ADDITIVEMANUFACTURING OF ADVANCED STRUCTURES AND ROADWAYS)”的美国非临时专利申请S/N14/310,556的优先权。

发明领域

本公开涉及支持移动增材材料处理的方法和设备。机器人和人类控制的移动性可与增材制造技术组合，所述增材制造技术“打印”材料或经过相当长的距离将材料附加地递送到具体位置。方法和设备可应用于高级建筑结构和道路的制造。

发明背景

用于材料制造的一类已知的方法可被分类为增材制造。可以以在空间中的目标位置中在材料中沉积或锁定的方式处理各种形式的材料，包括固体形式、粉末形式、凝胶形式、气体形式或液体形式。

许多技术可用于执行增材制造。在挤出工艺中，通过可在工作区上方移动的挤出头控制为导线或细丝形式的材料。多个挤出头和挤出材料的使用可允许形成永久的和暂时的结构。通过在层中或在区域中构建挤出的材料，可在三个维度中形成复杂形状。然而，该技术受到工作空间大小的限制—所述头或多个头在平面的两个维度中移动的能力，并且还受到所述头相对于平面支撑结构垂直移动的能力的大小的限制。可存在关于该形式的增材制造的许多变型。

一类不同的增材制造可被分类为立体平板印刷。在该类中，光源或热源用于在空间中转化材料。在一些立体平板印刷实现中，工作支撑平面被浸没在光活性或热活性液体中，并且激光或其他光源或热源在支撑结构和液体的顶部水平面之间的液体的薄表面层上进行光栅化。通过将支撑结构向下平移一层深入到液体中，液体的流态性质在工作表面或先前处理过的层的上方重新形成新的未反应材料的薄层。

立体平板印刷的版本还可与粉末形成的起始材料一起作用。粉末可被成形为薄层并然后在空间上被限定。激光可用于将所述层的部分转化为固化材料。在其他示例中，例如，诸如电子束的其他能量源可用于转化粉末。可通过这些处理技术将包括金属、绝缘体和塑料的各种材料成形为三维形状。

当打印头用于使材料在粉末上沉积时，出现不同类型的处理。沉积物可与粉末进行化学反应，或者可以是粘合剂，其将粉末固结到粘合位置中。高分辨率打印技术的普及可使得该类型的增材制造工艺为成本有效的。

所述领域通过被实践几十年的增材制造的版本建立，并随着被快速定义的新技术和材料浮现。所述技术可当前受到可被生产的对象的维度的限制。相应地，可期望的是可允许增材制造技术和设备独立移动的开发方法和设备。

发明概述

相应地，本公开提供用于允许移动增材制造的方法和设备的描述。在一些示例中，移动增材制造设备可以以独立方式或自动化方式起作用。执行移动增材制造的设备可被称为Addibot(增材机器人)。