使用材料挤出增材制造创建具有局部磁性能的部件的方法与流程

背景技术：

1、为了创建具有局部磁性能的部件，可以使用各种工艺将磁体嵌入部件中。例如，可以使用嵌件成型工艺，其中，将部件在未磁化部件上注射成型，该未磁化部件在成型后被磁化。然而，由于在注射成型工艺期间需要将磁体保持在注射成型的空腔中的适当位置，该工艺可能会变得复杂。在另一个实例中，部件可以成型为包括空腔，或者可以切除部件的一部分以制造用于容纳磁体的空腔。在插入磁体后，空腔被胶合在组件上的块件覆盖。然而，这一工艺会产生切割线和胶水残留物。

2、另一种开发用于将磁体嵌入部件中的工艺是挤出增材制造。挤出增材制造是一种通过将材料(通常以聚合物丝的形式)沉积在支撑床上的连续层中来形成三维部件的技术。该聚合物穿过安装在打印头上的挤出机的机筒。机筒通常被加热以降低聚合物丝的粘度，使聚合物丝充分流动以沉积到支撑床上。打印头和支撑床相对于彼此移动以沉积材料层。包括挤出机机筒或模块加热器的打印头组件可以由多种材料形成，包括磁性金属或金属合金。

3、在打印三维部件时，可以暂停打印工艺以集成或嵌入磁体。然而，当挤出筒由磁性材料形成时，磁体可能会干扰挤出工艺，从而降低打印质量或阻止打印完成。此外，根据所使用的打印温度，打印工艺可能导致嵌入部件中的磁体的磁性能衰减。

4、因此，虽然用磁体制造三维部件的现行方法是有效的，但在提供使用材料挤出增材制造来创建具有局部磁性能的部件的方法和系统方面仍有改进的空间。

技术实现思路

1、根据各个方面，本公开涉及一种为车辆创建具有局部磁性能的部件的方法。该方法包括通过将第一多个连续层沉积到支撑床上来形成三维部件的第一部分。三维部件的第一部分限定空腔。该方法还包括将磁体插入空腔中以及将盖件插入空腔中的磁体上。该方法还包括通过将第二多个连续层沉积到三维部件的第一部分和盖件上来形成三维部件的第二部分。

2、在实施例中，该方法包括将磁体至少部分地封装在盖件中以及将至少部分地被盖件封装的磁体插入空腔中。

3、在上述实施例的任一实施例中，将第一多个连续层沉积到支撑床上包括，沉积从挤出筒挤出的聚合物。此外，将第二多个连续层沉积到支撑床上包括，沉积从挤出筒挤出的聚合物。在另外的实施例中，该方法包括在将盖件插入空腔中的磁体上之前形成盖件。在另外的实施例中，该方法包括通过将第三多个连续层沉积到支撑床上而与三维部件的第一部分同时形成盖件。在上述实施例的任一实施例中，该方法包括将磁体插入空腔的具有第一宽度的第一部分中以及将盖件插入空腔的具有第二宽度的第二部分中。

4、在上述实施例的任一实施例中，该方法包括使用成型工艺预成型盖件。

5、在上述实施例的任一实施例中，该方法包括形成支撑件以及在支撑件上形成三维部件的第一部分。

6、根据各个方面，本公开涉及一种用于车辆的具有局部磁性能的三维部件。该三维部件包括由第一多个连续沉积的层形成的三维部件的第一部分。三维部件的第一部分限定空腔，并且磁体插入该空腔中。盖件设置在空腔中的磁体上。此外，三维部件的第二部分由设置在三维部件的第一部分和盖件上的第二多个连续沉积层形成。

7、在实施例中，磁体是永磁体，其包括选自以下材料中的一种或多种的材料：铁氧体、磁体矿、磁石、钴、镍、钆、碳酸钡/锶陶瓷、铝镍钴合金、钐钴合金、钕铁硼合金和镁铝合金。

8、在上述实施例的任一实施例中，第一多个连续层和第二多个层由聚合物丝形成。在进一步的实施例中，聚合物丝包括选自以下聚合物中的一种或多种的聚合物：聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯二醇、热塑性弹性体、热塑性聚氨酯、高抗冲聚苯乙烯、聚乙烯醇缩醛、聚碳酸酯、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共混物、热塑性共聚酯、聚醚酰亚胺和聚醚醚酮。

9、在上述实施例的任一实施例中，盖件由表现出在0.1w/m*k至0.45w/m*k范围内的热导率k的材料形成。

10、在上述实施例的任一实施例中，盖件由第三多个连续层形成，该第三多个连续层由聚合物丝形成。在进一步的实施例中，聚合物丝包括选自以下聚合物中的一种或多种的聚合物：聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚醚酮、聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。

11、在上述实施例的任一实施例中，盖件至少部分地封装磁体。

12、根据各个方面，本公开涉及一种用于创建用于车辆中的具有局部磁性能的三维部件的系统。该三维部件包括由该部件的第一部分限定的空腔、设置在空腔中的磁体，设置在磁体上的盖件，和设置在三维部件的第一部分和盖件上的三维部件的第二部分。该系统包括计算机。另外，计算机包括处理器和存储器。处理器被配置为执行存储在存储器中的指令以访问存储在存储器中的关于以下一项或多项的信息：选定的磁体，该信息包括选定的磁体的退磁温度、选定的磁体的磁场强度、用于打印部件的三维打印机中的挤出筒的工作温度和挤出筒材料。处理器还被配置为执行指令以确定挤出筒材料是否是铁磁性的，并且基于用于形成盖件的聚合物的传热系数来计算选定的磁体与挤出筒之间的第一最小间隙以防止选定的磁体退磁。另外，处理器还被配置为执行指令以确定选定的磁体和挤出筒之间的第二最小间隙以防止磁体和挤出筒之间的磁干扰。此外，处理器被配置为执行指令以确定在打印期间沉积在磁体和挤出筒之间的盖件的最小厚度。最小厚度等于第一最小间隙和第二最小间隙中的较大者。

13、在上述实施例中，处理器还被配置为选择空腔的深度并且创建由三维打印机执行的指令以打印限定空腔的部分。

技术特征：

1.一种为车辆创建具有局部磁性能的部件的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述磁体至少部分地封装在所述盖件中，并将至少部分地被所述盖件封装的所述磁体插入所述空腔中。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，将第一多个连续层沉积到所述支撑床上包括沉积从挤出筒挤出的聚合物。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，将第二多个连续层沉积到所述支撑床上包括沉积从所述挤出筒挤出的所述聚合物。

5.根据权利要求3所述的方法，还包括在将所述盖件插入所述空腔中的所述磁体上之前形成所述盖件。

6.根据权利要求3所述的方法，还包括将第三多个连续层沉积到所述支撑床上，以与所述三维部件的所述第一部分同时形成所述盖件。

7.根据权利要求3所述的方法，还包括：将所述磁体插入所述空腔的具有第一宽度的第一部分中；以及将所述盖件插入所述空腔的具有第二宽度的第二部分中。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括使用成型工艺预成型所述盖件。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括形成支撑件以及在所述支撑件上形成所述三维部件的所述第一部分。

10.一种用于车辆的具有局部磁性能的三维部件，包括：

技术总结一种三维部件以及一种用于创建三维部件的方法和系统。该三维部件包括由第一多个连续沉积层形成的三维部件的第一部分，在三维部件的第一部分中限定有空腔。磁体插入该空腔中，并且盖件设置在空腔中的磁体上。另外，该三维部件的第二部分由沉积在三维部件的第一部分和盖件上的第二多个连续沉积层形成。技术研发人员：R·内德赫德,王其桂,J·哈里斯,S·唐受保护的技术使用者：通用汽车环球科技运作有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9