[发明专利]用于通过三维打印形成膜片的系统和方法

说明书

系统、装置和方法涉及使用三维打印技术来制造膜片。

技术领域

概括地说，本申请涉及用于利用三维打印机来制造膜片的系统和方法。

背景技术

用于工业的以及其它类型的阀的许多致动器包括膜片，以对致动器或阀内部的压力变化进行感测和/或反应，以便对阀进行控制。膜片会随时间和/或使用周期而磨损，并且可能需要改变或替换。另外，有时可能期望将膜片从一种类型改变为不同的类型。在任一情况下，改变或修复膜片需要将致动器和/或阀分开，这使得阀在某个时间段内无法操作。

许多阀安装在工业过程系统中，其中需要使停工时间(down time)最小化。因此，使阀不可操作的对阀的维护(例如，更换膜片)通常需要尽可能迅速地执行，从而使阀(并且因此使相关联的过程系统)的停机时间最小化。然而，用于制造膜片的常规工艺(例如，成型(molding)、形成或包覆成型(over-molding))在生产第一膜片之前通常具有昂贵的加工和长的交付时间要求。因此，当计划和实现对工业过程线中的阀的维护(其可能包括更换致动器膜片)时，在拆卸致动器之前已选择、订购膜片并使膜片可用通常是必要的。

可惜的是，并非总是可能有用于获得膜片的必要交付时间。例如，如果阀致动器在计划的维护关闭之前意外地需要新的膜片，或者如果需要只有在拆卸了致动器之后才能安装非标准膜片意外地变得显而易见，则可能由于获得期望膜片的长的交付时间而没有足够的时间来获得所需要的膜片。在这种情况下，具有获得膜片(并且特别是非标准膜片)而不必等待当前在工业中标准的加工和交付时间的方法将是令人期望的。

发明内容

在一些布置中，本公开内容提供了涉及使用三维(3D)打印技术或类似的添加制造技术来制造膜片的系统、装置和方法。

根据本公开内容的一些方面，一种制造用于致动器中的膜片的方法包括：利用三维打印机来形成膜片的至少一部分。可以利用三维打印机来形成整个膜片，或者可以利用三维打印机来形成膜片的一部分。这具有以下优势：能够快速地形成膜片并减小或甚至消除用于获得膜片的延长的交付时间和/或减小用于生产膜片的加工成本。通过显著地减少用于生产膜片(并且特别是非标准膜片)的等待时间和花费，该方法在研究、开发、生产和维护阶段中会是有用的。

在一些布置中，在制造膜片时可以同时打印两个或多种材料。以此方式，可以打印纯第一材料，可以打印纯第二材料，或者可以打印第一材料和第二材料的梯度。类似地，如果打印三个或更多种材料，则可以纯打印这些材料中的任意一种材料和/或可以打印这些材料中的任何两种或更多种材料的各种梯度组合。第一材料可以具有较高的柔性和较低的拉伸强度，类似于橡胶，并且第二材料可以具有较高的拉伸强度和较低的柔性，类似于织物。第一材料可以具有第一弹性，并且第二材料可以具有与第一弹性不同的第二弹性。在打印过程期间，可以在微观尺度上将材料熔合并固化在一起。这可以允许相对快速地并且不昂贵地制造几乎无限种类的材料和/或结构的膜片。

在一些布置中，可以在几何上进行设计并且引入基础结构。这可以例如用于在宏观级别上使膜片的柔性和/或强度特性最大化。这还可以允许相对快速地并且不昂贵地制造几乎无限种类的机械特性的膜片。

根据一些方面，一种用于制造用于致动器的柔性膜片的系统可以包括：三维打印机；以及柔性膜片的三维模型以用于由3D打印机访问，以使得3D打印机能够通过3D模型来制造柔性膜片。在一些布置中，3D打印机能够使用两个或更多种材料进行打印。例如，3D打印机可以包括两个或更多个打印盒。每个打印盒可以包含不同的材料。每种材料可以向柔性膜片提供不同的机械特性。以此方式，该系统能够制造在不同区域中具有不同的材料和/或机械属性的柔性膜片。

这些方面中的任何一个或多个方面可以与通过对附图和以下描述的详细检验而显而易见的其它方面和/或另外的方面、布置、特征和/或技术效果中的任何一个或多个进行组合。

附图说明

图1是根据本公开内容的一方面的方法的流程图；