一种螺杆挤出连续纤维复合材料3D打印装置及方法制造方法及图纸

一种螺杆挤出连续纤维复合材料3D打印装置及方法，直接利用单螺杆挤出热塑性粒料或丝材作为复合材料基体，以连续纤维作为增强体，通过层层堆积成形复合材料样件，基体材料可以突破传统3D打印丝材的限制，既可以采用传统的3D打印丝材，又可以采用粒料实现基体材料的任意组合，扩展基体材料体系，采用螺杆挤出的方式能同时通过加热以及螺杆剪切作用改善熔融树脂的流变特性，另外螺杆挤出时内部会产生较高的压力，因此可通过以上方式优化树脂浸渍纤维束的程度，获得良好的界面结合性能实现高性能复合材料的制造，该发明专利技术既继承了目前连续纤维3D打印工艺的优点，同时又推动了该新兴工艺真正走向工业化应用的进程，对于促进复合材料的长远发展具有重要意义。

A 3D printing device and method for screw extruding continuous fiber composite material

Continuous fiber composite material 3D printing device and method of screw extrusion directly by single screw extrusion of thermoplastic material or wire as matrix material, with continuous fiber as reinforcement, through the accumulation of forming composite samples, the matrix material can break through the traditional 3D printing wire limit, can use 3D printing of silk the traditional material, and can be used for any combination of granular matrix material, extended system matrix material, rheological characteristics by screw extrusion can also through heating and shear effect to improve the molten resin, and internal screw extrusion will produce high pressure, so it can be through the above optimization of resin impregnated fiber bundles degree and obtain good interfacial properties of manufacturing high performance composite materials, the invention not only inherits the continuous fiber 3D. The advantages of the printing process also push the new technology to the industrial application process, which is of great significance for promoting the long-term development of composite materials.

【技术实现步骤摘要】
一种螺杆挤出连续纤维复合材料3D打印装置及方法
本专利技术涉及连续纤维增强复合材料3D打印，具体涉及一种螺杆挤出连续纤维复合材料3D打印装置及方法。
技术介绍
纤维增强树脂基复合材料具有比重小、高强度、高模量等优异特性，目前已被广泛应用于各个领域，长时间以来开展了大量针对复合材料成形工艺的研究，形成了一系列相对较成熟的制造技术，主要有热压成型、缠绕成型、铺放成型、RTM成型等，以上传统的成形工艺对于推动复合材料的逐步发展与应用起到了十分重要的作用，但长时间以来一直存在一些共性的缺点与不足无法克服，大部分工艺都需要专用的模具，成形过程往往比较复杂使得加工成本比较高，且很难实现复杂结构件的快速制造，大大限制了纤维增强树脂基复合材料的应用范围，因此，探索开发新的成形工艺以解决传统方式的不足，实现复合材料低成本高效快速制造，是推动复合材料在将来更为广泛应用的关键。复合材料3D打印技术是将3D打印技术应用于复合材料成型过程中的一种新兴技术，采用层层累加的原理制造复合材料，继承了3D打印技术无模自由成形的优势，是一种能有效克服传统复合材料成形工艺缺点的创新型技术，得到了越来越多的关注与研究，形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺杆挤出连续纤维复合材料3D打印装置，包括步进电机(16)，其特征在于：步进电机(16)的输出轴通过依次减速器(15)、联轴器(14)与螺杆(1)输入轴端连接，减速器(15)通过一个支架(17)固定在Z轴升降台(18)的一端，螺杆(1)输入轴通过角接触球轴承(11)和螺筒(2)连接，角接触球轴承(11)通过轴承螺帽(12)紧固在螺杆(1)上，轴承螺帽(12)外侧设有轴承端盖(13)，轴承端盖(13)和螺筒(2)端头连接，螺杆(1)从输入端起，依次由送料段(28)、压缩段(29)、计量段(30)组成，送料段(28)对应的螺筒(2)的正下方设有散热扇(32)，送料段(28)对应的螺筒(2)通过...

【技术特征摘要】
1.一种螺杆挤出连续纤维复合材料3D打印装置，包括步进电机(16)，其特征在于：步进电机(16)的输出轴通过依次减速器(15)、联轴器(14)与螺杆(1)输入轴端连接，减速器(15)通过一个支架(17)固定在Z轴升降台(18)的一端，螺杆(1)输入轴通过角接触球轴承(11)和螺筒(2)连接，角接触球轴承(11)通过轴承螺帽(12)紧固在螺杆(1)上，轴承螺帽(12)外侧设有轴承端盖(13)，轴承端盖(13)和螺筒(2)端头连接，螺杆(1)从输入端起，依次由送料段(28)、压缩段(29)、计量段(30)组成，送料段(28)对应的螺筒(2)的正下方设有散热扇(32)，送料段(28)对应的螺筒(2)通过另一个支架(17)固定在Z轴升降台(18)的另一端，压缩段(29)、计量段(30)对应的螺筒(2)外圈固定有压缩段弹簧加热圈(3)、计量段弹簧加热圈(4)，压缩段(29)、计量段(30)对应的螺筒(2)内固定有第一温度传感器(5)、第二温度传感器(6)，螺筒(2)末端和纤维浸渍机头(19)的树脂输入端通过螺纹连接，纤维浸渍机头(19)的纤维输入端和纤维导管(20)连接，纤维浸渍机头(19)的输出端和3D打印头(23)连接，纤维浸渍机头(19)通过螺纹连接有测量纤维浸渍机头(19)内部压力的压力传感器(25)；送料段(28)对应的螺筒(2)设有粒料输入口(31)和丝材输入口(35)，当采用粒料进行打印时，粒料输入口(31)上表面和料斗支架(8)连接，料斗支架(8)和料斗(7)连接，此时丝材输入口(35)利用第三螺栓(34)封死；当采用丝材进行打印时，粒料输入口(31)利用挡板(36)封死，第三螺栓(34)拧出打开丝材输入口(35)。2.一种螺杆挤出连续纤维复合材料3D打印装置的打印方法，其特征在于，包括以下步骤：1)当采用粒料进行打印时，树脂粒料(26)放置于料斗(7)中，树脂粒料(26)是单种热塑性树脂，或是多种热塑性树脂的混合，粒料在重力作用下通过粒料输入口(31)进入螺杆送料段(28)；当采用丝材进行打印时，粒料输入口(31)利用挡板(36)封死，第三螺栓(34)拧出打开丝材输入口(35)，热塑性树脂丝材(39)在送丝电机(37)作用下，经过丝材输入口(35)直接输入到螺杆压缩段(29)起始端；2)步进电机(16)运行，经过减速器(15)、联轴器(14)带动螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘腾飞，朱兴隆，于慧莉，
申请(专利权)人：陕西斐帛科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61