【技术实现步骤摘要】
一种角铺设碳纤维/树脂复合材料制品3D打印机及方法
本专利技术属于纤维增强3D打印
,尤其涉及一种角铺设碳纤维/树脂复合材料制品3D打印机及方法。
技术介绍
纤维增强复合材料由于其高比强度、高比模量、耐烧蚀和抗侵蚀等一系列优点在当代制造业中得到普遍认可,已经成为现代工业,尤其是航天航空、国防军事、船舶工业、机器人等领域的一种重要的结构用材,其发展十分迅速。近年来,各种复合材料制造技术应运而生,其中,纤维铺放技术在航天、航空等高性能复合材料零件制造中的应用得到了各界的广泛关注。复合材料纤维铺放成型技术是20世纪70年代作为对纤维缠绕和自动铺带技术的改革而发展起来的一种全自动复合材料加工技术,也是近年来发展最快、效率最高的复合材料自动化成型制造技术之一,具有生产速度较快、产品质量比较稳定、可靠性高等优势。然而,尽管复合材料纤维铺放技术消除了传统复合材料制造工艺中的纤维编织问题,可实现复杂的曲面结构的铺放,但是该工艺必须要有预先定制的模具,而大型模具的制造成本非常昂贵,同时,纤维铺放装备极其复杂,一般需要价格昂贵的电子束或激光作为热源进行固化,这就造成设备本身的制造成本非常高,进一步拉高了纤维铺放工艺所制备的复合材料零件的价格,且纤维铺放工艺只适合规则表面复合材料结构铺放成型,很难实现具有三维复杂结构的复合材料零件的制造,大大阻碍了纤维增强复合材料在更广泛的领域得到应用。目前,人们在纤维增强复合材料的3D打印领域已经进行了深入的研究,已经设计了一些纤维增强复合材料的打印设备,但依旧存在一些问题。例如, ...
【技术保护点】
1.一种角铺设碳纤维/树脂复合材料制品3D打印机,其特征在于:包括加工平台、穿丝板结构、纤维树脂多功能喷头;/n所述加工平台包括升降电机、联轴器、丝杠、蜗轮、蜗杆、推力轴承、升降平台、喷头移动架、推拉电机、加工平台移动架,升降平台通过丝杠与加工平台下层固定,蜗轮安装在推力轴承之间与蜗杆啮合,蜗杆与升降电机连接,丝杆穿过推力轴承,受蜗轮控制,通过电机运转使蜗杆运动,带动蜗轮转动,控制丝杆的升降,进而控制升降平台的升降;/n所述穿丝板结构包括若干单层穿丝板、若干金属连杆、穿丝板传动齿轮、穿丝板电机、裁丝剪,其中,单层穿丝板包括穿丝板上半部分和穿丝板下半部分,穿丝板传动齿轮与第一层穿丝板下半部分啮合,穿丝板电机安装在加工平台上层下表面与穿丝板传动齿轮相对应的位置、可拆卸的裁丝剪安装在工作过程中最上层的穿丝板下半部分上;/n所述纤维树脂多功能喷头包括铺丝喷头、热塑性材料喷头、喷头转换器、加热喷头,其中,热塑性材料喷头通过喷头转换器固定在具有z方向自由度的喷头移动架上,喷头移动架与固定在加工平台移动架上的推拉电机采用螺纹连接,加工平台移动架拥有沿x、y方向移动的自由度,加热喷头在该移动架下方位置 ...
【技术特征摘要】
1.一种角铺设碳纤维/树脂复合材料制品3D打印机,其特征在于:包括加工平台、穿丝板结构、纤维树脂多功能喷头;
所述加工平台包括升降电机、联轴器、丝杠、蜗轮、蜗杆、推力轴承、升降平台、喷头移动架、推拉电机、加工平台移动架,升降平台通过丝杠与加工平台下层固定,蜗轮安装在推力轴承之间与蜗杆啮合,蜗杆与升降电机连接,丝杆穿过推力轴承,受蜗轮控制,通过电机运转使蜗杆运动,带动蜗轮转动,控制丝杆的升降,进而控制升降平台的升降;
所述穿丝板结构包括若干单层穿丝板、若干金属连杆、穿丝板传动齿轮、穿丝板电机、裁丝剪,其中,单层穿丝板包括穿丝板上半部分和穿丝板下半部分,穿丝板传动齿轮与第一层穿丝板下半部分啮合,穿丝板电机安装在加工平台上层下表面与穿丝板传动齿轮相对应的位置、可拆卸的裁丝剪安装在工作过程中最上层的穿丝板下半部分上;
所述纤维树脂多功能喷头包括铺丝喷头、热塑性材料喷头、喷头转换器、加热喷头,其中,热塑性材料喷头通过喷头转换器固定在具有z方向自由度的喷头移动架上,喷头移动架与固定在加工平台移动架上的推拉电机采用螺纹连接,加工平台移动架拥有沿x、y方向移动的自由度,加热喷头在该移动架下方位置支出,铺丝喷头与热塑性材料喷头上分别安装传感器。
2.根据权利要求1所述的一种角铺设碳纤维/树脂复合材料制品3D打印机,其特征在于:所述穿丝板结构的层数由加工工件的大小来决定,越高层的单层穿丝板直径越小,用于加工尺寸较小的工件;越低层的单层穿丝板直径越大,用于加工尺寸较大的工件,当选用高层的单层穿丝板加工小尺寸工件时,添加高度调节圆片来补偿高底层单层穿丝板之间的高度差;每层穿丝板上半部分包括360个位错小孔,每两个相邻的位错小孔相距1°,每层穿丝板下半部分包括540个位错小孔,每两个相邻的位错小孔相距2/3°,第一层穿丝板下半部分安装在加工平台上层中央,每单层穿丝板上半部分通过楔形结构与该层穿丝板下半部分咬合。
3.根据权利要求1所述的一种角铺设碳纤维/树脂复合材料制品3D打印机...
【专利技术属性】
技术研发人员:李晖,郑如昊,陆鹏旭,王文煜,刘洋,任旭辉,闻邦椿,
申请(专利权)人:东北大学,
类型:发明
国别省市:辽宁;21
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