【技术实现步骤摘要】
可控偏置连续纤维增强复合材料的直写3D打印装置及方法
本专利技术涉及3D打印
，具体涉及一种可控偏置连续纤维增强复合材料的直写3D打印装置及方法。
技术介绍
近年来，随着3D打印技术的发展成熟，相应的制成品在力学性能和其他功能特性上均有显著提升。在此基础上，人们希望打印结构既能具有一定的力学强度和刚度，也能具有特定的智能特性。这种结构在航天(例如可控变形的桁架结构)、智能机器人、力学超材料等领域都将具有巨大的潜在应用价值。为了实现这一目标，除了在智能基体材料和增强材料上进行优化外，还需要在现有的3D打印技术的基础上开发出新的工艺。连续纤维增强复合材料具有极高的力学性能，尤其是在比强度和比刚度上。当前连续纤维增强复合材料的3D打印方法以熔融沉积成型工艺为主，这种打印工艺所采用的基体材料通常都是非智能高分子材料，多数智能材料，如液晶弹性体、压电材料及形状记忆聚合物等往往无法采用熔融沉积成型工艺制备。除此之外，虽然在基体中添加少量功能性成分会改善复合材料的部分性能，但由于打印丝材的挤出工艺耗费原料过多且智能材料的成本...
【技术保护点】
1.一种可控偏置连续纤维增强复合材料的直写3D打印装置，包括料筒(20)，其特征在于：料筒(20)利用料筒座(12)与外部装置固定，料筒(20)底部连接喷头(13)，喷头(13)的下方设有带孔打印底板(16)；料筒(20)一侧具有通孔以连接软管(5)，进而连接溶液储存腔(7)和气泵(6)；料筒(20)内部设有推杆(18)，推杆(18)具有一个盛装密封液(17)的腔室和一个用于通过连续纤维(10)的毛细管，推杆(18)顶部有引出连续纤维(10)的小孔，从小孔引出的连续纤维(10)与张紧轮(11)相连；推杆(18)与连接轴(9)固连，连接轴(9)通过旋转轴承(8)与外部的竖直运...
【技术特征摘要】
1.一种可控偏置连续纤维增强复合材料的直写3D打印装置，包括料筒(20)，其特征在于：料筒(20)利用料筒座(12)与外部装置固定，料筒(20)底部连接喷头(13)，喷头(13)的下方设有带孔打印底板(16)；料筒(20)一侧具有通孔以连接软管(5)，进而连接溶液储存腔(7)和气泵(6)；料筒(20)内部设有推杆(18)，推杆(18)具有一个盛装密封液(17)的腔室和一个用于通过连续纤维(10)的毛细管，推杆(18)顶部有引出连续纤维(10)的小孔，从小孔引出的连续纤维(10)与张紧轮(11)相连；推杆(18)与连接轴(9)固连，连接轴(9)通过旋转轴承(8)与外部的竖直运动装置相连，同时通过带轮及同步带(2)与电机(3)、电机带轮(1)相连，电机(3)通过电机座(4)固定于外部运动装置上；
所述的料筒(20)的内外径中心不重合，其外径中心与连接轴(9)的轴心重合，其内径中心与推杆(18)轴心重合，推杆(18)毛细管上下的两个腔室内分别盛装密封液(17)和打印基体溶液(19)。
2.根据权利要求1所述的一种可控偏置连续纤维增强复合材料的直写3D打印装置，其特征在于：打印复合材料结构前，先将连续纤维(10)依次从张紧轮(11)、推杆(18)、料筒(20)、喷头(13)以及带孔打印底板(16)的孔隙中穿过并固定，料筒(20)和溶液储存腔(7)内装有打印基体溶液(19)，推杆(18)腔内装有密封液(17)；打印开始时，每一根复合材料14的打印过程分为旋转——挤出——转动——固化四个步骤；在旋转步骤中，调控电机(3)的转动，进而控制连续纤维(10)在复合材料(14)的偏置位置；在挤出步骤中，同时竖直向下挤出连续纤维(10)和打印基体溶液(19)，外界刺激只施加于挤出的复合材料(14)除顶端和低端以外的部分使其固化；在转动步骤中，调整料筒(20)整体装置的运动，复合材料(14)以底部为中心产生相应的转动，直到其运动到合适的位置；进行完这三个步骤后，再进行下一根复合材料(14)的打印，如此重复，直至打印完成。
3.基于权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：田小永，王清瑞，张道康，李涤尘，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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