纤维增强3D打印制造技术

一种3D打印机包括用于供应预浸渍纤维复合长丝(800)的打印头(500)，预浸渍纤维复合长丝包括在热塑性基体材料之内的非弹性轴向纤维股线。在长丝供应器与加热喷嘴(2)之间的第一加热区(1)能够加热到基体的熔化温度之上。喷嘴之后的固结元件(9)将固结力施加到长丝，以使长丝附着到部件上。喷嘴能够加热到至少基体的熔化温度。长丝被驱动通过第一加热区进入喷嘴中。第一加热区之前的冷区(6)使长丝的温度保持低于基体的熔化温度。第一加热区与喷嘴之间的热断区(7)在第一加热区与喷嘴之间产生温度间隙。打印头/固结元件能够在三个自由度上移动。本申请进一步涉及一种部件的增材制造的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纤维增强3D打印
本专利技术涉及部件的增材制造，更特别地，涉及用于纤维增强部件的增材制造的方法和三维打印机。
技术介绍
以下背景描述技术可以包括见解、发现、理解或公开内容，或者与在本专利技术之前为相关技术所不知但由本公开提供的公开内容一起的相关内容。在本文中公开的一些此类贡献可以在下面具体指出，而本公开所包含的其他此类贡献从其上下文中是显而易见的。自动纤维铺放(AFP)是指一种用于复合结构的增材制造过程，在该过程中，将连续纤维逐层对齐在预定路径上，以形成所述结构。现有技术已知热塑性复合的自动纤维铺放。AFP技术可用于具有连续增强纤维(碳纤维、玻璃纤维等)的热固性聚合物和热塑性聚合物。在AFP中，热塑性聚合物原料为浸渍、预制和固化的纤维束的形式。纤维束通过打印头进给，在打印头中，纤维束被加热到基体聚合物(即，热塑性聚合物)的熔化温度以上。打印头连接到机器人上，所述机器人布置为在预定的三维(X-Y-Z)路径上完成纤维的打印，从而形成最终部件的所需结构。熔丝制造(FFF)是一种三维(3D)打印技术，其中使用热塑性材料的连续长丝。通过使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维打印机(300)，所述三维打印机(300)用于部件(700)的增材制造，所述三维打印机(300)包括：/n构建台板(100)，所述构建台板用于支撑要制造的所述部件(700)；以及/n打印头(500)，所述打印头包括或连接到纤维复合长丝供应器，所述纤维复合长丝供应器装载有热塑性预浸渍纤维复合长丝(800)，所述纤维复合长丝包括在所述长丝(800)的热塑性基体材料之内延伸的一条或更多条非弹性轴向纤维股线；/n其中，所述打印头(500)包括：/n第一加热区(1)，所述第一加热区在所述纤维复合长丝供应器与加热喷嘴(2)之间，第一加热区(1)通过第一加热器能够加热到所述热塑性基体材料的熔化温...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种三维打印机(300)，所述三维打印机(300)用于部件(700)的增材制造，所述三维打印机(300)包括：
构建台板(100)，所述构建台板用于支撑要制造的所述部件(700)；以及
打印头(500)，所述打印头包括或连接到纤维复合长丝供应器，所述纤维复合长丝供应器装载有热塑性预浸渍纤维复合长丝(800)，所述纤维复合长丝包括在所述长丝(800)的热塑性基体材料之内延伸的一条或更多条非弹性轴向纤维股线；
其中，所述打印头(500)包括：
第一加热区(1)，所述第一加热区在所述纤维复合长丝供应器与加热喷嘴(2)之间，第一加热区(1)通过第一加热器能够加热到所述热塑性基体材料的熔化温度之上，以预热所述预浸渍纤维复合长丝(800)；
固结元件(9)，所述固结元件位于所述加热喷嘴(2)之后，以将固结力和/或压实力施加到所述纤维复合长丝(800)，以将所述纤维复合长丝(800)附着到所述部件(700)上，其中，所述固结元件(9)与所述构建台板和所述部件的先前打印的结构两者之中的至少一个相对，所述加热喷嘴(2)通过第二加热器能够加热到至少所述基体材料的熔化温度，以加热所述纤维复合长丝(800)；
长丝驱动器(4)，所述长丝驱动器驱动包括一条或更多条非弹性轴向纤维股线的纤维复合长丝(800)以选定的进给速率通过所述第一加热区(1)进入所述加热喷嘴(2)，
冷进给区(6)，所述冷进给区在所述长丝驱动器(4)与所述第一加热区(1)之间，以保持所述纤维复合长丝(800)的温度低于所述基体材料的熔化温度；
非加热热断区(7)，所述非加热热断区在所述第一加热区(1)与所述加热喷嘴(2)之间，以在所述第一加热区(1)与所述加热喷嘴(2)之间产生温度间隙；
其中，所述三维打印机(300)包括多个致动器，以至少使包括所述固结元件(9)的打印头(500)相对于所述构建台板(100)在三个自由度上移动。


2.根据权利要求1所述的三维打印机，其中：
包括所述固结元件(9)的所述打印头(500)能够围绕其选定的轴线移动；
包括所述固结元件(9)的所述打印头(500)在其选定的旋转中是能够旋转的；
所述构建台板(100)能够围绕其选定的轴线移动；和/或
所述构建台板(100)在其选定的旋转中是能够旋转的。


3.根据权利要求1或2所述的三维打印机，其中，其进一步包括控制器(200)，所述控制器以可操作的方式连接到所述第一加热器和所述第二加热器、所述长丝驱动器(4)、包括所述固结元件(9)的所述打印头(500)以及所述多个致动器上，其中，所述控制器(200)配置成执行导致所述复合长丝(800)挤出以形成所述部件(700)的指令。


4.根据权利要求1、2或3所述的三维打印机，其中，其进一步包括
聚合物驱动器，所述聚合物驱动器配置成使聚合物长丝进给到聚合物挤出喷嘴中；
聚合物加热器，所述聚合物加热器配置成将所述聚合物长丝加热到高于所述聚合物的熔化温度的温度；
其中，所述聚合物挤出喷嘴配置成挤出所述聚合物长丝以形成所述部件。


5.根据前述权利要求中任一项所述的三维打印机，其中，其进一步包括：
支撑材料驱动器，所述支撑材料驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：米可·胡托宁，简妮·皮拉贾玛基，
申请(专利权)人：北极生物材料有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI