双通道进料连续纤维增强复合材料3D打印机及控制方法技术

本发明专利技术提供一种双通道进料连续纤维增强复合材料3D打印机及控制方法，该3D打印机将缠绕在纤维料盘上的纤维丝束穿过改性装置，纤维通过导引滑轮途经导引管道和喉管，两侧树脂进料装置加入一种或者两种热塑性/热固性树脂，树脂进入螺杆挤出机中，树脂从螺杆挤出机中挤出，进入到喉管中的PTFE管中，与纤维丝束进行充分浸渍；出料系统控制模块使挤出机加热，从而使树脂熔融，并使加热棒预热，调节加热棒的温度，维持恒定所需温度，保持树脂为熔融状态与纤维丝束进行充分的浸渍，纤维/树脂从喷嘴中挤出；控制x轴步进电机使打印机在x轴上螺纹传动，控制y轴步进电机使成型平板在y轴上螺纹传动，控制z轴步进电机使打印头在z轴上螺纹传动，使复合材料先在x

【技术实现步骤摘要】
双通道进料连续纤维增强复合材料3D打印机及控制方法


[0001]本专利技术涉及3D打印设备领域，更具体地，涉及一种双通道进料连续纤维增强复合材料3D打印机及控制方法。

技术介绍

[0002]传统的单一材料成型的零件往往力学性能较差，难以满足各行业对高性能材料的需求。近年来，研究人员将3D打印技术与纤维增强热塑性复合材料结合起来，以达到提高打印件力学性能的目的，而短纤维是一种常用的增强材料，因为短纤维增强热塑性复合材料具有相对简单且成熟的制造工艺，常用于与热塑性树脂复合的熔融沉积3D打印。尽管用短纤维增强热塑性复合材料打印的零部件能提高其力学性能，但这些性能仅略好于纯热塑性塑料如PLA，ABS等。此外，由于短纤维的存在，可以检测到明显的孔隙率和粘结不良现象，这也限制了复合材料机械性能的提升空间。采用连续纤维增强进行3D打印可以显著提高热塑性复合材料的性能。
[0003]连续纤维热塑性复合材料是将连续纤维和热塑性树脂经过熔融浸渍等工艺，使纤维充分浸润在树脂基体中而制备的复合材料，具备质轻、高强、耐腐蚀等一系列优点，作为传统材料的良好替代品，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双通道进料连续纤维增强复合材料3D打印机，其特征在于，包括机械系统和控制系统；所述机械系统包括纤维料盘(1)，所述纤维料盘(1)旁为改性装置(2)，所述改性装置(2)内设有第一导引滑轮(3)，所述改性装置(2)旁有第二导引滑轮(4)，所述第二导引滑轮(4)下方为导引管道(6)，所述导引管道(6)两侧为树脂进料装置(5)，所述树脂进料装置(5)连接着螺杆挤出机(7)，所述螺杆挤出机(7)出口和导引管道(6)下方为打印头(8)，所述打印头(8)内有一个喉管(9)，所述喉管(9)内部有PTFE管(10)，所述喉管(9)两侧连接着两个加热棒(11)，所述喉管(9)下端为喷嘴(13)，所述喷嘴(13)处有一个温度传感器(12)，所述喷嘴(13)下方是成型平板(14)，所述成型平板(14)下方连接着运动轴y轴杆(16)，所述y轴杆(16)上连接着y轴步进电机(19)，由步进电机控制经过螺纹传动沿着y轴运动，所述打印头连接着运动轴x轴杆(15)，所述x轴杆(15)上连接着x轴步进电机(18)，由步进电机控制经过螺纹传动沿着x轴运动，所述x轴杆(15)连接着运动轴z轴杆(17)，所述z轴杆上(17)连接着z轴步进电机(20)，由步进电机控制经过螺纹传动沿着y轴运动；所述控制系统包括中央处理器(21)，电源模块(22)、通讯模块(23)、出料系统控制模块(24)、运动控制模块(25)和人机交互模块(26)；所述通讯模块(23)、出料系统控制模块(24)、运动控制模块(25)、人机交互模块(26)和电源模块(22)均与中央处理器(21)连接；出料系统控制模块(24)分别与螺杆挤出机(7)、加热棒(11)和传感器(12)连接；x轴步进电机(18)、y轴步进电机(19)和z轴步进电机(20)分别与运动控制模块(25)连接。2.根据权利要求1所述的双通道进料连续纤维增强复合材料3D打印机，其特征在于，所述第一导引滑轮(3)迁移纤维丝束，纤维丝束途经改性装置(2)，纤维丝束表面变得粗糙，再经过导引管道(6)、喉管(9)、喷嘴(13)。3.根据权利要求2所述的双通道进料连续纤维增强复合材料3D打印机，其特征在于，所述树脂进料装置(5)中加入一种或者两种热塑性/热固性树脂，树脂通过螺杆挤出机(7)传送到打印头(8)中去，使树脂熔融，同时与纤维充分浸渍；所述螺杆挤出机(7)是以导引管道(6)为轴的左右对称设计，所述加入的树脂是一种或两种热塑性/热固性树脂，所述树脂包括PLA、ABS、P
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DCPD、环氧树脂等；树脂进料装置(5)中还加入填料，包括：碳基增强材料如石墨烯、纳米管、炭黑等或...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文多，魏茜茜，江大志，魏少楠，王健，刘佳音，陈怀宇，陈壮鹏，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：