【技术实现步骤摘要】
一种用于复合材料构件制造的连续纤维3D打印机及方法
[0001]本专利技术属于纤维增强树脂基复合材料构件自动化加工成型领域，具体涉及一种用于复合材料构件制造的连续纤维3D打印机及方法。
技术介绍
[0002]纤维增强树脂基复合材料由于其高比强度、高比刚度等优势，已广泛应用于航空航天、汽车等领域。复合材料构件常见的成型工艺有多种，而自动铺丝技术是近年来发展最快、最有效的碳纤维复合材料构件自动化成型技术之一。自动铺丝技术使用多束6.35mm、12.7mm等规格窄预浸带，能够自由铺放各种大曲率曲面、开放式曲面以及回转式曲面。但目前现有技术中，当制造具有大曲率复杂结构并且同时具有凹面和凸面的复杂曲面构件，自动铺丝技术均由于其预浸带或压辊宽度过宽而无法紧密贴合构件表面导致无法进行自动化成型，只能通过手工铺层成型，严重影响复合材料构件的成型效率及质量。虽然采用基于FDM技术的连续纤维3D打印成型工艺能够实现复杂复合材料构件的成型，但是这种传统3D打印技术打印路径采用切片原理生成，打印头运动自由度较少，无法使纤维增强体沿复合材料构件的0<...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于复合材料构件制造的连续纤维3D打印机，其特征在于，包括六轴机器人(1)、预浸丝束纱架系统(2)、连续纤维打印头系统(3)、芯模(4)、柔性通道(5)、工装伺服回转轴(6)、第七轴移动导轨(7)和CNC控制系统(8)；其中，预浸丝束纱架系统(2)固定于六轴机器人(1)的第三关节臂上，连续纤维打印头系统(3)连接在六轴机器人(1)的手腕第六关节上，芯模(4)安装在工装伺服回转轴(6)上，工装伺服回转轴(6)位于六轴机器人(1)一侧，六轴机器人(1)安装于第七轴移动导轨(7)上，纱架系统(2)与连续纤维打印头系统(3)通过柔性通道(5)相连；六轴机器人(1)、第七轴移动导轨(7)与工装伺服回转轴(6)、预浸丝束纱架系统(2)、连续纤维打印头系统(3)均与CNC控制系统(8)相连。2.根据权利要求1所述的一种用于复合材料构件制造的连续纤维3D打印机，其特征在于，工装伺服回转轴(6)由芯模驱动装置和活动支撑件构成；芯模驱动装置安装在活动支撑件上，芯模(4)安装在芯模驱动装置上。3.根据权利要求1所述的一种用于复合材料构件制造的连续纤维3D打印机，其特征在于，纱架系统(2)包括机架(20)、料卷收放机构(21)、张力调节机构(22)、丝束输送机构(23)和预浸丝束(24)；其中，料卷收放机构(21)、张力调节机构(22)和丝束输送机构(23)均安装在机架(20)上；预浸丝束(24)卷绕在料卷上，料卷安装在料卷收放机构(21)上，预浸丝束(24)经过料卷收放机构(21)、张力调节机构(22)和丝束输送机构(23)后进入柔性通道(5)。4.根据权利要求1所述的一种用于复合材料构件制造的连续纤维3D打印机，其特征在于，料卷收放机构(21)包括料卷驱动及张紧装置(211)，背衬纸收集装置(212)，丝束导向装置(213)和料卷驱动伺服电机(214)；料卷驱动及张紧装置(211)和背衬纸收集装置(212)通过同步带与料卷驱动伺服电机(214)相连，丝束导向装置(213)设置在背衬纸收集装置(212)一侧。5.根据权利要求1所述的一种用于复合材料构件制造的连续纤维3D打印机，其特征在于，张力调节机构(22)包括测距传感器(221)，调节气缸(222)，张力调节活动轮(223)和张力调节固定轮(224)；其中，张力调节活动轮(223)一侧设置测距传感器(221)，张力调节活动轮(223)与张力调节气缸(222)相连，张力调节活动轮(223)与张力调节固定轮(224)间隔设置。6.根据权利要求1所述的一种用于复合材料构件制造的连续纤维3D打印机，其特征在于，丝束输送机构(23)包括丝束输送驱动伺服电机(231)、输送主动轮(232)、输送导向轮(233)和第一主动送风装置(234)；其中，输送主动轮(232)一侧设置输送导向轮(233)，第一主动送风装置(234)设置在输送导向轮(233)一侧，丝束输送主动轮(232)与伺服电机(231)相连，丝束经由输送导向轮(233)和第一主动送风装置(234)输送至柔...
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