一种连续纤维增强树脂基复合材料3D打印机喷头制造技术

本实用新型专利技术提供一种连续纤维增强树脂基复合材料3D打印机喷头。该喷头包括连接架、散热器、加热块和喷嘴，连接架用于与打印机相连，散热器固定于连接架上，喷嘴固定连接在散热器的下方，加热块固定在喷嘴的周围；散热器上设有树脂丝贯穿通道和纤维丝束贯穿通道；喷嘴内存在内外两个腔体，其中，内部腔体与纤维丝束贯穿通道连通，外部腔体与树脂丝贯穿通道连通；内部腔体的侧壁上设有多个通孔。本实用新型专利技术的喷头避免了纤维的局部分叉、断裂从而造成纤维在腔体中堆积、堵塞对成型过程造成的影响；同时也避免了因成型轨迹中纤维呈松散、无规律的分布状态，使得构件的承载性能受到影响；可以极大程度地提高打印件的质量。可以极大程度地提高打印件的质量。可以极大程度地提高打印件的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种连续纤维增强树脂基复合材料3D打印机喷头


[0001]本技术涉及3D打印机的结构设计领域，具体涉及一种连续纤维增强树脂基复合材料3D打印机喷头。

技术介绍

[0002]连续纤维增强树脂基复合材料在航空等领域具有重要应用价值，纤维增强树脂基复合材料具有质量轻、比强度高、比模量高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等一系列特点，已经成为航空航天及军工等高
最重要的结构材料之一，但其传统加工成形工艺较复杂。3D打印技术在复杂形状构件的成形上具有显著优势。并且连续纤维增强树脂基复合材料具有优良的力学性能，可以弥补传统的3D打印材料质量和精度差的缺点。
[0003]现有的连续纤维增强树脂基复合材料的3D打印方法在打印过程中，由于纤维的局部分叉、断裂，容易造成纤维在腔体中堆积、堵塞，对成型过程造成影响，使得成型轨迹中纤维呈松散、无规律的分布状态，使得构件的承载性能降低。同时，由于多采用双喷头的设计，使得打印机喷头占用体积较大，程序控制复杂。

技术实现思路

[0004]针对以上现有技术中存在的缺陷，本技术的目的是设计一种可安装于3D打印机上用于解决连续纤维增强树脂基复合材料构件的快速成形问题的喷头。
[0005]为了实现上述目的，本技术提供以下技术方案：
[0006]一种连续纤维增强树脂基复合材料3D打印机喷头，包括连接架、散热器、加热块和喷嘴，所述连接架用于与打印机相连，所述散热器固定于连接架上，所述喷嘴固定连接在散热器的下方，所述加热块固定在喷嘴的周围；所述散热器上设有树脂丝贯穿通道和纤维丝束贯穿通道；所述喷嘴内存在内外两个腔体，其中，内部腔体与所述纤维丝束贯穿通道连通，外部腔体与所述树脂丝贯穿通道连通；所述内部腔体的侧壁上设有多个通孔。
[0007]进一步地，所述连接架为中空结构，散热器位于中空结构内，并与连接架的顶端固定。
[0008]进一步地，所述连接架底部由多个连接头围成，每个连接头上设有螺纹孔，螺纹孔用于与打印机铰接。
[0009]进一步地，所述连接架的侧面设有用于安装风扇的风扇槽。
[0010]进一步地，所述纤维丝束贯穿通道设置一条，且位于内部腔体的中心。
[0011]进一步地，所述树脂丝贯穿通道设置两条，且呈180
°
分置于所述纤维丝束贯穿通道两侧。
[0012]进一步地，所述喷嘴的外侧壁上设有凹槽，所述加热块固定在凹槽内。
[0013]进一步地，所述加热块上安装有加热装置。
[0014]进一步地，所述加热块上还安装有热敏电阻。
[0015]进一步地，所述喷嘴设置有一个出料口，出料口与内部腔体连通。
[0016]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0017](1)本技术提供的连续纤维增强树脂基复合材料3D打印机喷头结构，使用了一个结构类似于“双层玻璃保温杯”的双层管道设计。
[0018](2)使用单喷头的设计，在双层管道内部实现了连续纤维材料和树脂材料的复合，极大程度的减少了打印机喷头所占用的体积以及程序控制的难度。
[0019](3)本技术提供的连续纤维增强树脂基复合材料3D打印机喷头结构，使用了铅直贯穿孔的设计，熔融的树脂从贯穿孔洞流入纤维丝束通道，在直线型纤维丝束管道内进行混料，避免了纤维的局部分叉、断裂从而造成纤维在腔体中堆积、堵塞对成型过程造成的影响；同时也避免了因成型轨迹中纤维呈松散、无规律的分布状态，使得构件的承载性能受到影响；可以极大程度地提高打印件的质量。
附图说明
[0020]图1为本技术的整体结构示意图；
[0021]图2为本技术的拆分结构示意图；
[0022]图3为本技术的连接架结构示意图，(a)俯视图，(b)侧视图，(c)立体图；
[0023]图4为本技术的散热器顶部示意图；
[0024]图5为本技术的散热器结构示意图；
[0025]图6为本技术的喷嘴结构剖视图；
[0026]图7为本技术的喷嘴结构示意图，(a)俯视图，(b)侧视图，(c)立体图；
[0027]图8为本技术的加热块结构示意图,(a)俯视图，(b)立体图；
[0028]图中：1.1、连接架；1.2、PC气动接头；1.3、散热器；1.4、喷嘴；1.5、加热块；2.1、连接头；2.2、风扇槽；2.3、散热器固定螺纹孔；3.1、散热器安装螺纹孔；3.2、树脂丝进入通道；3.3、喷嘴固定螺纹孔；3.4、纤维丝束进入通道；4.1、喷嘴内壁；4.2、喷嘴出料口；4.3、加热块固定槽；4.4、树脂丝通道；4.5、喷嘴固定槽；4.6、纤维丝束通道；5.1、加热棒安装孔；5.2、加热块固定螺纹孔；5.3热敏电阻安装孔；5.4、加热棒固定螺纹孔；5.5、热敏电阻固定螺纹孔。
具体实施方式
[0029]下面将结合本技术中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0030]请参阅图1和图2，本技术提供的3D打印机喷头包括连接架1.1、PC气动接头1.2、散热器1.3、喷嘴1.4和加热块1.5。连接架1.1用于将喷头安装到3D打印机上，本实施例中采用的为三角洲式3D打印机。
[0031]如图3所示，三个连接头2.1列于喷头周围，每个连接头上两个螺纹孔其上各通过螺丝固定小球与原属打印机上杆件形铰接，使得喷头能安装到三角洲式3D打印机上。风扇槽2.2用于安装风扇，分别用于散热器1.3散热和打印件散热。连接架1.1的顶端上设有散热
器固定螺纹孔2.3，散热器固定螺纹孔2.3与散热器安装螺纹孔3.1通过螺栓相接固定。如图4所示，散热器通过顶部散热器安装螺纹孔3.1与连接架1.1上散热器固定螺纹孔2.3相连，将散热器1.3固定于连接架1.1上。
[0032]本实施例的纤维丝束进入通道3.4位于内部腔体的中心位置，且仅设置一条纤维丝束进入通道；树脂丝进入通道3.2设置为两条，且呈180
°
分置于纤维丝束进入通道3.4两侧。如图5所示，散热器1.3的顶部预设树脂丝进入通道3.2和纤维丝束进入通道3.4与对应PC气动接头1.2相连完成独立进料。通过喷嘴固定螺纹孔3.3的螺栓末端与喷嘴固定槽4.5压紧，以完成喷嘴1.4与散热器1.3的固定。
[0033]如图6和图7所示，本技术的喷嘴内部存在两个腔体，内部腔体用于通入预热过的纤维丝，外部腔体用于通入熔融的树脂。喷嘴1.4上树脂丝通道并非为全通道，内壁4.1上存在大量孔隙，使得从树脂丝通道4.4树脂熔融后全部能正常通过内壁4.1进入喷嘴内部腔体。进入内部腔体的熔融树脂与通过纤维丝束通道4.6进入喷嘴的纤维丝束混合后从出料口4.2挤出，用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续纤维增强树脂基复合材料3D打印机喷头，其特征在于，包括连接架、散热器、加热块和喷嘴，所述连接架用于与打印机相连，所述散热器固定于连接架上，所述喷嘴固定连接在散热器的下方，所述加热块固定在喷嘴的周围；所述散热器上设有树脂丝贯穿通道和纤维丝束贯穿通道；所述喷嘴内存在内外两个腔体，其中，内部腔体与所述纤维丝束贯穿通道连通，外部腔体与所述树脂丝贯穿通道连通；所述内部腔体的侧壁上设有多个通孔。2.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强树脂基复合材料3D打印机喷头，其特征在于，所述连接架为中空结构，散热器位于中空结构内，并与连接架的顶端固定。3.根据权利要求2所述的一种连续纤维增强树脂基复合材料3D打印机喷头，其特征在于，所述连接架底部由多个连接头围成，每个连接头上设有螺纹孔，螺纹孔用于与打印机铰接。4.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强树脂基复合材料3D打印机喷头，其特征在于，所述连接架的侧面设有用于安装风扇的...

【专利技术属性】
技术研发人员：董晓，李想，杨际平，范澳琦，杜宇雷，刘祎玮，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：新型
国别省市：