一种基于3D打印复合材料的多层瓦楞结构板制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于3D打印复合材料的多层瓦楞结构板，涉及3D打印制备复合材料领域，包括多层复合材料瓦楞结构板，所述多层复合材料瓦楞结构板包括上下两层依次设置的两个表面板，所述上层表面板的上表面为水平的，下表面中间厚、两边薄，呈现“凸”字型的结构，上层表面板与下层表面板水平相对设置；上层表面板与下层表面板之间夹有两层波浪板，且每层波浪板的厚度与大小沿多层复合材料瓦楞结构板的长方向从两侧向中间依次递减。本实用新型专利技术做成的多层瓦楞结构板内部由椭圆结构和薄厚波浪板共同组成，可根据实际情况调节椭圆结构和薄厚波浪板的比例，使其在不同承载和变形量大小之间进行切换。形量大小之间进行切换。形量大小之间进行切换。

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D打印复合材料的多层瓦楞结构板


[0001]本技术涉及3D打印制备复合材料领域，具体涉及一种基于3D打印复合材料的多层瓦楞结构板。

技术介绍

[0002]瓦楞板又称波纹板，是由至少一层波浪形芯夹层和一层底板粘合而成，具有较好的弹性和延伸性；瓦楞板的瓦楞波纹相互并列成一排，相互支撑形成三角结构体，因此具有较好的机械强度，可以作为承力构件和缓冲构件，可以抵受搬运过程中的碰撞。波浪形芯夹层和底板的材料特性与瓦楞板的结构确定了瓦楞板的实际表现。瓦楞板材在组装时采用波浪形芯与底板相互搭接、粘合并且固定的方法，比较浪费，并且成本高、工序繁琐、耗时长，在连接处容易出现应力集中，导致出现连接强度不够的问题。并且现有的瓦楞板普遍存在承载强度不够；在满足强度要求的同时，无法达到大的变形量，使用场景单一；并且其他力学性能不够突出，无法满足在特殊场合的使用。
[0003]3D打印技术又称增材制造，是快速成型技术的一种。它是一种以数字模型为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，它可以实现一体化的快速成型。3D打印复合材料因其质轻、易于加工、过程可控和力学性能优异等优点，在瓦楞板的制造领域将会有广阔的应用前景。利用熔融挤出型(FDM)3D打印实现特殊结构的复合材料的制备，可以满足不同工作环境的要求，提高瓦楞板的耐腐蚀、耐高温、耐湿热、耐老化和耐久性能。现有的瓦楞板制造工艺的流程较为复杂、成本高、制备慢，无法满足快速制造的需求。

技术实现思路

[0004]针对目前存在的上述问题，本技术提供了一种节约材料、连接效果好、承载能力强、制作成本低，具有高耐腐蚀、耐高温、耐湿热、耐老化和耐久性能的一种3D打印复合材料多层瓦楞结构。本瓦楞板的制备基于复合材料的FDM成型技术，以解决现有技术的诸多不足。
[0005]为达到上述目的，本技术的技术方案如下：
[0006]一种基于3D打印复合材料的多层瓦楞结构板，瓦楞结构板的复合材料为纤维增强聚合物基复合材料3D打印机耗材，纤维增强聚合物基复合材料3D打印机耗材配置用以提升所述3D打印结构的耐腐蚀、耐高温、耐湿热、耐老化和耐久性能，3D打印复合材料多层瓦楞板结构的增强纤维可以选择碳纤维、玻璃纤维等，纤维可以选择连续纤维或者短切纤维；3D打印结构的树脂基体可以选择为聚酰胺、聚乳酸、ABS工程塑料等。
[0007]一种基于3D打印复合材料的多层瓦楞结构板，包括多层复合材料瓦楞结构板，所述多层复合材料瓦楞结构板包括上下两层依次设置的两个表面板，所述上层表面板的上表面为水平的，下表面中间厚、两边薄，呈现“凸”字型的结构，上层表面板与下层表面板水平相对设置；上层表面板与下层表面板之间夹有两层波浪板，且每层波浪板的厚度与大小沿
多层复合材料瓦楞结构板的长方向从两侧向中间依次递减；所述波浪板的厚度和大小与上、下两层表面板的“凸”字型结构相对应。
[0008]进一步地；所述波浪板的波浪间隔为10mm，波浪间隔为两个相邻的波峰或波谷之间的距离。
[0009]进一步地；两层波浪板之间通过平直连接板相隔。
[0010]进一步地；所述多层复合材料瓦楞结构板的中间部分由上、下两层表面板的凸起部分和两个凸起部分之间的N个椭圆结构组成，N个椭圆结构将两层波浪板与平直连接板组成的一个整体分隔成的两个组合体，N个椭圆结构位于两个组合体的中间位置，平直连接板与相邻的椭圆结构连接，N个椭圆结构沿多层复合材料瓦楞结构板的长方向串联在一起，N为大于等于3的自然数。
[0011]进一步地；相邻的上、下两层表面板之间接触面上的波浪纹相互平行、一一对应。
[0012]一种3D打印复合材料多层瓦楞结构板的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0013](1)根据设计的结构利用三维建模软件准备STL格式的3D模型，设计多层复合材料瓦楞板结构的3D打印路径；
[0014](2)准备复合材料3D打印耗材，使用3D打印机进行多层复合材料瓦楞板结构的打印；
[0015](3)3D打印过程中观察样品以调整3D打印参数，提高打印质量修正打印参数，最终制得可控和力学性能优异的多层复合材料瓦楞板。
[0016]步骤(1)中，设计3D模型采用的三维建模软件为CATIA。
[0017]步骤(2)中，3D打印机为G300工业级FDM 3D打印机，打印机喷头直径为1mm；3D打印耗材采用的是纤维增强聚合物基复合材料3D打印耗材，此耗材直径为1.75mm。
[0018]步骤(3)中，所述3D打印参数为，打印平台温度50℃
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100℃，打印喷头温度为200℃
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280℃，预热温度为190℃
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210℃，预热时间5min。
[0019]所述多层复合材料瓦楞结构板的打印层高为0.1mm
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0.3mm，打印的填充率为100％，喷头移动速度为40mm/s
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70mm/s。
[0020]通过上述技术方案，本技术的有益效果为：
[0021]1.本技术做成的瓦楞结构板采用尼龙碳纤维PA
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CF复合材料代替传统的材料，具有较强的机械强度，可以满足不同工作环境的要求，进而提高瓦楞结构板的耐腐蚀、耐高温、耐湿热、耐老化和耐久性能等其他力学性能；
[0022]2.本技术做成的多层瓦楞结构板内部由椭圆结构和薄厚波浪板共同组成，可根据实际情况调节椭圆结构和薄厚波浪板的比例，使其在不同承载和变形量大小之间进行切换；
[0023]3.本技术做成的瓦楞结构板的制备方法采用FDM 3D打印成型，避免了传统粘结造成的应力集中导致的连接强度不够的问题；3D打印一体化快速成型，降低了成本，简化了工序，缩短了制造时间，可以满足快速制造的需求；本技术的多层复合材料瓦楞结构板的制备方法，利用FDM 3D打印技术，材料成型工艺简单、环保省材、制备流程短、成品质量高。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，对实施例或现有技术描述中所需要的附图作简单介绍。
[0025]图1为本技术实施例提供的多层复合材料瓦楞结构板示意图；
[0026]图2为本技术实施例提供的多层复合材料瓦楞结构板拆分安装示意图；
[0027]图3为本技术实施例提供的多层复合材料瓦楞结构板内部结构示意图；
[0028]图4为本技术实施例提供的多层复合材料瓦楞结构板3D打印路径示意图；
[0029]图5为本技术实施例1提供的多层复合材料瓦楞机构板的三点弯曲载荷
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位移曲线。
[0030]文中数字所表示的相应部件名称：
[0031]1、多层复合材料瓦楞结构板；2、表面板；3、厚波浪板；4、薄波浪板；5、平直连接板；6、椭圆结构。
具体实施方式
[0032]下面结合附图和实施例，对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印复合材料的多层瓦楞结构板，包括多层复合材料瓦楞结构板，其特征在于：所述多层复合材料瓦楞结构板包括上下两层依次设置的两个表面板，所述上层表面板的上表面为水平的，下表面中间厚、两边薄，呈现“凸”字型的结构，上层表面板与下层表面板水平相对设置；上层表面板与下层表面板之间夹有两层波浪板，且每层波浪板的厚度与大小沿多层复合材料瓦楞结构板的长方向从两侧向中间依次递减。2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印复合材料的多层瓦楞结构板，其特征在于：所述波浪板的厚度和大小与上、下两层表面板的“凸”字型结构相对应。3.根据权利要求2所述的一种基于3D打印复合材料的多层瓦楞结构板，其特征在于：所述波浪板的波浪间隔为10mm，波浪间隔为两个相邻的波峰或波谷之间的距离。4.根据权利要求2所述的一种基于3D打印复合材料的多...

【专利技术属性】
技术研发人员：李闯，王静，耿闻，张金漫，刘梦阳，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：新型
国别省市：