连续纤维增强复合材料制造技术

一种连续纤维增强复合材料

【技术实现步骤摘要】
连续纤维增强复合材料3D打印机的裁剪装置及方法


[0001]本专利技术属于
3D
打印机
，特别是连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备及方法
。

技术介绍

[0002]连续纤维
3D
打印技术可以制造任意复杂结构，且具有轻质高强的特点
。
该技术的核心在于在基体承载部位填充高刚度
、
高强度纤维，根据填充区域形状特征的不同，纤维填充长度也不同，现有
3D
打印机裁剪机构设置在打印头内部，无法裁剪出较短长度的纤维，具有一定的工艺局限性
。

技术实现思路

[0003]为了解决现有
3D
打印机无法裁切短距离纤维的技术问题，本专利技术提供了连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备及方法，适用于裁剪任意长度的连续纤维，扩展
3D
打印连续纤维复合材料的应用范围
。
[0004]连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备包括：
[0005]底板，其为竖直板结构，所述底板设有安装孔和弧形滑槽；
[0006]混合打印头，其经由所述安装孔安装于底板上，所述混合打印头包括连续纤维入口
、
基体塑料入口以及位于底部的喷嘴；
[0007]裁剪装置，其可滑动连接所述弧形滑槽，所述裁剪装置包括，
[0008]滑槽板，其安装于所述弧形滑槽，所述滑槽板设有一对滑槽；
[0009]步进电机，其安装于所述滑槽板；
[0010]联轴器，其连接所述步进电机以经由所述步进电机驱动旋转；
[0011]丝杆，其一端连接所述联轴器；
[0012]一对光轴，其平行地设于所述丝杆两侧；
[0013]一对滑块，所述滑块连接所述丝杆的另一端和一对光轴且在所述丝杆带动下沿所述滑槽移动；
[0014]裁剪机构，其连接一对水平滑块，所述裁剪机构在靠近所述喷嘴端部的裁切位置随一对水平滑块移动而裁切来自喷嘴的连续纤维
。
[0015]所述的连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备中，裁剪装置经由可解锁的锁紧件锁定于所述弧形滑槽
。
[0016]所述的连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备中，一对滑槽在朝向喷嘴的方向上从大致平行延伸为逐渐靠近且不相交
。
[0017]所述的连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备中，所述滑槽包括水平段以及自所述水平段靠近所述喷嘴一端倾斜延伸的倾斜段
。
[0018]所述的连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备中，所述混合打印头在连续纤维入口
、
基体塑料入口与位于底部的喷嘴之间设有加热的加热块
。
[0019]所述的连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备中，所述加热块上方设有喉管，所述喉管连通连续纤维入口
、
基体塑料入口与位于底部的喷嘴，所述喉管和连续纤维入口
、
基体塑料入口之间设有散热块
。
[0020]所述的连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备中，所述裁剪机构经由裁刀支架连接所述滑块，所述裁剪机构包括一对裁刀
。
[0021]所述的连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备中，所述裁剪位置为距离喷嘴底部
0.5mm。
[0022]所述的连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备中，还包括测量裁剪位置的位置传感器以及连接所述位置传感器和步进电机的控制器，响应于裁剪位置，控制器控制步进电机驱动使得裁剪机构在所述裁剪位置进行裁剪运动
。
[0023]连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备的裁剪方法包括以下步骤，
[0024]连续纤维和基体塑料分别经由连续纤维入口
、
基体塑料入口进入混合打印头经加热后，由喷嘴共混挤出；
[0025]裁剪装置在弧形滑槽滑动以调节裁剪装置与喷嘴之间的角度和位置关系后锁定；
[0026]步进电机驱动丝杆旋转，滑块在所述丝杆带动下沿所述滑槽移动，使得裁剪机构朝向裁剪位置前进过程中同时发生闭合，实现对连续纤维的裁切
。
[0027]和现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0028]连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备使用一个电机实现裁刀的进给动作和裁切动作，可以实现任意长度和不同硬度纤维的裁剪，扩大
3D
打印纤维增强复合材料的应用范围，且本设备易于维护
。
附图说明
[0029]附图示出了本专利技术的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本专利技术的原理，其中包括了这些附图以提供对本专利技术的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分
。
[0030]图1是本专利技术一个实施例中的连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备的结构示意图；
[0031]图2是本专利技术一个实施例中的连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备的裁剪装置的结构示意图；
[0032]图3是本专利技术一个实施例中的连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备的滑槽的示意图；
[0033]图4是本专利技术一个实施例中的连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备的裁刀的机构示意图；
[0034]图5是本专利技术一个实施例中的连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备的底板的结构示意图
。
具体实施方式
[0035]下面结合附图1至图5和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明
。
可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本专利技术的限定
。
另外还需要说明
的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分
。
[0036]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合
。
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本专利技术的技术方案
。
[0037]除非另有说明，否则示出的示例性实施方式
/
实施例将被理解为提供可以在实践中实施本专利技术的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征
。
因此，除非另有说明，否则在不脱离本专利技术的技术构思的情况下，各种实施方式
/
实施例的特征可以另外地组合
、
分离
、
互换和
/
或重新布置
。
[0038]在附图中可能使用交叉影线和
/
或阴影通常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备，其特征在于，其包括：底板，其为竖直板结构，所述底板设有安装孔和弧形滑槽；混合打印头，其经由所述安装孔安装于底板上，所述混合打印头包括连续纤维入口
、
基体塑料入口以及位于底部的喷嘴；裁剪装置，其可滑动连接所述弧形滑槽，所述裁剪装置包括，滑槽板，其安装于所述弧形滑槽，所述滑槽板设有一对滑槽；步进电机，其安装于所述滑槽板；联轴器，其连接所述步进电机以经由所述步进电机驱动旋转；丝杆，其一端连接所述联轴器；一对光轴，其平行地设于所述丝杆两侧；一对滑块，所述滑块连接所述丝杆的另一端和一对光轴且在所述丝杆带动下沿所述滑槽移动；裁剪机构，其连接一对水平滑块，所述裁剪机构在靠近所述喷嘴端部的裁切位置随一对水平滑块移动而裁切来自喷嘴的连续纤维
。2.
根据权利要求1所述的连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备，其特征在于，优选的，裁剪装置经由可解锁的锁紧件锁定于所述弧形滑槽
。3.
根据权利要求1所述的连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备，其特征在于，一对滑槽在朝向喷嘴的方向上从大致平行延伸为逐渐靠近且不相交
。4.
根据权利要求3所述的连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备，其特征在于，所述滑槽包括水平段以及自所述水平段靠近所述喷嘴一端倾斜延伸的倾斜段
。5.
根据权利要求1所述的连续纤维增强复合材料
3D
打印机的裁剪设备，其特征在于，所述混合打印头在连续纤维入口
、
基体塑料入口与位于底部的喷嘴之间设有加热的加热块

【专利技术属性】
技术研发人员：娄小飞，王盛，唐信安，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：发明
国别省市：