【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及3d打印技术，尤其涉及一种具有感知功能的复合材料一体化成形方法。
技术介绍
1、形状记忆聚合物(shape memory polymer，简称smp)是指具有初始形状的制品在特定条件下改变为临时形状并固定后,通过外界条件刺激可恢复为初始形状的智能高分子材料。大多数smp需要通过加热驱动变形，这种驱动方式效率低下，对于大部分应用场景不方便。此外，在缺乏视野成像的狭小空间内，对于障碍物的监测尚依赖微型仿生机器动物，如狗，蛇，老鼠。仿生动物构建微触须感知系统离不开柔性驱动材料的应用。相较于传统刚性驱动材料，柔性驱动材料因其柔软的特性可适应广泛的应用场景，贴附不规则物体表面和具备更强的灵活性。然而柔性驱动材料变形速率慢，响应时间长，变形部位难以控制的特点，极大地限制了该材料的应用。传统含有感知功能的复合材料构件通常是分体式设计制造的，如采用自动铺放方法制备出复合材料蒙皮之后，再在蒙皮上引入感知材料，实现感知功能。这种成形方法周期长、过程复杂，并且复合材料与感知材料通常会存在结合弱的问题，导致感知不灵敏、不准确，或在使用过程中易受到外界干扰而脱落。本专利提出一种具有感知功能的复合材料一体化打印方法，能够实现感知功能复合材料的一体化成形，解决分体式设计制造的难题。提高制造效率的同时，有望改善感知的精度和可靠性。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术公开了一种具有感知功能的复合材料一体化成形方法,利用增材制造技术，结合连续碳纤维优异的导电性，压阻效应与形状记忆聚合物，设计目
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种具有感知功能的复合材料一体化成形方法，所述方法包括以下步骤：
3、步骤(1)：根据环境需求，记忆变形构件的变形部分，变形速率需求，设计碳纤维网络结构，利用计算机辅助软件，建立记忆变形复合材料构件初始结构三维模型。
4、步骤(2)：对该含有感知功能的构件切片处理，对碳纤维层和记忆聚合物层进行划分，不同材料选择不同的喷头，规划打印路径规划，设计打印工艺参数，打印速度，打印层高，打印温度，填充率，生成g代码。
5、步骤(3)：将步骤(2)导出的文件导入双喷头3d打印机，完成记忆变形构件的一体化成形。
6、步骤(4)：赋予临时记忆变形构件形状；将其加热至记忆材料的玻璃转化温度tg,随后利用夹具沿在变形部位沿圆轴旋转150°～180°，圆轴半径12.5mm；固定该临时形状，最后降温至常温；
7、步骤(5)：将步骤(4)所得记忆变形构件通电，产生焦耳热。因碳纤维网络设计的路径规划，疏密规划使得弯曲部分快速响应，回复初始形状。
8、步骤(6)：恢复过程中，受到障碍停止回复，根据不同回复角度下的不同阻值的变化率测定，感知障碍。
9、在本方案中,所述步骤(1)中建模软件为solidworks、catia、creo、nx、auto-cad等。
10、在本方案中,所述步骤(2)中切片软件为ultimaker cura、simplify3d、meshmixer，repetier host。
11、在本方案中，记忆复合材料基体可为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚酰胺，peek，聚乳酸等热塑性树脂。
12、在本方案中，可通过对填充率的调整影响构件不同方向的压阻性能，对碳纤维网疏密程度，碳纤维网层数的调整，影响变形速率。
13、在本方案中,所述步骤(4)中加热方式为恒温水浴加热。
14、在本方案中,所述步骤(4)中玻璃转化温度由dsc(差示扫描量热法)曲线测定。
15、本专利技术的有益效果：
16、1、本专利技术提供了一种具有感知功能的复合材料一体化成形方法，可通过调整填充率，设计碳纤维网导电层的疏密，完成构件部位精准的回复变形。
17、2、本专利技术提供了一种具有感知功能的复合材料一体化成形方法，可改变变形部位打印层高，整体厚度，使吸热速率提高，加速电致响应。
18、3、本专利技术提供了一种具有感知功能的复合材料一体化成形方法，使碳纤维层与记忆聚合物层相互嵌合联结，有效提高功能层与结构层结合力，进一步提高感知性能。
19、4、本专利技术提供了一种具有感知功能的复合材料一体化成形方法，相较于传统的分体式制造，工序更为简便，实现感知功能复合材料的一体化成形，，提高了制造效率。
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1.一种具有感知功能的复合材料一体化成形方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种具有感知功能的复合材料一体化成形方法，其特征在于：所述步骤(1)中建模软件为SolidWorks、CATIA、Creo、NX、Auto-CAD。
3.根据权利要求1所述的一种具有感知功能的复合材料一体化成形方法，其特征在于，所述步骤(5)中通过在碳纤维层两侧预留端口，使用铜片连接导线和碳纤维，并涂抹导电银胶，放置固化，来加固构件与导线的连接。
4.根据权利要求1所述的一种具有感知功能的复合材料一体化成形方法，其特征在于，所述步骤(6)中阻值测定方法使用高精度LCR测试仪，实现整个回复过程的实时阻值测量。
5.根据权利要求1所述的一种具有感知功能的复合材料一体化成形方法，其特征在于，阻值与碳纤维网密度，层数成正比，通过对对碳纤维网疏密程度，碳纤维网层数的调整，影响变形位置。
6.根据权利要求1所述的一种具有感知功能的复合材料一体化成形方法，其特征在于，吸热速率与变形部位的打印层高成正比，与厚度，填充率成反比，通过对打印层高
...【技术特征摘要】
1.一种具有感知功能的复合材料一体化成形方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种具有感知功能的复合材料一体化成形方法，其特征在于：所述步骤(1)中建模软件为solidworks、catia、creo、nx、auto-cad。
3.根据权利要求1所述的一种具有感知功能的复合材料一体化成形方法，其特征在于，所述步骤(5)中通过在碳纤维层两侧预留端口，使用铜片连接导线和碳纤维，并涂抹导电银胶，放置固化，来加固构件与导线的连接。
4.根据权利要求1所述的一种具...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋文哲，单忠德，王毅杰，郑菁桦，范聪泽，陈意伟，宋亚星，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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