具有高频压实功能的热固性复合材料3D打印头及压力控制方法技术

一种具有高频压实功能的热固性复合材料3D打印头及压力控制方法，包括整体安装架，整体安装架顶部连接有旋转模块，整体安装架上安装有可调喷头和压实机构；缠绕在放料机构上的纤维丝束经重送对辊提供驱动力使纤维丝束进入可调喷头，可调喷头内部设有加热装置，纤维丝束加热至设定温度后从可调喷头挤出，在冷却前通过压实机构的高频直线往复运动压实定型，压实机构上连接的随动紫外光源辐照纤维丝束预固化，压实机构和外围控制系统连接；本发明专利技术借助压实频率与运动速度之间的耦合关系，实现丝材连续平整定型，同时通风冷却辅助定型和随动紫外光源照射预固化，实现高层间性能的纤维增强热固性复合材料构件的3D打印制造。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热固性复合材料3d打印，具体涉及一种具有高频压实功能的热固性复合材料3d打印头及压力控制方法。

技术介绍

1、目前3d打印纤维增强热固性复合材料的主流技术是在3d打印头中将丝材加热至热固性树脂预聚物的粘流化温度以上，高温固化剂开始引发热固化反应的临界温度以下，使材料成熔融状态穿过打印头，丝束一经挤出并附着在打印平台上立即通风冷却，随即在打印平台上凝固定型，并在紫外光源的辅助辐照下实现预固化；该工艺在熔融丝材挤出后，仅靠自身重力和粘合力与已定型丝材贴合然后预固化，丝材间的贴合强度低，最终成型构件层间孔隙率高，层间剪切强度差；且喷嘴中丝材挤出方向与打印面呈90°，丝材与喷嘴间不断发生摩擦，导致丝材中的连续纤维磨损，严重影响最终构件的成型质量与性能。

2、中国专利(申请号：202110288334.3，名称为一种可变形热压3d打印装置)使用压辊向丝材施加压力进行压实的定型方法，压辊通过轴承连接，与丝材之间发生滚动摩擦，但在碳纤维增强热固性复合材料3d打印工艺过程中，熔融态的材料会不断粘留在轴承上，预固化后导致轴承失效，滚动摩擦变为滑动摩本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有高频压实功能的热固性复合材料3D打印头，用于纤维增强热固性复合材料3D打印，包括整体安装架(6)，其特征在于：整体安装架(6)顶部连接有旋转模块(5)，整体安装架(6)上安装有可调喷头(2)和压实机构(4)；缠绕在放料机构(1)上的纤维丝束(9)经重送对辊(3)提供驱动力使纤维丝束(9)进入可调喷头(2)，可调喷头(2)内部设有加热装置，纤维丝束(9)加热至设定温度后从可调喷头(2)挤出，在冷却前通过压实机构(4)的高频直线往复运动压实定型，压实机构(4)上连接的随动紫外光源(8)辐照纤维丝束(9)预固化，完成打印动作；压实机构(4)和外围控制系统(7)连接。

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【技术特征摘要】

1.一种具有高频压实功能的热固性复合材料3d打印头，用于纤维增强热固性复合材料3d打印，包括整体安装架(6)，其特征在于：整体安装架(6)顶部连接有旋转模块(5)，整体安装架(6)上安装有可调喷头(2)和压实机构(4)；缠绕在放料机构(1)上的纤维丝束(9)经重送对辊(3)提供驱动力使纤维丝束(9)进入可调喷头(2)，可调喷头(2)内部设有加热装置，纤维丝束(9)加热至设定温度后从可调喷头(2)挤出，在冷却前通过压实机构(4)的高频直线往复运动压实定型，压实机构(4)上连接的随动紫外光源(8)辐照纤维丝束(9)预固化，完成打印动作；压实机构(4)和外围控制系统(7)连接。

2.根据权利要求1所述的3d打印头，其特征在于：所述纤维增强热固性复合材料由增强材料和基体材料组成；增强材料是纤维状固体，为碳纤维、玻璃纤维、尼龙中的一种；基体材料是热固性树脂，为酚醛树脂或环氧树脂。

3.根据权利要求1所述的3d打印头，其特征在于：所述可调喷头(2)包括高温打印喷嘴(202)，高温打印喷嘴(202)安装在熔池(201)底部，高温打印喷嘴(202)和熔池(201)内部腔体贯通，熔池(201)侧壁嵌入安装有加热棒(204)；熔池(201)通过可调定位螺钉(203)连接在整体安装架(6)上的弧形槽上，熔池(201)经弧形槽能够使高温打印喷嘴(202)出丝点旋转，旋转角度包含45°-80°范围。

4.根据权利要求3所述的3d打印头，其特征在于：所述弧形槽以高温打印喷嘴(202)出丝点为圆心。

5.根据权利要求1所述的3d打印头，其特征在于：所述压实机构(4)包括高频直线往复运动元件(401)，高频直线往复运动元件(401)下部移动部件与顶部固定部件之间连接有环形压力传感器(404)，高频直线往复运动元件(401)下部移动部件底部安装有压靴基体(403)，压靴基...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛志博，肖涵，赵亚涛，段玉岗，张翰林，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：