【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料及增材制造的，具体涉及一种复合材料增材制造的z向植纱方法。
技术介绍
1、纤维增材制造(cfam)是将纤维与树脂复合、匹配合理的工艺参数进行逐层打印，成形复合材料构件，可实现结构功能一体化复合材料高性能制造，广泛应用于复杂结构复合材料构件成形。
2、然而，基于纤维增材制造逐层打印的方式，使得目前增材制造得到的复合材料构件内部z向无纤维承载，难以满足复合材料构件承载性能要求。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种复合材料增材制造的z向植纱方法，以解决增材制造得到的复合材料构件承载性能较差的问题。
2、第一方面，本专利技术提供了一种复合材料增材制造的z向植纱方法，用于获得复合材料构件。具体的，该复合材料增材制造的z向植纱方法包括以下步骤：分区，即将复合材料构件的三维模型分为打印区和植纱区，其中，植纱区沿复合材料构件的z向延伸布置；预打印，即根据打印区在x-y平面的截面轮廓信息，进行打印一定厚度，获得打印区底部；植入准备，即在打印区底部内布置植入头，其中，植入头与植纱区对应布置，且植入头携带有引入纤维；打印，即根据打印区在x-y平面的截面轮廓信息，在打印区底层的上表面进行逐层打印；植入，即驱动植入头沿z向移动，并将引入纤维带动至已打印层位置处，其中，植入头的移动距离为打印区的所属层的层厚；重复实施打印步骤和植入步骤，获得复合材料构件；取出，即驱动植入头移动至复合材料构件外，取出植入头，并将引入纤维留在复合材料构件内。
4、在一种可选的实施方式中，植纱区具有多个子植纱区，多个子植纱区间隔布置于打印区内。
5、有益效果：设置间隔布置于打印区内的z植纱区便于提高z向引入纤维的植入密度，进一步提高复合材料构件的承载性能及综合性能。
6、在一种可选的实施方式中，多个子植纱区呈阵列分布。
7、有益效果：子植纱区呈阵列分布使得植入的z向引入纤维也在复合材料构件内呈阵列分布，引入纤维的分布具有均匀性，便于增强复合材料的层间性能的均匀性，进一步提高复合材料构件的承载性能及综合性能。
8、在一种可选的实施方式中，子植纱区在x-y平面的截面形状可以构造为圆形、多边形、或者不规则形状。
9、有益效果：基于增材制造工艺及复合材料材质的限制，本方案的子植纱区截面形状可以构造为多种，便于根据实际情况进行调整，以顺利进行打印区底部和逐层打印出的打印层的打印成形，便捷性及自由度较高。
10、在一种可选的实施方式中，在植入步骤和取出步骤中，复合材料构件采用卧式打印。进一步的，在植入步骤和取出步骤中，将磁吸装置置于植入头的一侧，通过磁吸装置磁吸驱动植入头移动。或者，将气动装置的气动件置于植入头的尾部，将气动装置的限位件置于植入头的头部，通过气动件驱动所述植入头移动，并通过限位件限制植入头的移动位置。有益效果：易于实现，且可靠性较高。
11、在一种可选的实施方式中，引入纤维为连续纤维或连续纤维复合丝材一种或多种。优选的，引入纤维的材质为连续碳纤维、连续芳纶纤维、连续玻璃纤维、连续石英纤维、连续碳化硅纤维、连续超高分子量聚乙烯纤维、连续碳纤维增强聚醚醚酮复合丝材、连续芳纶纤维增强尼龙复合丝材、连续玻纤增强聚醚醚酮复合丝材的一种或多种。
12、有益效果：便于获得性能及质量较高的复合材料构件。
13、在一种可选的实施方式中，在取出步骤后，还包括步骤：加热固化，即将复合材料构件置入模具内，而后放置入可加热升温的装置内，升温至熔融温度使打印区的树脂与植纱区的纤维或树脂进行结合，温度降低后形成为整体构件。或者，在加热固化步骤之前，还包括步骤：固定，即在复合材料构件的顶面和底面打印，获得固定层；固定层覆盖植纱区在x-y平面的截面轮廓。
14、有益效果：本方案中，通过加热固化及固定步骤，使得引入纤维与复合材料构件构造为整体结构，可靠性高。
15、在一种可选的实施方式中，在固定步骤中，引入纤维的两端分别伸出于复合材料构件的顶部和底部预定长度。
16、有益效果：如此设置，当在复合材料构件的顶部和底部打印固定层时，引入纤维的两端能够被粘结于固定层内，提高了引入纤维的稳定性。
17、在一种可选的实施方式中，在分区步骤之后，且在预打印步骤之前，还包括步骤：获得打印平台，即根据植纱区在x-y平面的截面轮廓信息，在打印平台开设植入孔；植入孔与植纱区的截面构造相同。
18、有益效果：打印平台为复合材料构件的增材制造提供打印平面，且打印平台的植入孔便于实现植入头的布置。具体的，各植入头及携带的引入纤维穿设于其中一个植入孔内。
19、在一种可选的实施方式中，在预打印步骤之前，还包括确定工艺参数步骤，确定工艺参数步骤包括：对打印区进行分层，获得打印区每层的截面轮廓信息及每层的打印厚度；其中，截面轮廓信息为打印区在x-y平面的截面轮廓；根据截面轮廓信息及复合材料构件的目标性能参数，获得打印路径、打印间距、打印速度及打印温度。
20、有益效果：确定工艺参数便于精准的获得预定尺寸及力学性能的复合材料构件，可靠性高，且自动化程度高。
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1.一种复合材料增材制造的Z向植纱方法，用于获得复合材料构件，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的复合材料增材制造的Z向植纱方法，其特征在于，所述植纱区(2)具有多个子植纱区(21)，多个所述子植纱区(21)间隔布置于所述打印区(1)内。
3.根据权利要求2所述的复合材料增材制造的Z向植纱方法，其特征在于，多个所述子植纱区(21)呈阵列分布。
4.根据权利要求2或3所述的复合材料增材制造的Z向植纱方法，其特征在于，所述子植纱区(21)在X-Y平面的截面形状可以构造为圆形、多边形、或者不规则形状。
5.根据权利要求1所述的复合材料增材制造的Z向植纱方法，其特征在于，所述复合材料构件采用卧式打印；
6.根据权利要求1所述的复合材料增材制造的Z向植纱方法，其特征在于，所述引入纤维(5)为连续纤维或连续纤维复合丝材一种或多种；
7.根据权利要求6所述的复合材料增材制造的Z向植纱方法，其特征在于，在所述取出步骤后，还包括步骤：
8.根据权利要求7所述的复合材料增材制造的Z向植纱方法，其特征在
9.根据权利要求1所述的复合材料增材制造的Z向植纱方法，其特征在于，在所述分区步骤之后，且在所述预打印步骤之前，还包括步骤：
10.根据权利要求1所述的复合材料增材制造的Z向植纱方法，其特征在于，在所述预打印步骤之前，还包括确定工艺参数步骤，所述确定工艺参数步骤包括：
...【技术特征摘要】
1.一种复合材料增材制造的z向植纱方法，用于获得复合材料构件，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的复合材料增材制造的z向植纱方法，其特征在于，所述植纱区(2)具有多个子植纱区(21)，多个所述子植纱区(21)间隔布置于所述打印区(1)内。
3.根据权利要求2所述的复合材料增材制造的z向植纱方法，其特征在于，多个所述子植纱区(21)呈阵列分布。
4.根据权利要求2或3所述的复合材料增材制造的z向植纱方法，其特征在于，所述子植纱区(21)在x-y平面的截面形状可以构造为圆形、多边形、或者不规则形状。
5.根据权利要求1所述的复合材料增材制造的z向植纱方法，其特征在于，所述复合材料构件采用卧式打印；
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘丰，邹爱玲，刘晓军，
申请(专利权)人：北京机科国创轻量化科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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