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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116001278A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211730165.5B29C64/118(2017.01)(22)申请日2022.12.30B33Y30/00(2015.01)B33Y50/00(2015.01)(71)申请人芜湖创联新材料科技有限公司B33Y70/10(2020.01)地址241000安徽省芜湖市芜湖县湾沚镇新芜大道北航芜湖通航创新园5号楼申请人南京航空航天大学国营芜湖机械厂(72)发明人许光群戴宁皮志超杨彦刘家豪张天驰吕云飞兰宇翔(74)专利代理机构北京汇信合知识产权代理有限公司11335专利代理师张绵飞(51)Int.Cl.B29C64/386(2017.01)B29C64/209(2017.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种连续纤维打印喷头结构优化方法(57)摘要本发明涉及3D打印连续纤维技术领域,具体为一种连续纤维打印喷头结构优化方法,包括以下步骤:对喷头结构进行初始的三维建模,得到喷头结构试验模型;对喷头结构试验模型进行温度场仿真,在ANSYSWORKBENCH中的SteadyStateThermal中的模块中设置仿真参数,观察初始状态温度场的分布;根据初始状态温度场的分布,确定是否要增大热速率来确定喷头结构中散热片的直径D尺寸,同时确定喷头结构中加热块顶部到散热片底部的长度L2尺寸;在确定散热片的直径D尺寸以及加热块顶部到散热片底部的长度L2尺寸后。本发明的温度场分布优化更符合实际工况,喷头结构温度仿真结果更加精确,仿真效率有所提高;提高了打印质量。CN116001278ACN116001278A权利要求书1/2页1.一种连续纤维打印喷头结构优化方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤(一)对喷头结构进行初始的三维建模,得到喷头结构试验模型;步骤(二)对喷头结构试验模型进行温度场仿真,在ANSYSWORKBENCH中的SteadyStateThermal中的模块中设置仿真参数,观察初始状态温度场的分布;步骤(三)根据初始状态温度场的分布,确定是否要增大热速率来确定喷头结构中散热片(1)的直径D尺寸,同时确定喷头结构中加热块(3)顶部到散热片(1)底部的长度L2尺寸;步骤(四)在确定散热片(1)的直径D尺寸以及加热块(3)顶部到散热片(1)底部的长度L2尺寸后,在满足使用需求的情况下,减少喷头结构中加热块(3)的厚度L1尺寸,减少连续纤维预浸丝熔融区域,根据安装需求小范围调整喷头结构中散热片(1)的长度L3尺寸;步骤(五)在确定完相关尺寸后,再次进行温度场仿真,观察优化结果是否达到目标,并根据优化结果再进行相关尺寸调整;步骤(六)在基本满足散热条件下进行流体黏度仿真,具体为:在ANSYSWORKBENCH中的fluent软件下使用用户自定义函数,利用ICEM软件对仿真模型进行网格划分,网格尺寸设置为1e‑5m,喷嘴和挤出材料周围的网格细化到1e‑6m,采用隐式体积分数(VOF)模型捕捉液滴的自由表面,采用层流模型模拟液滴的流动,在隐式体积分数(VOF)模型中,挤出材料与空气的表面张力系数固定在0.02N/m,设置1e‑9至1e‑6s的自适应时间步长,采用二阶逆风法求解动量方程和压力方程,采用耦合格式进行求解;步骤(七)完成流体黏度仿真后,根据黏度变化的求解结果优化喷头结构中加热块(3)顶部到散热片(1)底部的长度L2尺寸。2.根据权利要求1所述的一种连续纤维打印喷头结构优化方法,其特征在于:步骤(一)中喷头结构包括散热片(1)、与所述散热片(1)螺纹连接的喉管(2)、与所述喉管(2)螺纹连接的加热块(3)、与所述加热块(3)螺钉连接的加热棒(4)、与所述加热块(3)螺纹连接的喷嘴(5)、与所述喉管(2)间隙配合的特氟龙管(6)。3.根据权利要求1所述的一种连续纤维打印喷头结构优化方法,其特征在于:步骤(二)中仿真参数包括加热棒(4)的温度设置为T+(10‑30)℃,散热片(1)区域设置强制对流系数W,其他表面设置空气自然对流系数。4.根据权利要求1所述的一种连续纤维打印喷头结构优化方法,其特征在于:步骤(二)温度场仿真中,喷头加热初始状态下,加热块(3)的热流值表达式如下:式中,(φx)x是热流量φ在x方向上的分量在x点的值,(φy)y是热流量φ在y方向上的分量在y点的值,(φz)z是热流量φ在z方向上的分量在z点的值。5.根据权利要求1所述的一种连续纤维打印喷头结构优化方法,其特征在于:步骤(二)温度场仿真中,喷头结构在加热起始状态的密度、比热容随时间变化的表达式如下:2CN116001278A权利要求书2/2页6.根据权利要求1所述的一种连续纤维打印喷头结构优化方法,其特征在于:步