适合连续纤维3Ｄ打印的空间结构和打印方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108891024A(43)申请公布日2018.11.27(21)申请号201810796388.9(22)申请日2018.07.19(71)申请人航天特种材料及工艺技术研究所地址100074北京市丰台区云岗北里40号院1-8(72)发明人毕向军邓延方旭东浑丙利王红丽路建军缪伟民(51)Int.Cl.B29C64/165(2017.01)B33Y10/00(2015.01)B33Y80/00(2015.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称适合连续纤维3Ｄ打印的空间结构和打印方法(57)摘要本发明提供了一种适合连续纤维3D打印的空间结构，此空间结构包含若干个平行的网格结构和垂直于相邻网格结构的承载面。每个网格结构由棒状支杆组成，每个承载面是由棒状杆和承载区组成。同时本发明提供了一种适合连续纤维3D打印的打印方法，利用本发明的3D打印方法打印的本发明的空间结构，将点阵结构与3D打印结合起来，制造的材料具有质量轻，承载高，且结构单元上力学承载稳定的特点，并且制造的速度快，技术难度低，无需精密的模具，缩短制造的周期。CN108891024ACN108891024A权利要求书1/1页1.一种适合连续纤维3D打印的空间结构，其特征在于：包含若干个平行的网格结构，在相邻网格结构之间有垂直于网格结构的承载面，每个网格结构由棒状支杆组成，每个承载面是由棒状杆和承载区组成。2.根据权利要求1所述的适合连续纤维3D打印的空间结构，其特征在于：所述的承载区的高度为棒状杆的长度，其中一边以棒状支杆长度为边长。3.根据权利要求1所述的适合连续纤维3D打印的空间结构，其特征在于：所述的棒状支杆是柱状物体，含有连续的纤维。4.根据权利要求1所述的适合连续纤维3D打印的空间结构，其特征在于：所述的棒状杆以相邻两个网格结构的棒状支杆的连接节点为起止点。5.根据权利要求1所述的适合连续纤维3D打印的空间结构，其特征在于：所述的承载区包括芯材和加固蒙皮，芯材是以纯树脂或含有非连续纤维增强的树脂制成，加固蒙皮以连续纤维增强的材料制成，布置在芯材的一侧或两侧。6.根据权利要求1所述的适合连续纤维3D打印的空间结构，其特征在于：所述的承载区厚度不大于棒状支杆最大直径的2倍。7.根据权利要求1所述的适合连续纤维3D打印的空间结构，其特征在于：所述的连接节点，在节点处倒圆角。8.一种连续纤维3D打印的打印方法，其特征在于，通过以下步骤实现：1)使用连续纤维打印第一层由棒状支杆组成的网格结构；2)垂直于网络结构方向上使用非连续纤维打印棒状杆以及承载区芯材，构成第n层承载面的一部分，其中n＝1，2，3……；3)在垂直于承载区芯材的侧向平面的一侧或两侧，以芯材为模版，铺放连续纤维增强的材料，完成第n层承载面的打印；4)使用连续纤维进行第n+1层网络结构的打印；5)重复上述2)、3)、4)步骤，直到达到设计的尺寸。9.根据权利要求8所述的连续纤维3D打印的打印方法，其特征在于：所述的承载区的高度为棒状杆的长度，其中一边以棒状支杆长度为边长。10.根据权利要求8所述的连续纤维3D打印的打印方法，其特征在于：所述的棒状杆以相邻两个网格结构的棒状支杆的连接节点为起止点。2CN108891024A说明书1/3页适合连续纤维3D打印的空间结构和打印方法技术领域[0001]本发明涉及使用连续纤维增强树脂的增材制造技术领域，属于复合材料结构设计及制造技术领域。背景技术[0002]随着航天航空的发展，对于材料结构轻量化、多功能化提出了更为苛刻的要求。设计师们正寻求一种可以替代普通夹心材料如蜂窝、泡沫的高承载材料，为飞行器减重增航提供基础。目前，点阵结构呈现出独特的优势：可根据需求设计不同密度和不同的承载，且内部分布大量空腔，可以实现隐身、储能、阻尼等多功能为一体，是结构-隐身一体化的完美结合。[0003]当前，点阵结构成型的方法主要有手糊成型、预浸料成型技术、模压成型技术、热压罐成型技术、软膜成型技术、缠绕成型技术等。这些成型技术都对模具设计和各部分的装配安装有很高的要求，而且步骤繁琐，成型周期长，成本较高，限制了点阵结构特别是点阵芯材在工业领域的应用。[0004]连续纤维增强3D打印技术，具有速度快，步骤简洁，成型周期短等优点，但现用连续纤维增强3D打印技术打印的空间结构，是从打印面至制件顶部具有相同形状层层叠加，高度方向不含有中间断开的部分，不能实现根据位置的不同出现镂空或空心的结构。发明内容[0005]本发明提供了一种适合连续纤维3D打印的空间结构和打印方法，能够解决现有技术中点阵结构无法被连续纤维3D打印的技术问题。[0006]本发明提供了一种适合连续纤维3D打印的空间结构，此空间结构包含若干个平