用于丝材成型的增材制造装置及增材制造方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115891140A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211561084.7B33Y30/00(2015.01)(22)申请日2022.12.07B33Y40/00(2020.01)(71)申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号(72)发明人刘国承涂其勇李建江周文杰党天启段亚斌(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)42222专利代理师杨宏伟(51)Int.Cl.B29C64/118(2017.01)B29C64/295(2017.01)B29C64/321(2017.01)B33Y10/00(2015.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称用于丝材成型的增材制造装置及增材制造方法(57)摘要本发明提供一种用于丝材成型的增材制造装置及增材制造方法，增材制造装置包括熔丝压紧机构、送丝机构、移动机构和控制装置。熔丝压紧机构至少具有一个能加热升温的熔丝压紧头，实现丝材的实时加热和压紧功能；送丝机构通过连接件安装在熔丝压紧机构上，用于将丝材倾斜向下输送到熔丝压紧头下表面，保障丝材连续送入待成型区域；移动机构用于驱动熔丝压紧机构进行移动，通过控制装置完成成型路径、熔丝压紧头温度、送丝等功能的协同控制。本发明将熔丝和压紧同时进行，实现了丝材的增材制造成型，装置结构紧凑，操作便捷，可满足微重力极限条件下大型复杂形状零件增材制造的需要。CN115891140ACN115891140A权利要求书1/2页1.一种用于丝材成型的增材制造装置，所述丝材为热塑性丝材或纤维增强复合丝材，其特征在于，包括熔丝压紧机构、送丝机构、移动机构和控制装置；所述熔丝压紧机构通过连接件安装在移动机构上，熔丝压紧机构至少具有一个能加热升温的熔丝压紧头；所述送丝机构通过连接件安装在熔丝压紧机构上，用于将丝材倾斜向下输送到熔丝压紧头下方；所述移动机构用于驱动熔丝压紧机构在三维空间内移动，实现在空间内的移动加工过程；所述控制装置用于控制移动机构的移动、熔丝压紧头的升温以及送丝机构的送丝；通过控制装置控制移动机构驱动熔丝压紧头按照设定路径移动，并将通过送丝机构送至熔丝压紧头下方的丝材压紧在模板或者芯模表面同时加热熔融，当熔丝压紧头移动至下一个压紧点时，上一个压紧点的熔融丝材冷却固化，从而在模板或者芯模上进行增材制造。2.根据权利要求1所述的增材制造装置，其特征在于：所述移动机构为三维移动机构或者多轴机械臂。3.根据权利要求1所述的增材制造装置，其特征在于：所述熔丝压紧头包括导热金属头和对其进行升温的加热装置。4.根据权利要求3所述的增材制造装置，其特征在于：所述加热装置为套设于导热金属头上的电加热装置。5.根据权利要求1所述的增材制造装置，其特征在于：所述送丝机构的出丝口与熔丝压紧头下端之间设有对丝材进行支撑和导向的导向槽。6.根据权利要求1所述的增材制造装置，其特征在于：所述送丝机构与连接件通过能锁定角度的转动副相连，以便能调整送丝角度。7.根据权利要求1所述的增材制造装置，其特征在于：所述纤维增强复合丝材为由高分子材料包覆纤维制备而成的丝材。8.根据权利要求7所述的增材制造装置，其特征在于：所述纤维为短切纤维或连续纤维，为碳纤维、玻璃纤维中的一种或者混合纤维。9.根据权利要求5所述的增材制造装置，其特征在于：所述送丝机构包括壳体基座和设于壳体基座内的一对送丝辊，壳体基座安装在连接件上，所述导向槽安装在壳体基座的出丝口端。10.一种用于丝材成型的增材制造方法，采用权利要求1‑8任意一项所述的增材制造装置，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、组装好增材制造装置，增材制造装置的熔丝压紧机构安装在移动机构上；根据增材制造对象和丝材类型调整好送丝机构的倾斜角度和送丝速度；步骤2、利用控制装置控制，通过移动机构驱动熔丝压紧头移动到模板或者芯模表面上方附近，启动送丝机构将丝材前端送到熔丝压紧头下方；步骤3、通过移动机构驱动熔丝压紧头及其下方的丝材移动到模板或者芯模表面并压紧；步骤4、同时启动移动机构、送丝机构和熔丝压紧头的加热升温功能；送丝机构源源不断的将丝材送至熔丝压紧头下方；移动机构驱动熔丝压紧头按照设定路径持续移动并保持2CN115891140A权利要求书2/2页对其下方丝材的压紧力，丝材与熔丝压紧头在外部接触而被升温及熔融，同时丝材在压紧过程中被压实，使得熔融层与已沉积层紧密结合。当熔丝压紧头移动至下一个点位后，上一个点位处的丝材冷却固化，形成所需工件材料，完成丝材成型增材制造。3CN115891140A说明书1/5页用于丝材成型的增材制造装置及增材制造方法技术领域[0001]本发明涉及增材制造领域，涉及一种以丝材为原材料的成型技