连续纤维增强树脂基复合材料3D打印丝材制备方法及装置.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CN108407300A(43)申请公布日2018.08.17(21)申请号201810282910.1(22)申请日2018.04.02(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人段玉岗明越科丁仲秋(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人贺建斌(51)Int.Cl.B29C64/314(2017.01)B33Y40/00(2015.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称连续纤维增强树脂基复合材料3D打印丝材制备方法及装置(57)摘要一种连续纤维增强树脂基复合材料3D打印丝材制备方法及装置，方法选取干纤维丝束和常温下为固态的热固性树脂预聚物及其引发剂、热塑性树脂或混合树脂体系作为制备原料，将纤维丝束依次经过多重展纱、分纱、预浸热熔树脂、合纱处理，制得连续纤维增强树脂基复合材料3D打印丝材；装置包括卷置于放卷机构上的纤维丝束，纤维丝束依次经过夹持机构、张力控制轮后接受由下红外灯和上红外灯发出的红外光双面辐照，辐照后纤维丝束依次经过展纱机构、气流喷射展纱机构后进入预浸槽预浸热熔树脂，浸渍完全后纤维丝束依次经过合纱喷嘴、冷却机构后缠绕在收卷料筒上；本发明使纤维与树脂充分浸润，纤维-树脂微观界面结合可控，成型构件综合性能优异。CN108407300ACN108407300A权利要求书1/1页1.一种连续纤维增强树脂基复合材料3D打印丝材制备方法，其特征在于：选取干纤维丝束和常温下为固态的热固性树脂预聚物及其引发剂、热塑性树脂或混合树脂体系作为制备原料，将纤维丝束依次经过多重展纱、分纱、预浸热熔树脂、合纱处理，制得连续纤维增强树脂基复合材料3D打印丝材。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的干纤维丝束是碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉纤维中的一种或多种，一根或多根。3.根据权利要求1所述的方法所采用的装置，其特征在于：包括卷置于放卷机构(1)上的纤维丝束(2)，纤维丝束(2)由放卷机构(1)放出后依次经过放卷导向圆环(3)、夹持机构(4)、导向轮(5)、张力控制轮(6)后接受由下红外灯(7)和上红外灯(8)发出的红外光双面辐照，经过辐照后纤维丝束依次经过展纱机构、气流喷射展纱机构(10)后进入预浸槽(11)预浸热熔树脂，浸渍完全后纤维丝束依次经过合纱喷嘴(14)、冷却机构(15)、收卷导向圆环(16)后缠绕在收卷料筒(17)上。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述的放卷导向圆环(3)和收卷导向圆环(16)为光滑陶瓷圆环。5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述的张力控制轮(6)连接力矩电机，通过设置力矩电机参数控制整个流程纤维丝束2的张力大小。6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述的下红外灯(7)和上红外灯(8)功率可调，通过功率调节控制红外光产生的高温破坏纤维丝束(2)表面上浆剂的约束，该温度低于纤维氧化温度。7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述的展纱机构包括依次设置的第一展纱辊(9-1)、第二展纱辊(9-2)、第三展纱辊(9-3)和第四展纱辊(9-4)，第一展纱辊(9-1)采用固定设置，第二展纱辊(9-2)能够沿X轴方向运动并振动，第三展纱辊(9-3)能够沿Z轴方向运动并振动，第四展纱辊(9-4)采用固定设置，第二展纱辊(9-2)、第三展纱辊(9-3)的振幅、频率可调。8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述的气流喷射展纱机构(10)垂直于纤维丝束(2)输送方向喷射气流，冲击纤维丝束(2)表面，完成展纱。9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述的预浸槽(11)具有加热、温控和产生超声波的功能，预浸槽(11)中盛放有树脂(13)，树脂(13)经加热后，由固态变为粘流态，并在超声波的作用下驱除气泡，树脂(13)中浸没有分纱机构(12)，纤维丝束(2)在超声波、分纱机构(12)的双重作用下，浸渍粘流态的树脂(13)。10.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述的合纱喷嘴(14)的口径根据3D打印设备对耗材丝束直径要求来调节。2CN108407300A说明书1/3页连续纤维增强树脂基复合材料3D打印丝材制备方法及装置技术领域[0001]本发明涉及复合材料3D打印技术领域，具体涉及一种连续纤维增强树脂基复合材料3D打印丝材制备方法及装置。背景技术[0002]3D打印技术是一种以数字模型为基础，通过运用金属粉末或塑料的线性丝材等可粘合的材料，以逐层打印或逐层选择性粘结的方式，来构造实体的快速增材制造技术。3D打印耗材是3D打印的物质基础，也是限制3D打印进一步发展应用的瓶颈。目前，3D打印的耗材主要分为陶瓷类、金属类、复合材料类和聚合物类四