连续纤维增强复合材料3D打印头及打印机.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115214129A(43)申请公布日2022.10.21(21)申请号202210768291.3(22)申请日2022.07.01(71)申请人四川大学地址610065四川省成都市一环路南一段24号(72)发明人杨家操冷怀森王孝军杨杰卫志美张刚龙盛如(74)专利代理机构成都天炜知识产权代理事务所(特殊普通合伙)51377专利代理师刘文娟(51)Int.Cl.B29C64/209(2017.01)B33Y30/00(2015.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称连续纤维增强复合材料3D打印头及打印机(57)摘要本发明涉及连续纤维增强复合材料3D打印头，包括打印头本体，所述打印头本体内部设置有送料通道，所述送料通道包括依次连接的圆形通道、渐变通道以及矩形通道，所述圆形通道的断面呈圆形，所述矩形通道的断面呈矩形。还涉及一种连续纤维增强复合材料3D打印机。本发明将现有圆形的送料通道改为圆形‑渐变‑矩形的送料通道，使得打印头喷出的打印丝断面呈矩形，在进行逐层打印时，每一层的相邻两根打印丝之间能够紧密接触，不留缝隙，相邻两层之间也能够紧密接触，不留缝隙，实现致密打印。固化后，产品内部不会产生间隙，可提高产品强度。CN115214129ACN115214129A权利要求书1/1页1.连续纤维增强复合材料3D打印头，包括打印头本体(11)，所述打印头本体(11)内部设置有送料通道，其特征在于：所述送料通道包括依次连接的圆形通道(13)、渐变通道(14)以及矩形通道(15)，所述圆形通道(13)的断面呈圆形，所述矩形通道(15)的断面呈矩形。2.如权利要求1所述的连续纤维增强复合材料3D打印头，其特征在于：所述打印头本体(11)的外壁设置有第一加热套(12)。3.如权利要求1所述的连续纤维增强复合材料3D打印头，其特征在于：所述矩形通道(15)的出口外设置有冷却管(16)。4.如权利要求1所述的连续纤维增强复合材料3D打印头，其特征在于：所述打印头本体(11)包括喷嘴(17)，所述喷嘴(17)的厚度沿物料流动方向逐渐减小，所述矩形通道(15)位于喷嘴(17)内。5.连续纤维增强复合材料3D打印机，包括打印机本体，其特征在于：所述打印机本体采用如权利要求1、2、3或4所述的连续纤维增强复合材料3D打印头。6.如权利要求5所述的连续纤维增强复合材料3D打印机，其特征在于：所述打印机本体包括挤出机(7)、树脂容腔(3)和纤维喉管(6)，所述挤出机(7)与树脂容腔(3)连通，所述纤维喉管(6)的一端与树脂容腔(3)连通，另一端伸出树脂容腔(3)，所述树脂容腔(3)上设置有纤维进口，所述纤维进口的中心线与纤维喉管(6)的中心线重合。7.如权利要求6所述的连续纤维增强复合材料3D打印机，其特征在于：所述纤维进口内设置有防漏堵头(2)，所述防漏堵头(2)设置有中心通孔，且所述防漏堵头(2)内端与纤维喉管(6)的进料端之间密封配合，所述纤维喉管(6)的侧壁设置有多个树脂进入孔。8.如权利要求6所述的连续纤维增强复合材料3D打印机，其特征在于：所述树脂容腔(3)侧壁设置有第二加热套(4)。9.如权利要求6所述的连续纤维增强复合材料3D打印机，其特征在于：所述树脂容腔(3)内设置有温度传感器(5)。10.如权利要求6所述的连续纤维增强复合材料3D打印机，其特征在于：所述打印头本体(11)通过螺纹连接纤维喉管(6)的出料端。2CN115214129A说明书1/4页连续纤维增强复合材料3D打印头及打印机技术领域[0001]本发明属于连续纤维增强复合材料3D打印技术领域，尤其是一种连续纤维增强复合材料3D打印头及打印机。背景技术[0002]利用3D打印技术打印出的纤维增强复合材料制品，不仅具备高强度、高刚度、质量轻等特点，而且可以控制纤维的分布方向，从而控制制品的性能。纤维增强复合材料的3D打印技术无论是在民用还是军事上都具有重大的意义。例如，利用碳纤维复合材料制作汽车零部件，提升汽车性能并降低油耗；碳纤维复合材料产品涵盖航天光学遥感器的各个部位，如相机镜筒、相机支架、遮光罩、桁架等。依靠打印材料的快速发展和增材制造技术的日益成熟，基于纤维增强复合材料的3D打印技术将会应用到各行各业，推动制造产业的快速发展。[0003]传统的3D打印头其成型过程树脂与连续纤维束经过圆形截面送料通道形成圆形截面复合线材，然后经过打印喷头处的圆形截面成型通道，成型挤出为圆形截面打印丝，冷却固化后，由于圆柱体不能像长方体一样在空间紧密堆积，打印丝堆叠时会产生间隙，从而在打印工件内部形成空洞，严重降低了工件的力学性能，导致现有的3D打印技术所构造出来的物体结构的致密性较差。虽然有学者或企业在零件的设计过程中采