一种预置纤维棒Z向增强连续纤维复合材料增材制造方法.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CN109760336A(43)申请公布日2019.05.17(21)申请号201811580023.9(22)申请日2018.12.24(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)发明人朱伟军罗盟田小永尚俊凡李涤尘(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.B29C70/38(2006.01)B29C64/165(2017.01)B33Y10/00(2015.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种预置纤维棒Z向增强连续纤维复合材料增材制造方法(57)摘要一种预置纤维棒Z向增强连续纤维复合材料增材制造方法，先制备纤维棒，然后用纯树脂熔融挤出打印基板；再按照纤维棒预置要求规划打印路径并实时预置纤维棒：在基板打印结束后，打印端进行连续纤维增强树脂基复合材料的挤出成形3D打印，按照强度需求评估纤维棒的数量及分布方式，当打印端在经过纤维棒的预留位置时，按照设定插补路径避开预留位置；当打印端经过预留位置且保证与预置热枪之间不会出现机械干涉的情况下，预置热枪在预留位置打入纤维棒；按照纤维棒长度，重复打印直到达到指定厚度的成形件；本发明通过在挤出成形打印过程中预置Z向纤维棒，提高Z向力学性能，降低复合材料制件的各向异性。CN109760336ACN109760336A权利要求书1/1页1.一种预置纤维棒Z向增强连续纤维复合材料增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备纤维棒(1)：利用连续纤维复合材料熔融挤出成形或连续纤维螺杆挤出工艺将树脂浸渍入纤维束内，在牵引力的作用下经过连续纤维挤出喷嘴后迅速冷却固化形成树脂(102)浸渍并且包裹着纤维束(101)的纤维棒(1)；2)打印基板(2)：用纯树脂熔融挤出打印基板(2)；3)按照纤维棒(1)预置要求规划打印路径并实时预置纤维棒(1)：在基板(2)打印结束后，打印端(4)进行连续纤维增强树脂基复合材料的挤出成形3D打印，按照强度需求评估纤维棒(1)的数量及分布方式，当打印端(4)在经过纤维棒(1)的预留位置时，按照设定插补路径避开预留位置；当打印端(4)经过预留位置且保证与预置热枪(3)之间不会出现机械干涉的情况下，预置热枪(3)在预留位置打入纤维棒(1)；4)按照纤维棒(1)长度，重复步骤3)直到达到指定厚度的成形件。2.根据权利要求1所述的一种预置纤维棒Z向增强连续纤维复合材料增材制造方法，其特征在于：调整所述步骤1)的树脂的挤出量或者挤出速度，能够调节所需预置纤维棒(1)的直径。3.根据权利要求1所述的一种预置纤维棒Z向增强连续纤维复合材料增材制造方法，其特征在于：所述步骤1)使用的纤维和树脂依据实际应用场合决定，纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维或玄武岩纤维。4.根据权利要求1所述的一种预置纤维棒Z向增强连续纤维复合材料增材制造方法，其特征在于：所述的步骤1)纤维棒(1)的长度则根据制件层厚设置，在打印中实时剪断。5.根据权利要求1所述的一种预置纤维棒Z向增强连续纤维复合材料增材制造方法，其特征在于：所述的步骤3)预留位置大小，根据纤维棒(1)的直径和预置热枪(3)来决定。6.根据权利要求1所述的一种预置纤维棒Z向增强连续纤维复合材料增材制造方法，其特征在于：所述的步骤3)中预置热枪(3)打出纤维棒(1)的过程为：将连续的纤维棒(1)送入预置热强(3)内部，利用预置热枪(3)自带的滚轮(302)不断送出纤维棒(1)，当纤维棒(1)到达指定长度时，利用预置热枪(3)自带的剪切装置(303)实时剪断获得指定长度的纤维棒(1)，纤维棒(1)在挤出插入制件的过程中，预置热枪(3)的枪头(301)产生热量辅助熔融制件表层，使得纤维棒(1)在经过枪头(301)时实现二次塑形和纤维束(101)和树脂(102)的充分浸渍和结合。2CN109760336A说明书1/3页一种预置纤维棒Z向增强连续纤维复合材料增材制造方法技术领域[0001]本发明属于先进制造技术领域，具体涉及一种预置纤维棒Z向增强连续纤维复合材料增材制造方法。背景技术[0002]连续纤维复合材料是航空航天、国防军工等领域的重要支撑，自20世纪80年代起，从连续纤维复合材料在美国航空制造领域的原理开发到90年代多个国家的技术展开和成型应用，发展至今，美国的ArevoLabs就已经能够利用纤维铺放技术实现宽达8m的连续纤维复合材料成型，Electroimpact已经将自己的连续纤维铺放设备用于NASA的建造火星等在人航天器的零部件打印以及波音777X机翼结构打印中，而我国多个航天航空院所和高校展开的连续纤维复合材料制造(田小永等.中国专利ZL201410