[發(fā)明專利]一種連續(xù)纖維預(yù)浸料3D打印噴頭及其3D打印機(jī)、打印方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710693358.0
• 申請(qǐng)日: 2017-08-14
• 公開（公告）號(hào): CN107379539B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉大利;張海光;段永超;胡慶夕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海宇航系統(tǒng)工程研究所;上海大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C64/209
• 分類號(hào): B29C64/209;B29C64/118;B33Y30/00;B33Y10/00
• 代理公司: 31236 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 葉龍飛;胡晶

1.一種連續(xù)纖維預(yù)浸料3D打印噴頭，其特征在于，包括固定支座、散熱裝置、加熱裝置、連續(xù)纖維預(yù)浸料導(dǎo)向通道和若干壓輪，所述的散熱裝置螺紋連接于所述的固定支座的下端，所述加熱裝置螺紋連接于所述的散熱裝置的下端，所述的導(dǎo)向通道依次穿過所述的固定支座、所述的散熱裝置和所述的加熱裝置，用于向下供給連續(xù)纖維預(yù)浸料，所述壓輪設(shè)置在所述的加熱裝置的下端，并分布在所述的導(dǎo)向通道的兩側(cè)；

所述的固定支座上設(shè)有供料裝置、剪斷機(jī)構(gòu)和剪斷再供料裝置，所述的剪斷機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述的供料裝置和剪斷再供料裝置之間；

其中，所述的供料裝置和剪斷再供料裝置包括主動(dòng)齒輪和滑輪，且所述的主動(dòng)齒輪和滑輪設(shè)置在所述的導(dǎo)向通道之間，提供向下傳送連續(xù)纖維預(yù)浸料的動(dòng)力；所述的剪斷機(jī)構(gòu)包括復(fù)位彈簧、復(fù)位壓塊、剪斷刀片和氣缸，在所述的導(dǎo)向通道一側(cè)的所述的固定支座上固定連接所述的復(fù)位彈簧，所述的復(fù)位彈簧的另一端固定在所述的復(fù)位壓塊上，在所述的導(dǎo)向通道的另一側(cè)設(shè)有所述的剪斷刀片，所述的剪斷刀片由所述的氣缸提供剪斷力。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維預(yù)浸料3D打印噴頭，其特征在于，在位于所述的導(dǎo)向通道兩側(cè)的所述的固定支座上設(shè)有用于設(shè)置所述的供料裝置或所述的剪斷再供料裝置的凹槽。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連續(xù)纖維預(yù)浸料3D打印噴頭，其特征在于，兩個(gè)所述的主動(dòng)齒輪設(shè)置在所述的導(dǎo)向通道同一側(cè)的凹槽上，并通過設(shè)置在所述的固定支座的同步帶同步帶動(dòng)，所述的滑輪設(shè)置在所述的導(dǎo)向通道另一側(cè)的凹槽上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維預(yù)浸料3D打印噴頭，其特征在于，所述的固定支座上設(shè)有用于壓縮所述的復(fù)位壓塊的空間，所述的空間從所述的固定支座的側(cè)壁延伸并橫跨所述的導(dǎo)向通道至另一側(cè)所述的固定支座的側(cè)壁上。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連續(xù)纖維預(yù)浸料3D打印噴頭，其特征在于，所述的復(fù)位彈簧設(shè)置所述的空間的側(cè)壁上；在所述的空間的另一側(cè)壁上設(shè)有所述的剪斷刀片穿過的縫隙。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維預(yù)浸料3D打印噴頭，其特征在于，所述的加熱裝置包括加熱套、傳熱合金管，所述的傳熱合金管位于所述的加熱套的內(nèi)側(cè)，所述的傳熱合金管的內(nèi)側(cè)設(shè)有特氟龍管，用于減少摩擦。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維預(yù)浸料3D打印噴頭，其特征在于，所述的壓輪通過通心軸設(shè)置所述的加熱裝置的下端。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維預(yù)浸料3D打印噴頭，其特征在于，還包括轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于調(diào)整3D打印噴頭的打印路徑。

9.一種3D打印機(jī)，其特征在于，包括安裝有權(quán)利要求1～8任一所述的3D打印噴頭。

10.一種利用權(quán)利要求1～8任一所述的3D打印噴頭的打印方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將權(quán)利要求1～8任一所述的3D打印噴頭安裝在3D打印機(jī)上，連續(xù)纖維預(yù)浸料穿過所述的導(dǎo)向通道，從所述的壓輪處伸出2～8mm，然后為所述的加熱裝置、所述的供料裝置和所述的剪斷再供料裝置提供電源；

(2)在所述的供料裝置和所述的剪斷再供料裝置的同步供給下，穿過所述的剪斷機(jī)構(gòu)，此時(shí)，所述的剪斷機(jī)構(gòu)沒有接受控制信號(hào)，不動(dòng)作；再穿過所述的散熱裝置，保持固態(tài)；進(jìn)入所述的加熱系統(tǒng)，在加熱下，連續(xù)纖維預(yù)浸料中的熱塑性樹脂受熱變?yōu)槟莛ず系娜廴趹B(tài)，通過所述的壓輪的作用將熔融態(tài)的連續(xù)纖維預(yù)浸料按需要的路徑壓實(shí)在打印底板或下層連續(xù)纖維預(yù)浸料上；

(3)所述的3D打印噴頭還包括轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)連續(xù)纖維預(yù)浸料打印路徑方向發(fā)生變化時(shí)，打印噴頭在所述的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，使得所述的壓輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向始終與打印路徑平行；

(4)當(dāng)連續(xù)纖維預(yù)浸料需要剪斷時(shí)，在控制信號(hào)的作用下使所述的氣缸動(dòng)作，然后傳遞到所述的剪斷刀片上，所述的剪斷刀片在所述的復(fù)位彈簧和復(fù)位壓塊的配合下切斷連續(xù)纖維預(yù)浸料，然后所述的剪斷刀片縮回，在所述的剪斷再供料裝置的作用下，繼續(xù)行進(jìn)；打印時(shí)，按需重復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)步驟(3)和剪斷動(dòng)作(4)，即完成高強(qiáng)度復(fù)合材料零件的打印。