[發明專利]碳纖維熱塑性復合材料智能結構制造裝置與方法

有效

• 申請號: 201711242478.5
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108127905B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 姚鑫驊;欒叢叢;劉加朋;劉丞哲;傅建中
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B29C64/106
• 分類號: B29C64/106;B29C64/118;B29C64/336;B33Y30/00;B33Y10/00;B33Y70/00;B29K307/04
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 徐敏

1.碳纖維熱塑性復合材料智能結構制造裝置，包括運動模塊和熱塑性復合材料打印模塊，其特征在于，還包括碳纖維鋪設模塊和灌注模塊；

所述運動模塊包括：

打印平臺；

XYZ三個運動軸，所述打印平臺安裝在Z軸上；

打印模塊安裝座，安裝在X軸和Y軸配合的運動輸出端上并安裝有所述熱塑性復合材料打印模塊和所述碳纖維鋪設模塊；

所述打印模塊安裝座上設有分別安裝所述熱塑性復合材料打印模塊和所述碳纖維鋪設模塊的第一升降機構和第二升降機構；

所述碳纖維鋪設模塊包括：

第二絲材擠出單元，用于向前推擠熱塑性材料打印絲材；

第二動力源，向所述第二絲材擠出單元提供動力；

第一喉管，與所述第二絲材擠出單元的出絲口連通；

第二散熱結構，設置在所述第一喉管的外周；

第二喉管，用于通入碳纖維；

第二加熱單元，設有與所述第一喉管連通的第二絲材通道，與所述第二喉管連通的第三絲材通道以及交會所述第三絲材通道與所述第二絲材通道的第四絲材通道；

第二打印頭，與所述第四絲材通道的出絲口連通；

所述第二絲材通道和所述第四絲材通道在同一直線上，所述第三絲材通道相對所述第二絲材通道傾斜布置；

所述灌注模塊包括兩個儲液模塊，分別儲存雙組份樹脂膠的一種組份，兩種組份樹脂膠相遇后會發生固化；所述熱塑性復合材料打印模塊打印出熱塑性復合材料基體，熱塑性復合材料基體留出至少一組孔道，每組孔道包括相互靠攏并且沿著相同方向延伸的兩條孔道；通過灌注模塊向每組孔道的兩條孔道中分別注入不同組份樹脂膠，同一組孔道內的兩條孔道中的樹脂相遇后會發生固化。

2.如權利要求1所述的碳纖維熱塑性復合材料智能結構制造裝置，其特征在于，所述熱塑性復合材料打印模塊包括：

第一絲材擠出單元，用于向前推擠熱塑性材料打印絲材；

第一動力源，向所述第一絲材擠出單元提供動力；

喉管，與所述第一絲材擠出單元的出絲口連通；

第一散熱結構，設置在所述喉管的外周；

第一加熱單元，設有與所述喉管連通的第一絲材通道；

第一打印頭，與所述第一絲材通道的出絲口連通。

3.如權利要求1所述的碳纖維熱塑性復合材料智能結構制造裝置，其特征在于，所述第二加熱單元還包括連接彎管，所述連接彎管的兩個彎折段分別伸入所述第二絲材通道和第四絲材通道內。

4.如權利要求3所述的碳纖維熱塑性復合材料智能結構制造裝置，其特征在于，所述連接彎管的兩端分別伸入所述第二喉管和第二打印頭。

5.碳纖維熱塑性復合材料智能結構的制造方法，其特征在于，采用如權利要求1～4任一權利要求所述的碳纖維熱塑性復合材料智能結構制造裝置，包括以下步驟：

步驟1：運動模塊根據計算的路徑控制熱塑性復合材料打印模塊和碳纖維鋪設模塊移動；

步驟2：所述熱塑性復合材料打印模塊打印出熱塑性復合材料基體，熱塑性復合材料基體留出至少一組孔道，每組孔道包括相互靠攏并且沿著相同方向延伸的兩條孔道；

步驟3：根據計算的路徑在步驟2的打印間隙中，所述碳纖維鋪設模塊打印碳纖維，同時添加電極到打印好的碳纖維層中；

步驟4：通過灌注模塊向每組孔道的兩條孔道中分別注入不同組份樹脂膠，同一組孔道內的兩條孔道中的樹脂相遇后會發生固化。