[發(fā)明專利]一種碳纖維3D打印方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810398598.2
• 申請(qǐng)日: 2018-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN108748986A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉漢雄;竇健泰;丁飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鎮(zhèn)江擎智光電科技有限公司
• 主分類號(hào): B29C64/165
• 分類號(hào): B29C64/165;B33Y10/00
• 代理公司: 蘇州中合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32266
• 代理人: 伍兵

本發(fā)明公開一種碳纖維3D打印方法，包括模型導(dǎo)入，預(yù)織布加工，準(zhǔn)備打印環(huán)境，預(yù)織布放置，壓制件擠壓，開光照射等步驟，最后機(jī)械臂抬起上層面光源設(shè)備，在固化完成的碳纖維預(yù)織布上表面放置下一層碳纖維預(yù)織布，重復(fù)執(zhí)行預(yù)織布放置、壓制件積壓以及開光照射步驟，直到打印完成。通過上述方式，本發(fā)明提供一種碳纖維3D打印方法，將樹脂3D打印與碳纖維材料結(jié)合，采用選擇性一次成型技術(shù)解決現(xiàn)有碳纖維板難以二次加工的問題，既保留了3D打印一次成型的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)可變的固化方式可以根據(jù)不同應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行結(jié)構(gòu)拓展，使打印件具備二次加工能力以提高材料性能，充分滿足市場要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及3D打印領(lǐng)域，尤其涉及一種碳纖維3D打印方法。

背景技術(shù)

碳纖維是一種國家戰(zhàn)略新興材料，能直接應(yīng)用于軍工領(lǐng)域，比如導(dǎo)彈、火箭、戰(zhàn)斗機(jī)等，所以國外對(duì)其相關(guān)的技術(shù)、關(guān)鍵裝備及材料都是封鎖或限制的，這也導(dǎo)致了國內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈的長期嚴(yán)重滯后，所以，研究和發(fā)明碳纖維相關(guān)技術(shù)是迫在眉睫的事情，調(diào)研發(fā)現(xiàn)市場上無碳纖維3D打印方案，碳纖維預(yù)浸料并不具備二次加工的能力。

本決的技術(shù)問題：現(xiàn)有的3D打印技術(shù)無法包含碳纖維作為改性材料，碳纖維預(yù)浸料并不具備二次加工能力，所以我們?cè)O(shè)計(jì)了一種使用碳纖維絲，光敏樹脂作為原材料的3D打印系統(tǒng)(立體成型系統(tǒng))，以解決碳纖維預(yù)浸料加工困難的問題以及樹脂類3D打印機(jī)強(qiáng)度低的問題，將二者的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，產(chǎn)生了這樣的一種新型碳纖維3D打印機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種碳纖維3D打印方法，采用選擇性一次成型技術(shù)解決現(xiàn)有碳纖維板難以二次加工的問題，既保留了3D打印一次成型的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)可變的固化方式可以根據(jù)不同應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行結(jié)構(gòu)拓展，使打印件具備二次加工能力。紫外固化的特點(diǎn)也使得當(dāng)部件出現(xiàn)磨損以后可以更好的進(jìn)行修復(fù)，從而滿足各種情況下的使用。碳纖維的選取和加入也極大的豐富了樹脂的可能性，提高了性能，滿足了現(xiàn)在市面上對(duì)于性能的要求，同時(shí)，碳纖維3D打印件可以替代大部分的金屬3D打印件，從而在航天、航空、軌道交通等方面得到應(yīng)用。樹脂3D打印與碳纖維是最完美的契合。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種碳纖維3D打印方法，包括以下步驟：

步驟一：模型導(dǎo)入，將需要打印的3D模型文件導(dǎo)入算法軟件中處理，按打印層序計(jì)算出模型的實(shí)心打印區(qū)域的坐標(biāo)信息，以圖像數(shù)據(jù)的形式保存每一打印層的幾何結(jié)構(gòu)信息，根據(jù)幾何結(jié)構(gòu)信息和坐標(biāo)信息計(jì)算并生成3D打印機(jī)可執(zhí)行的打印文件，發(fā)送給3D打印機(jī)；

步驟二：預(yù)織布加工，根據(jù)步驟一生成的圖像數(shù)據(jù)對(duì)預(yù)織布進(jìn)行包括切割、編織在內(nèi)的加工，使碳纖維預(yù)織布的輪廓與圖像數(shù)據(jù)內(nèi)包含的每一打印層的幾何結(jié)構(gòu)相符；

步驟三：準(zhǔn)備打印環(huán)境，利用液態(tài)光敏樹脂建立沉浸打印環(huán)境，在沉浸打印環(huán)境下構(gòu)建由兩層透光板材組成的成型平臺(tái)；

步驟四：預(yù)織布放置，將步驟二加工完成的碳纖維預(yù)織布送入沉浸打印環(huán)境內(nèi)，按照設(shè)定的位置和角度擺放在兩層透光板材之間；

步驟五：壓制件擠壓，向透光板材提供設(shè)定大小的外部壓力促使成型平臺(tái)壓合碳纖維預(yù)織布；

步驟六：開光照射，根據(jù)步驟一生成的打印層的圖像信息，為成型平臺(tái)提供部分或全部的雙向直射面光源照射，照射的時(shí)間根據(jù)樹脂特性、激光功率、固化深度確定，完成單層固化；

步驟七：釋放對(duì)成型平臺(tái)施加的外部壓力，使兩層透光板材分離，在固化完成的碳纖維預(yù)織布上表面疊加下一層碳纖維預(yù)織布，重復(fù)執(zhí)行步驟五、六、七，直到打印完成。