[發明專利]連續纖維增韌陶瓷基復合材料增材制造裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201810626688.2
• 申請日: 2018-06-19
• 公開（公告）號: CN108858660B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 尹钖;彭浩;譚康寧;蔣書鑫;張凱;劉婷婷;張浩志;司尚宇
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B28B1/00
• 分類號: B28B1/00;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/02;B33Y70/00
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

1.連續纖維增韌陶瓷基復合材料增材制造裝置，其特征是：包括座架(1)，所述的座架(1)的上表面設置工作面(11)，所述的工作面(11)上設置有一材料成型區(12)，所述的座架(1)上固定有立體空間移動架(2)，所述的立體空間移動架(2)包括X導向軌(21)、X轉接板(22)、Y導向軌(23)、Y轉接板(24)、Z導向軌(25)和Z轉接板(26)，所述的X導向軌(21)、Y導向軌(23)和Z導向軌(25)安裝各自的驅動電機，所述的Z導向軌(25)固定在座架(1)上，Z轉接板(26)能在Z導向軌驅動電機的帶動下，在Z導向軌(25)上滑動，Y導向軌(23)固定在Z轉接板(26)上，Y轉接板(24)能在Y導向軌驅動電機的帶動下，在Y導向軌(23)上滑動，X導向軌(21)固定在Y轉接板(24)上，X轉接板(22)能在X導向軌驅動電機的帶動下，在X導向軌(21)上滑動，所述的X轉接板(22)上固定纖維噴涂裝置(3)，所述的纖維噴涂裝置(3)包括能將纖維進行樹脂浸潤的纖維預處理裝置(31)和纖維擠出頭(32)，所述的纖維預處理裝置(31)與纖維擠出頭(32)連接，所述的纖維噴涂裝置(3)能隨著X轉接板(22)移動，使纖維擠出頭(32)正對著材料成型區(12)，所述的座架(1)上還安裝有基板(4)，所述的基板(4)通過基板導向軌(41)與基板電機傳動連接，基板(4)位于材料成型區(12)的正上方，所述的基板電機能帶動基板(4)下移，使基板(4)壓在材料成型區(12)上，所述的工作面(11)上開設有刮刀直線導軌(5)，所述的刮刀直線導軌(5)上安裝有刮刀(51)，所述的刮刀(51)能在刮刀直線導軌(5)上滑動，從而橫向越過材料成型區(12)的上部，所述的刮刀(51)與材料成型區(12)的上表面具有一個連續纖維增韌陶瓷基復合材料分層厚度的距離，所述的材料成型區(12)的下方固定有UV-LED光源(6)，所述的UV-LED光源(6)的燈光能對材料成型區(12)進行照射，連續纖維增韌陶瓷基復合材料增材制造裝置包括控制裝置，所述的控制裝置與X導向軌(21)、Y導向軌(23)和Z導向軌(25)的驅動電機、基板電機以及UV-LED光源(6)連接并控制它們的運作。

2.根據權利要求1所述的連續纖維增韌陶瓷基復合材料增材制造裝置，其特征是：所述的UV-LED光源(6)的亮度可調。

3.根據權利要求2所述的連續纖維增韌陶瓷基復合材料增材制造裝置，其特征是：所述的材料成型區(12)為工作面(11)上的一平底凹槽，所述的材料成型區(12)的深度與一個連續纖維增韌陶瓷基復合材料分層厚度的距離相等，所述的刮刀(51)的刀面與工作面(11)齊平。

4.根據權利要求3所述的連續纖維增韌陶瓷基復合材料增材制造裝置，其特征是：所述的刮刀(51)的高度可調，所述的材料成型區(12)的深度可調。

5.根據權利要求4所述的連續纖維增韌陶瓷基復合材料增材制造裝置，其特征是：所述的X導向軌(21)、Y導向軌(23)和Z導向軌(25)的驅動電機、基板電機均固定在座架(1)中。

6.根據權利要求5所述的連續纖維增韌陶瓷基復合材料增材制造裝置，其特征是：所述的控制裝置為計算機。

7.如權利要求1所述的連續纖維增韌陶瓷基復合材料增材制造裝置制造連續纖維增韌陶瓷基復合材料的方法，其特征是：包括以下步驟：

步驟一：由計算機完成UV-LED光源(6)的截面數據編輯、纖維噴涂裝置(3)與刮刀(51)的路徑文件編輯；

步驟二：在材料成型區(12)中注入高粘度流體陶瓷復合材料；

步驟三：計算機程序控制刮刀(51)進行平面運動，使刮刀(51)從材料成型區(12)上方橫向劃過，將材料成型區(12)內的高粘度流體陶瓷復合材料整平；

步驟四：計算機程序控制立體空間移動架(2)運作，使纖維擠出頭(32)進入材料成型區(12)，長纖維穿過纖維預處理裝置(31)浸漬樹脂后，進入纖維擠出頭(32)，被纖維擠出頭(32)規律的鋪設在高粘度流體陶瓷復合材料表面；

步驟五：計算機程序控制立體空間移動架(2)運作，使纖維擠出頭(32)退出材料成型區(12)；

步驟六：計算機程序控制基板電機運作，基板(4)下移至材料成型區(12)，將鋪設了纖維的高粘度流體陶瓷復合材料壓平，使高粘度流體陶瓷復合材料的厚度為一個分層的厚度；

步驟七：計算機程序控制UV-LED光源(6)對高粘度流體陶瓷復合材料進行曝光處理，使鋪設了纖維的高粘度流體陶瓷復合材料固化在基板(4)的下表面；

步驟八：計算機程序控制基板(4)上移，將固化后的高粘度流體陶瓷復合材料帶離材料成型區(12)，完成了一層連續纖維增韌陶瓷基復合材料分層的制備；

步驟九：以下表面固化有連續纖維增韌陶瓷基復合材料分層的基板(4)為基板整體，重復步驟二至八，直至基板(4)的下表面固化有若干層連續纖維增韌陶瓷基復合材料分層，完成連續纖維增韌陶瓷基復合材料的制備。