[發明專利]一種混合式連續纖維增強材料3D打印擠出系統

有效

• 申請號: 202011043919.0
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112477133B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 張海強;杜俊斌;陳曉佳;趙建華
• 申請（專利權）人: 中科院廣州電子技術有限公司
• 主分類號: B29C64/321
• 分類號: B29C64/321;B29C64/314;B33Y30/00;B33Y40/10
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 程旻露;黃培智

本發明涉及3D打印技術領域，特指一種混合式連續纖維增強材料3D打印擠出系統，包括有相互連接的送料裝置和噴嘴，還包括有螺桿式機構。在本發明中，通過進料管向送料套筒中輸送連續纖維增強材料，連續纖維增強材料在送料螺桿的作用下到達熔融區；同時，通過送料裝置向送料套筒輸送熱塑性材料，當連續纖維增強材料和熱塑性材料達到熔融區后，在加熱裝置的作用下，熱塑性材料受熱軟化，包裹在連續纖維增強材料外，繼而在送料螺桿和送料裝置的共同作用下把包裹有熱塑性材料的連續纖維增強材料擠出到噴嘴外，解決了現有技術中所存在的連續纖維增強材料送料穩定性差、精度低，熱塑性材料和連續纖維增強材料浸滲效果不好及噴嘴易堵塞的問題。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，特指一種混合式連續纖維增強材料3D打印擠出系統。

背景技術

3D打印(3DP)即快速成型技術的一種，又稱增材制造，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。

而現有技術中并未使用連續纖維增強材料，連續纖維增強材料是一種柔性的線材，一般以絲狀呈現，其具有高模量、高強度、低比重、耐磨損等優異特性，在航空航天、國防軍工以及民用工業等領域有著重要的應用前景。

傳統的連續纖維增強材料成型工藝有熱壓成型、RTM成型、纏繞成型、拉擠成型、層壓成型等，對推動連續纖維增強材料的發展應用起到了十分重要的作用，但一直以來都存在一些缺點無法克服，例如大部分成型工藝需要專用的模具，成型過程復雜且加工成本高，很難實現復雜結構件的快速制造，大大限制了連續纖維增強材料的應用范圍。近年來3D打印技術的快速發展使復雜纖維復合材料制品快速生產成為可能，3D打印技術所具有的操作簡單、速度快、精度高等優點給連續纖維增強材料應用注入了新的活力。

然而，目前針對連續纖維增強材料3D打印工藝的研究還處于起步階段，仍然存在一些不足：

1、現有連續纖維增強材料3D打印技術方案，基本都是利用滾動輪來輸送打印材料，但是由于連續纖維增強材料是一種柔性的線材，通過滾動輪輸送容易出現由于材料剛性不足而變形，最終導致線材送進出現誤差甚至失敗，大大影響了送料的穩定性和精確性；

2、在熱塑性材料和連續纖維增強材料混合打印時，容易出現兩種材料混合不充分，相互浸滲程度不足的情況，還容易出現打印材料在噴嘴處堵塞的問題。

發明內容

本發明的發明目的在于：為了解決現有技術中通過滾動輪對連續纖維增強材料進行送料，容易使連續纖維增強材料發生變形或難以控制其輸出的精度，大大影響了送料的穩定性和精確性的問題，以及熱塑性材料和連續纖維增強材料浸滲效果不好、容易在噴嘴處堵塞等問題，本發明提供了一種混合式連續纖維增強材料3D打印擠出系統。

為了解決現有技術中所存在的問題，本發明采用以下技術方案：

一種混合式連續纖維增強材料3D打印擠出系統，包括有相互連接的送料裝置和噴嘴，

所述混合式連續纖維增強材料3D打印擠出系統還包括有螺桿式機構，所述螺桿式機構設置在所述送料裝置和所述噴嘴的連接處；

所述螺桿式機構包括有送料套筒和設置在所述送料套筒內的送料螺桿，且所述送料螺桿可在所述送料套筒內轉動，所述送料套筒的底部連接有所述噴嘴，所述送料裝置用于把熱塑性材料送入至所述送料套筒中；

所述送料套筒的側壁上設置有用于向所述送料套筒內輸送連續纖維增強材料的進料管，所述進料管與所述送料套筒相連通；

所述送料裝置包括有進料口和出料口，所述出料口與所述送料套筒相連通；

所述螺桿式機構靠近所述噴嘴處形成熔融區，所述送料套筒的外側壁上設置有加熱裝置，所述加熱裝置置于所述熔融區中，所述熱塑性材料和所述連續纖維增強材料在所述熔融區中充分浸滲。