[發明專利]一種四足機器人大腿連續碳纖維FDM 3D打印方法

在審

• 申請號: 202011465729.8
• 申請日: 2020-12-13
• 公開（公告）號: CN112757624A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 秦敬偉;邱金勇
• 申請（專利權）人: 華融普瑞（北京）科技有限公司
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/386;B29C64/393;B29C64/314;B29C64/379;B33Y50/00;B33Y50/02;B33Y40/10;B33Y40/20;B33Y10/00
• 代理公司: 連云港聯創專利代理事務所(特殊普通合伙) 32330
• 代理人: 谷金穎

本發明公開了一種四足機器人大腿連續碳纖維FDM 3D打印方法，該3D打印方法包括以下步驟：根據3D打印技術的特點，對四足機器人大腿設計進行分體結構優化和再設計優化，分別為模型A和模型B。該一種四足機器人大腿連續碳纖維FDM 3D打印方法，通過發明四足機器人大腿連續碳纖維FDM 3D打印方法，結合連續碳纖維增強聚合物復合材料打印的復雜形狀零部件，其具有輕質高強的特點以及出色的耐高溫和抗化學性能，采用3D打印技術首先實現對四足機器人的腿足的連續碳纖維3D打印成型制造，逐步實現四足機器人機身及其整體部件的連續碳纖維3D打印成型制造，對于四足機器人輕量化及其高承載比的發展具有重要意義。

技術領域

本發明涉及四足機器人技術領域，具體為一種四足機器人大腿連續碳纖維FDM 3D打印方法。

背景技術

以碳纖維為增強體，熱塑性樹脂為基體的碳纖維增強熱塑性復合材料具有輕質高強、減輕構件重量、提高構件效率、改善構件可靠性、延長構件壽命等特點，具有金屬材料無法比擬的優勢。碳纖維在機器人輕量化機構設計領域具有重要價值。碳纖維材料密度只有1.5-2g/cm3，相當于鋼的密度的1/4，鋁合金密度的1/2，但是強度高，拉伸強度可達3000-4000MPa，彈性比鋼大4-5倍，比鋁大6-7倍。傳統連續碳纖維成型方式有裱糊成型工藝、模壓成型工藝和編織成型工藝。這些傳統加工方法時間和成本高，不適用于加工復雜零件，特別是一些具有仿形結構和拓撲優化結構。而三維成型技術的出現，則大幅拓寬了連續碳纖維材料的應用范圍，擺脫了復雜模型結構的限制。通過對連續碳纖維3D打印設備和成型工藝技術開展相應的研究，采用3D打印技術首先實現對四足機器人的腿足的連續碳纖維3D打印成型制造，逐步實現四足機器人機身及其整體部件的連續碳纖維3D打印成型制造。

因此我們提出了一種四足機器人大腿連續碳纖維FDM 3D打印方法。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種四足機器人大腿連續碳纖維FDM 3D打印方法，該3D打印方法包括以下步驟：

S1:根據3D打印技術的特點，對四足機器人大腿設計進行分體結構優化和再設計優化，分別為模型A和模型B；

S2:將優化后的大腿模型A和模型B分別先后導入FDM打印系統的切片軟件中，將模型A和模型B分別擺放到打印平臺上并進行切片處理；

S3:將短纖填充尼龍的復合材料作為基礎材料和連續碳纖維長絲材料放置于普通鼓風干燥箱進行烘干；

S4:將FDM打印系統的基礎材料噴嘴和碳纖維噴嘴進行加熱；

S5:將烘干后的兩種材料放入FDM打印系統的材料箱進一步進行干燥；

S6:將基礎材料長絲和連續碳纖維長絲分別通過礎材料噴嘴和碳纖維噴嘴送出，逐層打??；

S7:根基大腿模型在基礎材料上對大腿的內部主體結構采用碳纖維同心圓工字鋼填充方式進行連續碳纖填充打印成型；

S8:對大腿頂端的凹槽或凸臺區域采用各向同性填充方式進行連續碳纖維填充打印成型；

S9:控制打印溫度、打印層厚、打印速度等工藝參數，最終可以獲得連續碳纖維填充尼龍復合材料3D打印四足機器人大腿模型A和模型B；

S10:將3D打印四足機器人大腿模型A和模型B按照分體鑲嵌結構鑲嵌起來，并采用高強度粘合劑進行粘合，再放入鼓風烘箱進行固化；

S11:最后對拼接的模型進行后處理，最終獲得連續碳纖維填充3D打印再拼接的四足機器人大腿。

優選的，S1中所述的結構優化為總體原則形成抗拉結構，工字鋼結構或者圓管結構，總體管狀輪廓設計外形和結構優化，大腿分為鑲嵌結構的模型A和模型B。

優選的，S2中所述的切片軟件為Eigger，模型擺放方式為對角平放方式，模型A和模型B分別設置。