[發(fā)明專(zhuān)利]一種四足機(jī)器人小腿連續(xù)碳纖維FDM 3D打印方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011465747.6
• 申請(qǐng)日: 2020-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112757625A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦敬偉;邱金勇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華融普瑞（北京）科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B29C64/118
• 分類(lèi)號(hào): 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(lián)創(chuàng)專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32330
• 代理人: 谷金穎

本發(fā)明公開(kāi)了一種四足機(jī)器人小腿連續(xù)碳纖維FDM 3D打印方法，該3D打印方法包括以下步驟：根據(jù)3D打印技術(shù)的特點(diǎn)，對(duì)四足機(jī)器人小腿設(shè)計(jì)進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。該一種四足機(jī)器人小腿連續(xù)碳纖維FDM 3D打印方法，通過(guò)發(fā)明四足機(jī)器人小腿連續(xù)碳纖維FDM 3D打印方法，結(jié)合連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料打印的復(fù)雜形狀零部件，其具有輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)以及出色的耐高溫和抗化學(xué)性能，采用3D打印技術(shù)首先實(shí)現(xiàn)對(duì)四足機(jī)器人的腿足的連續(xù)碳纖維3D打印成型制造，逐步實(shí)現(xiàn)四足機(jī)器人機(jī)身及其整體部件的連續(xù)碳纖維3D打印成型制造，對(duì)于四足機(jī)器人輕量化及其高承載比的發(fā)展具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及四足機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種四足機(jī)器人小腿連續(xù)碳纖維FDM 3D打印方法。

背景技術(shù)

以碳纖維為增強(qiáng)體，熱塑性樹(shù)脂為基體的碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)、減輕構(gòu)件重量、提高構(gòu)件效率、改善構(gòu)件可靠性、延長(zhǎng)構(gòu)件壽命等特點(diǎn)，具有金屬材料無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。碳纖維在機(jī)器人輕量化機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域具有重要價(jià)值。碳纖維材料密度只有1.5-2g/cm3，相當(dāng)于鋼的密度的1/4，鋁合金密度的1/2，但是強(qiáng)度高，拉伸強(qiáng)度可達(dá)3000-4000MPa，彈性比鋼大4-5倍，比鋁大6-7倍。傳統(tǒng)連續(xù)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(tǒng)加工方法時(shí)間和成本高，不適用于加工復(fù)雜零件，特別是一些具有仿形結(jié)構(gòu)和拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)。而三維成型技術(shù)的出現(xiàn)，則大幅拓寬了連續(xù)碳纖維材料的應(yīng)用范圍，擺脫了復(fù)雜模型結(jié)構(gòu)的限制。通過(guò)對(duì)連續(xù)碳纖維3D打印設(shè)備和成型工藝技術(shù)開(kāi)展相應(yīng)的研究，采用3D打印技術(shù)首先實(shí)現(xiàn)對(duì)四足機(jī)器人的腿足的連續(xù)碳纖維3D打印成型制造，逐步實(shí)現(xiàn)四足機(jī)器人機(jī)身及其整體部件的連續(xù)碳纖維3D打印成型制造。

因此我們提出了一種四足機(jī)器人小腿連續(xù)碳纖維FDM 3D打印方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種四足機(jī)器人小腿連續(xù)碳纖維FDM3D打印方法，該3D打印方法包括以下步驟：

步驟一、根據(jù)3D打印技術(shù)的特點(diǎn)，對(duì)四足機(jī)器人小腿設(shè)計(jì)進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整和結(jié)構(gòu)優(yōu)化；

步驟二、將優(yōu)化后的小腿模型導(dǎo)入FDM打印系統(tǒng)的切片軟件中，將模型擺放到打印平臺(tái)上并進(jìn)行切片處理；

步驟三、將短纖填充尼龍的復(fù)合材料作為基礎(chǔ)材料和連續(xù)碳纖維長(zhǎng)絲材料放置于普通鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行烘干；

步驟四、將FDM打印系統(tǒng)的基礎(chǔ)材料噴嘴和碳纖維噴嘴進(jìn)行加熱；

步驟五、將烘干后的兩種材料放入FDM打印系統(tǒng)的材料箱進(jìn)一步進(jìn)行干燥；

步驟六、將基礎(chǔ)材料長(zhǎng)絲和連續(xù)碳纖維長(zhǎng)絲分別通過(guò)礎(chǔ)材料噴嘴和碳纖維噴嘴送出，逐層打印；

步驟七、根基小腿模型在基礎(chǔ)材料上對(duì)小腿的內(nèi)部主體結(jié)構(gòu)采用碳纖維同心圓工字鋼填充方式進(jìn)行連續(xù)碳纖填充打印成型；

步驟八、對(duì)小腿的頂端的凹槽或凸臺(tái)區(qū)域采用各向同性填充方式進(jìn)行連續(xù)碳纖維填充打印成型；

步驟九、控制打印溫度、打印層厚、打印速度等工藝參數(shù)，最終可以獲得連續(xù)碳纖維填充尼龍復(fù)合材料3D打印一體化成型的四足機(jī)器人小腿。

優(yōu)選的，步驟一中所述的結(jié)構(gòu)優(yōu)化為總體原則形成抗拉結(jié)構(gòu)，工字鋼結(jié)構(gòu)或者圓管結(jié)構(gòu)，總體管狀輪廓設(shè)計(jì)外形和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

優(yōu)選的，步驟二中，所述的切片軟件為Eigger，模型擺放方式為對(duì)角平放方式。

優(yōu)選的，步驟三中，所述烘干溫度為60～120℃，烘干時(shí)間為4～8小時(shí)。

優(yōu)選的，步驟四中所述基礎(chǔ)材料噴嘴和碳纖維噴嘴溫度分別為260～280℃和240～260℃。

優(yōu)選的，步驟五中，所述的材料箱為密封式材料箱，與成型室連同，干燥溫度為0～100℃，干燥時(shí)間為持續(xù)烘干。