[發明專利]一種預浸潤連續纖維雙螺桿擠出式增材制造打印噴頭

有效

• 申請號: 202011598431.4
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112917901B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 吳文征;曲涵;張偉;李子涵;趙繼
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/314;B33Y40/10
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

本發明涉及一種預浸潤連續纖維雙螺桿擠出式增材制造打印噴頭，屬于增材制造領域。纖維進絲機構的等離子體發生器與支撐結構的支撐板上部固定連接，纖維進絲機構的風扇與支撐結構的風扇支架固定連接，纖維進絲機構的電機架、切斷裝置分別與支撐結構的支撐板下部固定連接，纖維進絲機構的預浸潤裝置與雙螺桿樹脂進料機構通過樹脂通道閥門螺紋連接，混合腔通過導管與雙螺桿樹脂進料機構連接。優點是結構新穎，能進行纖維增強復合材料的打印，使得打印制件的范圍更廣，提高了最終構件的質量和性能，打印出的產品使用功能能夠滿足更多的要求，縮短了從原材料強化到成型過程的周期，從而構件成型的效率也能得到提高，應用前景廣闊。

技術領域

本發明屬于特種工程塑料增材制造技術領域，尤其涉及一種預浸潤連續纖維雙螺桿擠出式增材制造打印噴頭。

背景技術

隨著當今世界制造業和經濟飛速的發展，高性能特種工程塑料在越來越多的領域都得到了廣泛的應用。高性能特種工程塑料是指具有較高的綜合性能，能在150攝氏度以上長期工作的一類工程塑料，因此又叫做耐熱工程塑料。特種工程塑料具有良好的阻燃性、包覆加工性良好(可熔融擠出，而不添加使用溶劑)、良好的耐剝離性、良好的耐磨耗性、優良的生物相容性以及耐輻照性強等特點，此外這類材料具有輕重量，高強度，耐熱性良好等一系列優點。

FDM工藝，又叫熔融沉積成型，現有的小型FDM工藝主要使用直徑為1.75mm左右的熱塑性塑料線材作為打印材料，打印頭熔融線材涂覆形成每一層的形狀，逐層疊加后成型三維結構。FDM工藝所需要的技術是所有3D打印工藝種類中最簡單的，除了運動結構僅需要進絲結構和加熱頭(打印頭)，FDM工藝相比較其他工藝而言，沒有使用成本高昂的材料與技術，成型原理比較簡單，大型的FDM打印機通常使用塑料工業中的單螺桿擠出機，在成本方面，單螺桿擠出機擠出機結構簡單，價格低，易于安裝和使用。

纖維增強復合材料(FRP)是由增強纖維材料，如玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、等與基體材料經過纏繞，模壓或拉擠等成型工藝而形成的復合材料。根據增強材料的不同，常見的纖維增強復合材料分為玻璃纖維增強復合材料(GFRP)，碳纖維增強復合材料(CFRP)以及芳綸纖維增強復合材料(AFRP)。

纖維增強復合材料具有如下特點：(1)比強度高，比模量大；(2)材料性能具有可設計性；(3)抗腐蝕性和耐久性能好；(4)熱膨脹系數與混凝土的相近。這些特點使得FRP材料能滿足現代結構向大跨、高聳、重載、輕質高強以及在惡劣條件下工作發展的需要，同時也能滿足現代建筑施工工業化發展的要求，因此被越來越廣泛地應用于各種民用建筑、橋梁、公路、海洋、水工結構以及地下結構等領域中。

目前市面上纖維增強類型的打印機進絲部分多選用進給齒輪，這種打印機要求打印材料為預先制備的直徑是1.75mm線狀絲材，制備絲材的環節費時費力且擠絲過程中會有一些粉末材料或顆粒狀材料的損耗；部分纖維增強型打印機打印的復合材料中，樹脂與纖維結合的效果較差，樣件的力學性能有待提高。

發明內容

本發明提供一種預浸潤連續纖維雙螺桿擠出式增材制造打印噴頭，以解決現有FDM打印機在打印前需要預先制備絲材、以及纖維增強復合材料打印效果較差的問題。

本發明采取的技術方案是：包括支撐結構、纖維進絲機構、雙螺桿樹脂進料機構和混合腔，其中纖維進絲機構的等離子體發生器與支撐結構的支撐板上部固定連接，纖維進絲機構的風扇與支撐結構的風扇支架固定連接，纖維進絲機構的電機架、切斷裝置分別與支撐結構的支撐板下部固定連接，纖維進絲機構的預浸潤裝置與雙螺桿樹脂進料機構通過樹脂通道閥門螺紋連接，混合腔通過導管與雙螺桿樹脂進料機構連接。

本發明所述支撐結構的結構是：固定板通過螺釘安裝在支撐板的固定板孔處，風扇支架與固定板螺栓連接。

本發明所述支撐板的是：左上端有等離子體發生器固定架，右上端有進纖維導管固定座，左部有固定板孔，右下端有電機支架，電機支架下端有切斷裝置連接架。