[實(shí)用新型]一種連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料的3D打印頭結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202023342395.3
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN214294489U
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王軒;顧成言;周忠嬌;李娜娜
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市光韻達(dá)增材制造研究院;深圳協(xié)同創(chuàng)新高科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: B29C64/209
• 分類號: B29C64/209;B29C64/307;B33Y30/00;B33Y40/20
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 晁永升

本實(shí)用新型涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料的3D打印頭結(jié)構(gòu)，所述3D打印頭結(jié)構(gòu)包括升降驅(qū)動模塊，所述升降驅(qū)動模塊連接有打印噴腔和打印施壓單元；所述打印噴腔的下端兩側(cè)分別設(shè)有剪切模塊和激光模塊；本實(shí)用新型提供的一種連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料的3D打印頭結(jié)構(gòu)，能夠有效封堵打印噴腔內(nèi)可能流出的樹脂材料，并在打印過程中隨時(shí)切斷碳纖維絲，打印策略可以有多種變化，打印施壓單元的施加壓力可調(diào)，不會破壞打印部件層與層之間的排列，也可有效排除層間空氣，提高打印部件的致密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料的3D打印頭結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

3D打印是實(shí)現(xiàn)“增材制造”的主要形式，世界多個(gè)國家都把3D打印作為先進(jìn)制造的重要內(nèi)容。碳纖維復(fù)合材料在密度、重量、疲勞特性等有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域以及在高溫、高化學(xué)穩(wěn)定性要求的場合都頗具優(yōu)勢。傳統(tǒng)連續(xù)碳纖維成型制造包括編織、涂膠、鋪布、壓制等系列工藝流程及對模具的高精度需求和損耗，且在一定程度上受模型復(fù)雜性的限制，制約了碳纖維材料作用的充分發(fā)揮。3D打印具有一體成型、不受模具復(fù)雜限制的特點(diǎn)，用于連續(xù)碳纖維復(fù)合材料的成型制造，能夠同時(shí)發(fā)揮材料輕質(zhì)高強(qiáng)、3D打印一體成型的優(yōu)勢，制造具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)形狀的碳纖維零部件，具有廣闊的應(yīng)用前景。

在實(shí)際研究中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有3D打印裝置在打印過程中，無法隨時(shí)切斷碳纖維絲，打印策略較為單一，且打印部件的層與層之間的間隙較大，容易出現(xiàn)分層現(xiàn)象，質(zhì)量無法得到保障。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對上述存在的打印策略單一、打印部件質(zhì)量差等問題，本實(shí)用新型提供了一種連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料的3D打印頭結(jié)構(gòu)，能夠有效封堵打印噴腔內(nèi)可能流出的樹脂材料，并在打印過程中隨時(shí)切斷碳纖維絲，打印策略可以有多種變化，打印施壓單元的施加壓力可調(diào)，不會破壞打印部件層與層之間的排列，也可有效排除層間空氣，提高打印部件的致密度。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供的具體方案如下：

一種連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料的3D打印頭結(jié)構(gòu)，所述3D打印頭結(jié)構(gòu)包括升降驅(qū)動模塊，所述升降驅(qū)動模塊連接有打印噴腔和打印施壓單元；

所述打印噴腔的下端兩側(cè)分別設(shè)有剪切模塊和激光模塊。

可選的，所述打印噴腔包括依次連接且相互連通的噴腔上端、噴腔中端和噴腔下端；

所述噴腔上端連接有樹脂供料導(dǎo)管和碳纖維絲進(jìn)料通道，噴腔上端的內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)向管，所述導(dǎo)向管與碳纖維絲進(jìn)料通道、噴腔中端連通；

所述噴腔中端的內(nèi)部設(shè)置有中端連接通道，所述中端連接通道的外周設(shè)置有加熱單元；

所述噴腔下端設(shè)置有打印口，外部熱固性樹脂通過樹脂供料導(dǎo)管進(jìn)入噴腔上端內(nèi)部，碳纖維絲通過碳纖維絲進(jìn)料通道進(jìn)入導(dǎo)向管內(nèi)，通過加熱單元為混合材料固化預(yù)熱，使其在擠出后更快固化。

可選的，所述噴腔上端與噴腔中端之間為可拆卸連接；

所述噴腔中端與噴腔下端之間為可拆卸連接，方便打印過程中有可能出現(xiàn)的堵料排除以及材料更換的清理，或零配件更換。

可選的，所述導(dǎo)向管的管壁上徑向均勻設(shè)置有多個(gè)條形開口，便于樹脂與碳纖維絲接觸、混合。

可選的，所述打印施壓單元為滾輪，所述滾輪位于打印口的下端，便于對打印口擠出的物料進(jìn)行施壓，減少打印過程中的層間間隙，以提高打印部件的致密度。

可選的，所述剪切模塊包括剪切驅(qū)動單元和與剪切驅(qū)動單元連接的剪切刀，剪切刀在剪切驅(qū)動單元的作用下動作，對打印口進(jìn)行封堵，切斷碳纖維絲。

可選的，所述3D打印頭結(jié)構(gòu)還包括安裝架，所述升降驅(qū)動模塊、剪切模塊和激光模塊均設(shè)于安裝架上，便于對各模塊位置的調(diào)整與控制。