[發明專利]一種空心填充復合材料絲材的多功能增材制造裝置及方法

有效

• 申請號: 202110437344.9
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN112976567B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 曹毅;馬聚隆;馬浩宇;嚴圣超;李滌塵
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/336;B33Y30/00;B33Y10/00;B33Y40/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發明公開了一種空心填充復合材料絲材的多功能增材制造裝置及方法，包括送絲管，所述送絲管上段直徑均勻，下段直徑漸縮，所述送絲管直徑漸縮段的外側設置有加熱塊，所述送絲管中穿插有空心基材，所述空心基材通過導絲輪導向伸入送絲管中，還包括自動填充裝置，所述自動填充裝置包括混料腔，混料腔上設置有進料口及出料口，所述出料口穿插在送絲管直徑均勻段和直徑漸縮段的交界處，且出料口的上部設置有能夠將空心基材側壁剖開的刀片。本發明可根據不同區域材料的需求，對空心基材內部進行材料填充，實現打印不同區域時，材料種類和比例靈活可控。

技術領域

本發明涉及熔融沉積技術領域，具體涉及一種空心填充復合材料絲材的多功能增材制造裝置及方法。

背景技術

當前在對復合材料進行加工時，大多只能加工預制好的某一種復合材料，很難對多種復合材料進行實時制備和一體化加工，加工出的部件性能比較單一。通常為了滿足不同區域的性能需求，需要使用高性能復合材料進行加工，對高性能材料造成了極大的浪費。

隨著增材制造技術的發展，為多種復合材料的實時制備和一體化制造提供了一種思路，可以根據需求，實時改變復合材料的種類，實現多種復合材料的分區域增材制造，有效的實現了特定區域的功能設計，保障了在不同區域內，擁有符合實際需求的強度、電磁屏蔽、耐高溫等性能，使零件的多功能制造成為可能。然而，當前在對復合材料進行分區域增材制造時，仍然不夠完善，存在著很多問題。首先，高聚物基質材料在加入增強體，成為復合材料的過程中，需要充分考慮材料混合過程的分散特性和團聚現象，材料制備工藝普遍較為復雜，難以實現均勻材料的實時制備，容易產生復合材料內部組分不均勻的問題；其次，增強材料的加入，通常使復合材料粘結強度降低，在材料沉積過程中，容易造成較差的層間粘合效果，嚴重影響了Z方向的力學性能，同時，多種復合材料之間浸潤性具有顯著差異，又影響了不同材料間的粘結強度，限制了材料過渡區域的力學性能；最后，不同材料的制造條件存在差異，需要根據材料性質的不同，對溫度進行調控，避免由于溫度不匹配，對制造過程產生不利的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種空心填充復合材料絲材的多功能增材制造裝置及方法，以克服現有技術存在的缺陷，本發明可根據不同區域材料的需求，對空心基材內部進行材料填充，實現打印不同區域時，材料種類和比例靈活可控。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種空心填充復合材料絲材的多功能增材制造裝置，包括送絲管，所述送絲管上段直徑均勻，下段直徑漸縮，所述送絲管直徑漸縮段的外側設置有加熱塊，所述送絲管中穿插有空心基材，所述空心基材通過導絲輪導向伸入送絲管中，還包括自動填充裝置，所述自動填充裝置包括混料腔，混料腔上設置有進料口及出料口，所述出料口穿插在送絲管直徑均勻段和直徑漸縮段的交界處，且出料口的上部設置有能夠將空心基材側壁剖開的刀片。

進一步地，所述空心基材采用空心PEEK管。

進一步地，所述空心基材的壁厚為0.2mm，直徑為1mm。

進一步地，所述送絲管的直徑均勻段的直徑為1.2mm；所述送絲管的直徑漸縮段末端的直徑為0.8mm。

進一步地，所述送絲管的直徑漸縮段末端的下部設置有基板。

一種空心填充復合材料絲材的多功能增材制造方法，包括以下步驟：

步驟一：將填充材料通過進料口送入自動填充裝置的混料腔；

步驟二：空心基材在導絲輪的作用下，送入送絲管，在進入加熱塊所在區域前，刀片將空心基材側壁剖開，自動填充裝置將選用的填充材料實時填充到空心基材中；