[發明專利]碳纖維增強塑料絲材3D打印輔助擠出方法及裝置

在審

• 申請號: 202211346041.7
• 申請日: 2022-10-31
• 公開（公告）號: CN115871218A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 陳松茂;高卓壇;符述喆;張成鋼;路桐;韋佳種;廖開世;鄭洪森
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/20;B29C64/295;B29C64/321;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 翁儀

本發明公開了一種碳纖維增強塑料絲材3D打印輔助擠出方法及打印裝置，涉及3D打印技術領域，該輔助擠出方法包括如下步驟：S110，在送料通道的一側設置與送料通道連通的補償通道，并在補償通道內設置壓力補償裝置；S120，啟動3D打印機和壓力補償裝置，使碳纖維增強塑料進入到3D打印機的熱熔機構，碳纖維增強塑料在熱熔機構熔化為絲材；S130，3D打印機的主從動輪推動絲材向噴嘴方向下沉；S140，壓力補償裝置根據主從動輪的狀態為送料通道內的絲材提供壓力補償。在3D打印機主要擠壓力不足時，壓力補償裝置能夠為絲材補償擠壓力，使得絲材能夠繼續緊密連續從噴嘴擠出，從而能夠有效解決打印時送絲擠出不順、易斷絲的問題。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，特別是涉及一種碳纖維增強塑料絲材3D打印輔助擠出方法及打印裝置。

背景技術

相關技術中，FDM型3D打印機在使用碳纖維增強塑料打印作品時，常存在以下問題：

(1)長時間使用打印機，從動輪會發生磨耗，使得主從動輪的間縫隙擴大以致進絲打滑或者絲材在輪間晃動，導致擠壓力供給不足，噴嘴處進料量不穩定，使打印模型表面精度降低，嚴重時甚至出現斷絲情況。

(2)熱熔機構加熱溫度影響絲材擠出過程中的粘度。溫度過低，會導致擠出速度變慢，導致噴嘴擠出壓力增加，甚至堵塞噴嘴；若溫度過高，絲材過軟，不利于擠出，甚至導致絲材碳化，依然容易引起噴嘴堵塞。

(3)打印機各類參數難以調試，作品打印結束時，由于動輪慣性力和重力的影響，導致絲材擠出過余，出現拉絲情況。

(4)使用碳纖維增強塑料進行3D打印常引起噴嘴堵塞，即使為了適合標準的0.4毫米或更大的噴嘴，短切碳纖維細絲或顆粒依然容易引起噴嘴堵塞。而由于碳纖維的不連續，又容易引起擠出不順導致斷絲或拉絲問題。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種碳纖維增強塑料絲材3D打印輔助擠出方法，能夠有效解決碳纖維增強塑料熔融沉積3D打印時送絲擠出不順、易斷絲的問題。

本發明還提出一種打印裝置。

本發明的一方面實施例的碳纖維增強塑料絲材3D打印輔助擠出方法，包括如下步驟：S110，在送料通道的一側設置與所述送料通道連通的補償通道，并在所述補償通道內設置壓力補償裝置；S120，啟動3D打印機和所述壓力補償裝置，使碳纖維增強塑料進入到所述3D打印機的熱熔機構，所述碳纖維增強塑料在所述熱熔機構熔化為絲材；S130，所述3D打印機的主從動輪推動所述絲材向噴嘴方向下沉；S140，所述壓力補償裝置根據所述主從動輪的狀態為所述送料通道內的絲材提供壓力補償；其中，所述主從動輪對所述絲材的擠壓力為F1，所述絲材對所述壓力補充裝置的擠壓力為F2，所述壓力補償裝置對絲材的擠壓力為F3。

進一步地，步驟S140中，所述主從動輪的狀態包括主從動輪打滑、主從動輪轉速減慢或主從動輪停止轉動。

進一步地，在步驟S140中，主從動輪打滑時，F3＞F2。

進一步地，在步驟S140中，當動輪恢復正常轉動時，F3＝F2。

進一步地，所述補償通道為密閉狀態，步驟S140中，主從動輪轉速減慢或停止轉動時，壓力補償裝置在所述補償通道內營造欠壓環境。

進一步地，所述壓力補償裝置包括均設置于所述補償通道的永磁鐵、彈簧、電磁鐵及密封圈，所述永磁鐵位于所述送料通道和所述電磁鐵之間，所述彈簧位于所述永磁鐵和所述電磁鐵之間，所述密封圈套設于永磁鐵的外周，所述密封圈與所述補償通道滑動連接，通過改變所述電磁鐵的電流以控制所述永磁鐵對所述絲材的作用力大小和方向。

進一步地，所述補償通道小于所述送料通道，以避免所述永磁鐵進入所述送料通道。