一种连续碳纤维复合材料3D打印挤出装置的制作方法

一种连续碳纤维复合材料3d打印挤出装置
技术领域
1.本实用新型涉及3d打印技术领域，尤其是涉及一种连续碳纤维复合材料3d打印挤出装置。


背景技术：

2.3d打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术。与传统的树脂聚合物3d打印材料相比，碳纤维增强热塑性3d打印材料大幅度提升了打印件的力学性能和机械物理性能，从而使得3d打印产品可用于轨道交通、军民航空等高端领域。
3.目前，连续纤维增强热塑性树脂复合材料3d打印工艺(cfrtpcs)是以纤维干丝与热塑性树脂丝材为原材料，丝材通过送丝电机送入到3d打印头内部进行加热熔融，同时连续纤维同步送至3d打印头内部，连续纤维被熔融树脂浸渍包覆形成复合丝材，浸渍后的复合丝材从喷嘴出口处挤出，随后树脂基体迅速冷却固化粘附在工件上层，使得纤维能够不断地从喷嘴中拉出。该工艺采用热塑性树脂与连续纤维为原材料，在打印头内部进行熔融浸渍，从而实现了复合材料制备与成形一体化，可用于该工艺的热塑性树脂包括pla、abs、peek等，连续纤维包括碳纤维、玻璃纤维等。然而，现有的连续纤维增强热塑性树脂复合材料3d打印工艺及相关装置存在复合材料容易溢出导致发生堵塞，从而无法正常下料致使打印失败；此外，现有工艺及装置还存在两种材料混合不充分、相互浸渗程度不足从而导致打印产品性能降低等缺陷。
4.鉴于此，特提出本实用新型。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种连续碳纤维复合材料3d打印挤出装置，该装置能够避免复合材料溢出，保证了复合材料的充分浸润，复合材料的打印成功率高，3d打印制品的综合性能优异。
6.本实用新型提供一种连续碳纤维复合材料3d打印挤出装置，包括连续碳纤维送料装置、复合丝送料装置、打印装置和加热装置，连续碳纤维送料装置包括连续碳纤维送丝部和防溢流部，打印装置具有熔融腔和设置在熔融腔出口端的喷嘴，复合丝送料装置包括复合丝送丝部、熔融送料部和送料通道，防溢流部设置在熔融腔的进口端，连续碳纤维送丝部能够将连续碳纤维经防溢流部送至熔融腔，复合丝送丝部能够将复合丝送至熔融送料部，熔融送料部通过送料通道与熔融腔连通，加热装置能够对熔融送料部、送料通道和熔融腔进行加热。
7.进一步地，防溢流部包括防溢流口和连接部，防溢流口的直径大于连续碳纤维的直径且小于熔融腔的直径，防溢流口通过连接部与熔融腔连通。
8.进一步地，防溢流口的直径比连续碳纤维的直径大0.1-0.2mm。
9.进一步地，连续碳纤维的直径为0.3mm，防溢流口的直径为0.4mm，熔融腔的直径为
0.8-1.2mm。
10.进一步地，连接部呈中空圆台形。
11.进一步地，送料通道自熔融送料部向下倾斜设置。
12.进一步地，送料通道向下倾斜设置的角度为30-85度。
13.进一步地，送料通道的进口端与熔融送料部的下端连通，送料通道的出口端与熔融腔的上部连通。
14.进一步地，连续碳纤维送丝部包括驱动部和引导部，引导部设置在防溢流部的上方，驱动部能够将连续碳纤维送至引导部
15.本实用新型通过在熔融腔的进口端设置防溢流部，从而防止了复合材料溢出，避免了因发生堵塞导致的打印失败，提高了复合材料的打印成功率；同时，通过设置熔融送料部和送料通道，使得复合丝能够在熔融状态下进入熔融腔，熔融状态的复合丝能够与连续碳纤维在熔融腔中充分浸润，保证了复合材料的浸润效果，提高了3d打印制品的综合性能。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本实用新型一实施方式的连续碳纤维复合材料3d打印挤出装置的结构示意图。
18.附图标记说明：
19.1：驱动部；2：引导部；3：防溢流口；4：连接部；5：熔融腔；6：熔融送料部；7：送料通道；8：加热装置；9：连续碳纤维；10：复合丝。
具体实施方式
20.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
21.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
22.下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.参见图1，本实用新型的连续碳纤维复合材料3d打印挤出装置包括连续碳纤维送料装置、复合丝送料装置、打印装置和加热装置8，连续碳纤维送料装置包括连续碳纤维送丝部和防溢流部，打印装置具有熔融腔5和设置在熔融腔5出口端的喷嘴，复合丝送料装置
包括复合丝送丝部、熔融送料部6和送料通道7，防溢流部设置在熔融腔5的进口端，连续碳纤维送丝部能够将连续碳纤维9经防溢流部送至熔融腔5，复合丝送丝部能够将复合丝10送至熔融送料部6，熔融送料部6通过送料通道7与熔融腔5连通，加热装置8能够对熔融送料部6、送料通道7和熔融腔5进行加热。
24.在本实用新型中，连续碳纤维送料装置主要用于将连续碳纤维9送至打印装置的熔融腔5中；具体地，连续碳纤维送料装置包括连续碳纤维送丝部和防溢流部，防溢流部设置在熔融腔5的进口端，用于避免熔融腔5中的熔融材料溢出导致堵塞，连续碳纤维送丝部主要用于将连续碳纤维9经防溢流部送至熔融腔5中。对连续碳纤维送丝部和防溢流部的具体结构不作严格限制，只要能够实现上述功能即可。
25.具体地，如图1所示，连续碳纤维送丝部可以包括驱动部1和引导部2，驱动部1主要用于将连续碳纤维9送至引导部2，对驱动部1的驱动方式和驱动结构不作严格限制，可以采用本领域常规的驱动装置。引导部2主要用于将驱动部1输送的连续碳纤维9引导至熔融腔5中；可以理解，引导部2应当设置在防溢流部的正上方，从而保证连续碳纤维9能够良好地通过防溢流部进入熔融腔5，对引导部2的具体结构不作严格限制，例如可以采用中空圆柱体等常规结构。
26.防溢流部可以包括防溢流口3和连接部4；可以理解，防溢流口3的直径应当大于连续碳纤维9的直径，从而便于连续碳纤维9经防溢流口3进入熔融腔5；同时，防溢流口3的直径还应当小于熔融腔5的直径，从而便于良好地实现防止熔融腔5中的熔融材料溢出等目的。连接部4主要用于连通防溢流口3和熔融腔5，对其具体结构不作严格限制，连接部4例如可以呈中空圆台形。
27.对防溢流口3的尺寸不作严格限制，防溢流口3的直径例如可以比连续碳纤维9的直径大0.1-0.2mm。例如，在连续碳纤维9的直径为0.3mm时，防溢流口3的直径可以设置为0.4mm，熔融腔5的直径可以设置为0.8-1.2mm。
28.在本实用新型中，复合丝送料装置主要用于将复合丝10送至打印装置的熔融腔5中。具体地，复合丝送料装置包括复合丝送丝部、熔融送料部6和送料通道7，复合丝送丝部主要用于将复合丝10送至熔融送料部6中，熔融送料部6主要用于在加热装置8的加热作用下将复合丝10加热为熔融状态，送料通道7主要用于将熔融状态的复合丝10送至熔融腔5。对复合丝送丝部、熔融送料部6和送料通道7的具体结构不作严格限制，只要能够实现上述功能即可。
29.特别是，送料通道7可以自熔融送料部6向下倾斜设置；此时，熔融状态的复合丝10能够通过自身的重力作用向熔融腔5自然流动，从而便于熔融状态的复合丝10进入熔融腔5。对送料通道7向下倾斜设置的角度不作严格限制，例如可以设置为30-85度。此外，可以理解，送料通道7的进口端可与熔融送料部6的下端连通，送料通道7的出口端可与熔融腔5的上部连通，此时熔融的复合丝10能够与熔融腔5中的连续碳纤维9充分浸润，进而保证了复合材料的浸润效果。
30.在本实用新型中，加热装置8主要用于对熔融送料部6、送料通道7和熔融腔5中的复合材料进行加热，从而保证复合材料处于熔融状态；对加热装置8的具体结构和设置方式不作严格限制，可以采用本领域的常规加热装置。
31.在本实用新型中，打印装置主要用于对充分浸润的熔融连续碳纤维复合材料进行
3d打印；可以理解，打印装置具有熔融腔5和喷嘴，喷嘴设置在熔融腔5的出口端。对打印装置的具体结构不作严格限制，只要能够实现连续碳纤维复合材料的3d打印即可。
32.本实用新型的连续碳纤维复合材料3d打印挤出装置通过在熔融腔5的进口端设置防溢流部，从而防止了复合材料溢出，避免了因复合材料溢出发生堵塞导致的打印失败，提高了复合材料的打印成功率；同时，通过设置熔融送料部6和送料通道7，使得复合丝10能够在熔融状态下进入熔融腔5，熔融状态的复合丝10能够与连续碳纤维9在熔融腔5中充分浸润，保证了复合材料的浸润效果，提高了3d打印制品的综合性能。
33.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。