[发明专利]一种汽车零部件碳纤维复合材料3D打印工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车零部件碳纤维复合材料3D打印工艺。

背景技术

随着汽车工业的发展，人们对汽车的品质要求越来越高。为了适应时代的发展和消费者的需求，世界各地的汽车生产商也在不断地进行创新，不仅提高汽车零部件的功效和品质，而且对生产汽车零部件的一些工装及生产线也进行着各种改进，以提高生产效率和降低节约成本。目前汽车车身结构件和半结构件还是金属制品，为了汽车轻量化的实现，世界上发达国家使用新型的碳纤维材料来代替金属车身结构件和半结构件，以达到实现汽车轻量化。

碳纤维零件具有强度高，密度低，尺寸稳定性高，产品质量稳定，表面质量高等优点，已广泛应用于航空航天，军用领域。就比如我们采用Toray UT70-30单向碳布制作的碳纤维零件的拉伸强度可达1700MPa，但其密度只有1.5g/cm3左右。即其单向拉伸强度已经达到或超过高强度钢的水平，密度却只有钢的1/5。即RTM碳纤维零件产品在汽车车身上的应用可大幅降低车身的重量，对提高燃油效率和减少汽车尾气排放有重要意义。

现在的汽车碳纤维汽车零部件制造还停留在传统的RTM工艺制造上，因为传统RTM工艺自动化程度较低，成型周期较长，而且碳纤维复合材料的成本比较高，比之一般的材料成型时间长，而且生产力也受到工业化生产率低和人工成本的压制而导致产量有限。

发明内容

本发明所要解决的是，汽车碳纤维汽车零部件制造还停留在传统的RTM工艺制造上，因为传统RTM工艺自动化程度较低，成型周期较长，而且碳纤维复合材料的成本比较高，比之一般的材料成型时间长，而且生产力也受到工业化生产率低和人工成本的压制而导致产量有限的问题。

本发明的技术方案是，一种汽车零部件碳纤维复合材料3D打印工艺，使用3D打印中的分层激光烧结法(SLS法)和碳纤维工艺中的碳纤维手糊成型法相结合，实现所述工艺的包括：首先利用电脑CAD软件创建三维CAD数模，而后利用电脑根据三维CAD数据进行数模分层，再后用3D打印机进行激光烧结进行叠加，喷砂后处理用3D打印机打印出来的汽车零部件主体；而后用碳纤维工艺技术中的碳纤维手糊成型工艺：在汽车零部件主体需要加强和加固的部位上刷环氧树脂，待树胶凝固，将碳纤维干布铺在汽车零部件主体需要加强和加固的部位上，待固化后用砂纸干磨，而后再刷一层环氧树脂，碳纤维干布再铺上一层，待固化后用砂纸水磨至光滑，而后用抛光机进行后处理就可以得到成品了。

其中：所述的碳纤维干布可以在同样部位根据实际强度需要增加层数。

本发明的有益效果是，汽车零部件快速成型碳纤维3D打印工艺使传统的3D打印技术和手糊碳纤维技术相结合，生产的汽车零部件产品使用廉价的可粘合材料和碳纤维复合材料的结合，打破了碳纤维复合材料的高成本，而且既拥有了不输于钢的硬度，又大大提高了产品的强度、韧性和耐冲击性，大大提高了生产效率。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

下面以为汽车B立柱为例来进一步说明本发明。

准备过程中：

材料基体为环氧树脂与环氧树脂固化剂，脱模剂选用55-NC脱模剂

增强材料为日本Toray的3K平纹碳纤维干布，其克重为200g/m2.

其他辅料和工具包括：剪刀，无尘碎布，刀片、3M砂纸(800#、1000#)、气枪、毛刷、3M抛光液、气动抛光机。

先用3M800#砂纸对3D打印产品表面进行打磨，打磨至无印痕状态，再用高压气枪和抹布将3D打印产品表面的异物和灰尘等清理干净。

用剪刀将3K碳纤维干布尺寸裁切成500mm*500mm的碳布，并将2层整齐的叠在一起备用。

成型过程中：

将碳纤维用环氧树脂结合在3D打印制件上。按以下步骤进行操作：

1.用毛刷在3D打印制件上手刷一层树脂(环氧树脂+38％的固化剂)。

2.待第一层树脂凝胶后，将3K碳纤维干布粘帖在树脂层上，然后再在3K碳纤维干布上手刷一层树脂(环氧树脂+38％固化剂)，待固化；

3.树脂固化后，用3M砂纸(800#)干磨树脂表面，再用气枪吹干净；

4.再刷一层树脂(环氧树脂+38％固化剂)，待凝胶；

5.再在凝胶的树脂上贴上3K碳纤维干布，然后继续刷一层树脂(环氧树脂+38％固化剂)；

6.待固化后，先后用800#与1000#3M砂纸水磨树脂表面，打磨光滑。

后处理过程中：