[发明专利]一种3D打印连续纤维增强复合材料回收再制造方法

权利要求书

1.一种3D打印连续纤维增强复合材料回收再制造方法，其特征在于，包括下列步骤：

1)通过3D打印连续纤维增强复合材料回收装置回收复合材料预浸丝(16)：

1.1)将回收复合材料工件(3)通过工件夹具(4)固定于工件平台(2)的上表面，预热箱(1)箱体内部保持一个恒定温度用来整体预热回收复合材料工件(3)以加快回收时的融化速度，当回收复合材料工件(3)的基体材料分别为PLA、ABS、PEEK时，预热箱(1)的预热温度分别为150℃、200℃、300℃；

1.2)回收时，热风枪(6)在运动机械臂(5)的夹持下按照回收复合材料工件(3)的3D打印路径的相反方向运动，热风枪(6)的运动速度为100～200mm/min，运动过程中通过热风枪控制器(7)控制热风枪(6)吹出热风，当回收复合材料工件(3)的基体材料分别为PLA、ABS、PEEK时，热风枪(6)吹出的热风温度分别为300℃、350℃、500℃；当热风枪(6)运动到某处时，此热风就会在该处形成一个小型的高温环境场(8)，在高温环境场(8)作用下，处于高温环境场(8)内的复合材料段的高分子基体材料就会融化形成一小段熔融区(9)，该熔融区(9)的纤维被拉出；

1.3)拉力装置(13)的主动轮(15)以一定的速度转动带动从动轮(14)转动为连续纤维提供拉力，在该拉力作用下，熔融区(9)的纤维从热塑性基体(10)抽离出来，随着热风枪(6)的不断移动以及拉力装置(13)的转动，连续纤维不断地从热塑性基体(10)中抽离出来；

1.4)在抽离过程中连续纤维表面会黏附一些热塑性基体材料(11)，热塑性基体材料(11)在成型口模(12)的加热作用下重新熔融，熔融的热塑性基体材料(11)在成型口模(12)的小直径直线段与连续纤维重新复合，从成型口模(12)中挤出形成回收复合材料预浸丝(16)；

1.5)纤维丝盘(17)为主动丝盘，按照一定的速度转动，随着纤维丝盘(17)的转动，回收复合材料预浸丝(16)被缠绕存储在纤维丝盘(17)上；

2)通过3D打印连续纤维增强复合材料再制造装置实现再制造过程：纤维丝盘(17)上的回收复合材料预浸丝(16)通过石英导管(23)送入复合材料3D打印头(22)中，石英导管(23)防止回收复合材料预浸丝(16)上的基体材料在未进入复合材料3D打印头(22)熔融腔之前融化；同时，树脂丝盘(18)上的热塑性树脂丝材(19)通过送丝机构(20)送入复合材料3D打印头(22)中，与回收复合材料预浸丝(16)熔融复合，挤出在3D打印机(21)打印平面上堆积成型再制造复合材料零件(24)。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印连续纤维增强复合材料回收再制造方法，其特征在于：所述的3D打印连续纤维增强复合材料回收装置，包括预热箱(1)，预热箱(1)内部底面设有工件平台(2)，回收复合材料工件(3)通过工件夹具(4)固定在工件平台(2)上，预热箱(1)上部侧壁上连接有运动机械臂(5)，运动机械臂(5)的末端连接有热风枪(6)，预热箱(1)的外部固定有热风枪控制器(7)，热风枪控制器(7)和热风枪(6)连接，热风枪(6)和回收复合材料工件(3)上端配合，回收复合材料预浸丝(16)穿过预热箱(1)，在拉力装置(13)的拉力下穿过成型口模(12)，最终缠绕在回收丝盘(17)上。

3.根据权利要求2所述的一种3D打印连续纤维增强复合材料回收再制造方法，其特征在于：所述的成型口模(12)内孔依次为大直径直线段、收缩直径段、小直径直线段。

4.根据权利要求2所述的一种3D打印连续纤维增强复合材料回收再制造方法，其特征在于：所述的拉力装置(13)由主动轮(15)与从动轮(14)配合组成。

5.根据权利要求1所述的一种3D打印连续纤维增强复合材料回收再制造方法，其特征在于：所述的3D打印连续纤维增强复合材料再制造装置，包括3D打印台(21)，3D打印台(21)上方设有的复合材料3D打印头(22)内的石英导管(23)的一个入口和回收丝盘(17)上回收复合材料预浸丝(16)连接，石英导管(23)的另一个入口和经过送丝机构(20)的热塑性树脂丝材(19)连接，热塑性树脂丝材(19)缠绕在树脂丝盘(18)上。