[发明专利]加捻连续纤维熔融沉积3D打印送丝装置及应用

权利要求书

1.加捻连续纤维熔融沉积3D打印送丝装置，其特征在于，包括顶部设有主进料口(107)的料桶(1)和打印送丝头(2)，所述的打印送丝头(2)设置在所述的料桶的底部，并与动力装置(3)相连接；

所述的打印送丝头(2)包括：碗状的送丝头主体(201)、设置在送丝头主体(201)内壁的凹槽(202)和设置在送丝头主体(201)外壁的被动转动构件(203)，所述的送丝头主体的端部设有喷丝口(204)。

2.根据权利要求1所述的加捻连续纤维熔融沉积3D打印送丝装置，其特征在于，所述的料桶的上部为柱状体(1055)，下部为中空的椎体(105)。

3.根据权利要求2所述的加捻连续纤维熔融沉积3D打印送丝装置，其特征在于，所述的打印送丝头通过旋转构件(205)设置在所述的椎体(105)端部的喷丝口(206)处。

4.根据权利要求3所述的加捻连续纤维熔融沉积3D打印送丝装置，其特征在于，所述的料桶包括外壳(101)和竖隔板(102)，所述的竖隔板(102)垂直设置在所述的料桶(1)内，两边和底边与所述的料桶的内壁相连接，竖隔板与料桶的内壁之间为浸润剂腔(103)，竖隔板(102)之间为聚合物熔体腔(106)，竖隔板的底边设有出丝孔(104)，浸润剂腔(103)的顶部设有浸润剂入口(109)。

5.根据权利要求4所述的加捻连续纤维熔融沉积3D打印送丝装置，其特征在于，所述的出丝孔104的孔径为1-2mm；

D：H＝4～6：1；H：H1＝1:1.1～1.2；

D为外壳101的内径，H为柱状体的高度，H1为椎体的高度。

6.根据权利要求1所述的加捻连续纤维熔融沉积3D打印送丝装置，其特征在于，所述的被动转动构件(203)与动力装置3相连接，所述的动力装置的上端部套在所述的椎体外，两者之间设有密封构件。

7.根据权利要求1～6任一项所述的加捻连续纤维熔融沉积3D打印送丝装置，其特征在于，所述的凹槽(202)的深度为3-5mm；所述的凹槽202为向心缩小的喇叭口槽；喷丝口206的直径为1-3mm；主体201内径5-10mm。

8.根据权利要求7所述的加捻连续纤维熔融沉积3D打印送丝装置，其特征在于，所述的竖隔板102的数量为2～10块，所述的凹槽202的数量为2～10条，且竖隔板102的数量与凹槽202的数量相同。

9.采用权利要求1～8任一项所述的加捻连续纤维熔融沉积3D打印送丝装置，制备层层堆积形成的连续纤维增强复合材料的3D产品的坯型的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将聚合物、染色剂和其他助剂熔体的混合物，通过挤出装置，如双螺杆挤出机，挤出，通过主进料入口送入聚合物熔体腔；

(2)将浸润剂熔融挤出送入浸润腔剂；

(3)将连续纤维分别从浸润剂腔上部的纤维入口送入浸润剂腔，并从下部的出丝孔穿出，同时，启动所述的动力装置，打印送丝头水平方向旋转，对纤维加捻，聚合物熔体腔6中的聚合物熔体包裹了加捻后的纤维，从打印送丝头的下端部的纤维出口穿出，获得连续纤维增强的3D打印复合线材，并层层堆积形成连续纤维增强复合材料产品坯型。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的混合物的停留时间为30-100s；

步骤(3)中，所述的连续纤维的停留时间为0.6-1s；

步骤(4)中，打印送丝头2水平方向的旋转速度为5-10r/min。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，各个组分的重量百分比用量为：

各个组分的百分比之和为100％；

所述的聚合物选自PLA、PCL、PHA、PBS、PA、ABS、PC、PS、POM、PVC、PP中的一种或多种组成的“合金”；

所述连续纤维为玻璃纤维、陶瓷纤维、金属纤维、凯夫拉纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、聚醚纤维、聚酯纤维、碳纤维、石墨纤维、石墨烯纤维、碳纳米管纤维、醋酸纤维、茧蚕丝中的一种或多种，或者根据实际需要，采用其它材料制成的连续纤维，所述纤维的单丝直径为10-20μm，纤维束一般为1200-2400tex，或者根据需要制作成其它直径大小的线材；

所用的浸润剂为PP马来酸酐接枝物；

所用的增韧剂为乙烯-辛烯弹性体。