[发明专利]连续纤维增强树脂基复合材料3D打印丝材制备方法及装置

权利要求书

1.一种连续纤维增强树脂基复合材料3D打印丝材制备方法，其特征在于：选取干纤维丝束和常温下为固态的热固性树脂预聚物及其引发剂、热塑性树脂或混合树脂体系作为制备原料，将纤维丝束依次经过多重展纱、分纱、预浸热熔树脂、合纱处理，制得连续纤维增强树脂基复合材料3D打印丝材。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的干纤维丝束是碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉纤维中的一种或多种，一根或多根。

3.根据权利要求1所述的方法所采用的装置，其特征在于：包括卷置于放卷机构(1)上的纤维丝束(2)，纤维丝束(2)由放卷机构(1)放出后依次经过放卷导向圆环(3)、夹持机构(4)、导向轮(5)、张力控制轮(6)后接受由下红外灯(7)和上红外灯(8)发出的红外光双面辐照，经过辐照后纤维丝束依次经过展纱机构、气流喷射展纱机构(10)后进入预浸槽(11)预浸热熔树脂，浸渍完全后纤维丝束依次经过合纱喷嘴(14)、冷却机构(15)、收卷导向圆环(16)后缠绕在收卷料筒(17)上。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述的放卷导向圆环(3)和收卷导向圆环(16)为光滑陶瓷圆环。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述的张力控制轮(6)连接力矩电机，通过设置力矩电机参数控制整个流程纤维丝束2的张力大小。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述的下红外灯(7)和上红外灯(8)功率可调，通过功率调节控制红外光产生的高温破坏纤维丝束(2)表面上浆剂的约束，该温度低于纤维氧化温度。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述的展纱机构包括依次设置的第一展纱辊(9-1)、第二展纱辊(9-2)、第三展纱辊(9-3)和第四展纱辊(9-4)，第一展纱辊(9-1)采用固定设置，第二展纱辊(9-2)能够沿X轴方向运动并振动，第三展纱辊(9-3)能够沿Z轴方向运动并振动，第四展纱辊(9-4)采用固定设置，第二展纱辊(9-2)、第三展纱辊(9-3)的振幅、频率可调。

8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述的气流喷射展纱机构(10)垂直于纤维丝束(2)输送方向喷射气流，冲击纤维丝束(2)表面，完成展纱。

9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述的预浸槽(11)具有加热、温控和产生超声波的功能，预浸槽(11)中盛放有树脂(13)，树脂(13)经加热后，由固态变为粘流态，并在超声波的作用下驱除气泡，树脂(13)中浸没有分纱机构(12)，纤维丝束(2)在超声波、分纱机构(12)的双重作用下，浸渍粘流态的树脂(13)。

10.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述的合纱喷嘴(14)的口径根据3D打印设备对耗材丝束直径要求来调节。