[发明专利]一种具有Z向增强功能的连续纤维增材制造方法

权利要求书

1.一种具有Z向增强功能的连续纤维增材制造方法，其特征在于，具体步骤如下：

①建立连续纤维增强复合材料构件的三维模型，根据三维模型获取所述构件模型轮廓数据；

②根据构件特点、性能要求和Z向尺寸，对所述三维模型进行复合材料内部纤维结构设计；

③依据所述三维模型Z向尺寸进行单元划分，可划分为多个单元，每个单元均由三个区域组成，分别为曲面支撑区域、曲面区域和曲面覆盖区域，若Z向尺寸较大无法划分为一个单元，则划分为多个单元，反之则由一个单元组成，其中曲面区域为Z向尺寸最大；

④依据所述内部纤维结构设计，对各区域进行分层，并规划内各层路径/轨迹，将相邻层间的路径/轨迹进行有效衔接；

⑤采用平面填充路径/轨迹对曲面支撑区域和曲面覆盖区域进行路径/轨迹规划；

⑥采用曲面路径/轨迹对曲面区域进行路径/轨迹规划；

⑦选择连续纤维增材制造设备进行打印，所述连续纤维增材制造设备具有多轴运动机构，至少为四轴设备；

⑧将适用于所述构件的树脂基连续纤维复合丝材安置于送丝系统上并穿过打印喷头；

⑨加热打印喷头至所需温度，维持温度直至打印结束；

⑩依据各区域路线/轨迹规划驱动打印喷头将熔融后的复合丝材在工作平台上打印成型；

打印过程中送丝系统为打印喷头进行复合丝材的供给，并依据打印速度调控送丝速度，直至实现所述复合材料构件的增材制造。

2.根据权利要求1所述的一种具有Z向增强功能的连续纤维增材制造方法，其特征在于，步骤②所述的三维模型可在三维建模软件中进行区域划分。

3.根据权利要求1所述的一种具有Z向增强功能的连续纤维增材制造方法，其特征在于，步骤③所述的多单元结构突破了传统逐层(平面)打印的形式，采用曲面区域将其他区域连结到一起，实现Z向引入连续纤维。

4.根据权利要求1所述的一种具有Z向增强功能的连续纤维增材制造方法，其特征在于，步骤③所述单元结构的三个区域，由多种模型结构组合，构建不同内部纤维结构。

5.根据权利要求4所述的一种具有Z向增强功能的连续纤维增材制造方法，其特征在于，所述三个区域，其中曲面支撑区域采用支撑材料打印，曲面覆盖区域选择性打印，构建连续纤维增强的复杂曲面复合材料构件。

6.根据权利要求4所述的一种具有Z向增强功能的连续纤维增材制造方法，其特征在于，所述支撑材料，包括聚乙烯醇、高抗冲聚苯乙烯、聚乙烯醇缩丁醛酯等。

7.根据权利要求1所述的一种具有Z向增强功能的连续纤维增材制造方法，其特征在于，步骤⑤所述的平面填充路径/轨迹，包括轮廓偏置和栅格路径等。

8.据权利要求1所述的一种具有Z向增强功能的连续纤维增材制造方法，其特征在于，步骤⑥所述的曲面路径/轨迹，包括U向、V向和环向等。

9.根据权利要求1所述的一种具有Z向增强功能的连续纤维增材制造方法，其特征在于，步骤⑧所述的连续纤维，包括碳纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、玻璃纤维等。

10.根据权利要求1所述的一种具有Z向增强功能的连续纤维增材制造方法，其特征在于，步骤⑧所述的树脂基，为热塑性树脂，包括聚乳酸、聚酰胺、ABS、PA、PA66、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚酮酮、超高分子聚乙烯等。