[发明专利]一种预浸润连续纤维双螺杆挤出式增材制造打印喷头

说明书

本发明涉及一种预浸润连续纤维双螺杆挤出式增材制造打印喷头，属于增材制造领域。纤维进丝机构的等离子体发生器与支撑结构的支撑板上部固定连接，纤维进丝机构的风扇与支撑结构的风扇支架固定连接，纤维进丝机构的电机架、切断装置分别与支撑结构的支撑板下部固定连接，纤维进丝机构的预浸润装置与双螺杆树脂进料机构通过树脂通道阀门螺纹连接，混合腔通过导管与双螺杆树脂进料机构连接。优点是结构新颖，能进行纤维增强复合材料的打印，使得打印制件的范围更广，提高了最终构件的质量和性能，打印出的产品使用功能能够满足更多的要求，缩短了从原材料强化到成型过程的周期，从而构件成型的效率也能得到提高，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于特种工程塑料增材制造技术领域，尤其涉及一种预浸润连续纤维双螺杆挤出式增材制造打印喷头。

背景技术

随着当今世界制造业和经济飞速的发展，高性能特种工程塑料在越来越多的领域都得到了广泛的应用。高性能特种工程塑料是指具有较高的综合性能，能在150摄氏度以上长期工作的一类工程塑料，因此又叫做耐热工程塑料。特种工程塑料具有良好的阻燃性、包覆加工性良好(可熔融挤出，而不添加使用溶剂)、良好的耐剥离性、良好的耐磨耗性、优良的生物相容性以及耐辐照性强等特点，此外这类材料具有轻重量，高强度，耐热性良好等一系列优点。

FDM工艺，又叫熔融沉积成型，现有的小型FDM工艺主要使用直径为1.75mm左右的热塑性塑料线材作为打印材料，打印头熔融线材涂覆形成每一层的形状，逐层叠加后成型三维结构。FDM工艺所需要的技术是所有3D打印工艺种类中最简单的，除了运动结构仅需要进丝结构和加热头(打印头)，FDM工艺相比较其他工艺而言，没有使用成本高昂的材料与技术，成型原理比较简单，大型的FDM打印机通常使用塑料工业中的单螺杆挤出机，在成本方面，单螺杆挤出机挤出机结构简单，价格低，易于安装和使用。

纤维增强复合材料(FRP)是由增强纤维材料，如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、等与基体材料经过缠绕，模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。根据增强材料的不同，常见的纤维增强复合材料分为玻璃纤维增强复合材料(GFRP)，碳纤维增强复合材料(CFRP)以及芳纶纤维增强复合材料(AFRP)。

纤维增强复合材料具有如下特点：(1)比强度高，比模量大；(2)材料性能具有可设计性；(3)抗腐蚀性和耐久性能好；(4)热膨胀系数与混凝土的相近。这些特点使得FRP材料能满足现代结构向大跨、高耸、重载、轻质高强以及在恶劣条件下工作发展的需要，同时也能满足现代建筑施工工业化发展的要求，因此被越来越广泛地应用于各种民用建筑、桥梁、公路、海洋、水工结构以及地下结构等领域中。

目前市面上纤维增强类型的打印机进丝部分多选用进给齿轮，这种打印机要求打印材料为预先制备的直径是1.75mm线状丝材，制备丝材的环节费时费力且挤丝过程中会有一些粉末材料或颗粒状材料的损耗；部分纤维增强型打印机打印的复合材料中，树脂与纤维结合的效果较差，样件的力学性能有待提高。

发明内容

本发明提供一种预浸润连续纤维双螺杆挤出式增材制造打印喷头，以解决现有FDM打印机在打印前需要预先制备丝材、以及纤维增强复合材料打印效果较差的问题。

本发明采取的技术方案是：包括支撑结构、纤维进丝机构、双螺杆树脂进料机构和混合腔，其中纤维进丝机构的等离子体发生器与支撑结构的支撑板上部固定连接，纤维进丝机构的风扇与支撑结构的风扇支架固定连接，纤维进丝机构的电机架、切断装置分别与支撑结构的支撑板下部固定连接，纤维进丝机构的预浸润装置与双螺杆树脂进料机构通过树脂通道阀门螺纹连接，混合腔通过导管与双螺杆树脂进料机构连接。

本发明所述支撑结构的结构是：固定板通过螺钉安装在支撑板的固定板孔处，风扇支架与固定板螺栓连接。

本发明所述支撑板的是：左上端有等离子体发生器固定架，右上端有进纤维导管固定座，左部有固定板孔，右下端有电机支架，电机支架下端有切断装置连接架。