[发明专利]一种超声辅助纤维增强复合材料增材制造方法及装置

权利要求书

1.一种超声辅助纤维增强复合材料增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于玻璃态、浆料状复合材料增材制造工况下，所述复合材料增材制造工况是指纤维材料和浆料状的树脂材料在基板上混合成形前的状态，所述基板上连接有弹簧，所述弹簧连接有超声波发生器；同时，采用超声波发生器通过弹簧带动基板摇摆振动，振动频率低于纤维材料和浆料状的树脂材料的固有频率，直至纤维材料和树脂材料融合逐层形成复合材料增材制件；

应用于长纤维增强复合材料制造的结构夯实和缺陷消除，包括以下步骤：

所述树脂材料从树脂材料料仓输送至搅拌室内，所述搅拌室内的熔化室对树脂材料加热熔化，所述搅拌室内的搅拌输送机构将熔化的树脂材料从搅拌室的出料口按照增材成形规律沉积至基板上；同时，在第一送料器的输送下，所述纤维材料从纤维材料容纳腔的输料管输送出，所述纤维材料在纤维铺设完成后，经过切刀处时，所述切刀将纤维材料切断，所述纤维材料经过熔化室时，所述熔化室对纤维材料加热熔化预浸和浸润，最后连同预浸材料或伴有短纤维的树脂浆料通过输料管在基板上完成成形；

同时被输送至基板上的纤维材料和树脂材料在基板上混合，所述超声波发生器通过弹簧带动基板摇摆振动，所述振动频率低于纤维材料和浆料状的树脂材料的固有频率，直至纤维材料和树脂材料融合逐层形成复合材料增材制件；

所述超声波发生器带动弹簧振动，所述弹簧带动基板低频振动，所述超声波发生器重复上述振动，直至纤维材料和树脂材料融合逐层形成复合材料增材制件。

2.根据权利要求1所述的超声辅助纤维增强复合材料增材制造方法，其特征在于，所述纤维材料为丝状纤维，所述树脂材料为流动性材料。

3.根据权利要求1所述的超声辅助纤维增强复合材料增材制造方法，其特征在于，应用于短纤维增强复合材料的制造，包括以下步骤：

将纤维材料和树脂材料在混合料仓混合形成混合料，所述混合料通过第二送料器输送至搅拌室，所述搅拌室内的熔化室对混合料加热熔化，所述搅拌室内的搅拌输送机构将熔化的混合料从搅拌室的出料口输送至基板上，所述熔化后的混合料在基板上混合成形时，超声波发生器带动弹簧振动，所述弹簧带动基板摇摆振动，直至混合料融合形成复合材料增材制件。

4.根据权利要求1至3任一项所述的超声辅助纤维增强复合材料增材制造方法，其特征在于，所述超声波发生器带动弹簧及基板上下、左右、前后摇摆振动。

5.一种超声辅助纤维增强复合材料增材制造装置，其特征在于，采用权利要求1所述的超声辅助纤维增强复合材料增材制造方法，应用于长纤维增强复合材料制造的结构夯实和缺陷消除，包括：

基板，用于树脂材料和纤维材料混合成形，所述基板传动连有弹簧和超声波发生器；

搅拌室，所述搅拌室内设有搅拌输送机构和熔化室，所述搅拌室的出料口和基板相对；

树脂材料料仓，所述树脂材料料仓和搅拌室连通；

纤维材料容纳腔，所述纤维材料容纳腔连有输料管，所述输料管依次穿过熔化室和搅拌室的出料口后延伸至基板处，所述输料管上设有第一送料器和切刀，所述切刀位于第一送料器的下游。

6.一种超声辅助纤维增强复合材料增材制造装置，其特征在于，采用权利要求3所述的超声辅助纤维增强复合材料增材制造方法，应用于短纤维增强复合材料的制造，包括：

基板，用于树脂材料和纤维材料混合成形，所述基板传动连有超声波发生器；

搅拌室，所述搅拌室内设有搅拌输送机构和熔化室，所述搅拌室的出料口和基板相对；

混合料仓，用于树脂材料和纤维材料混合，所述混合料仓和搅拌室之间连有第二送料器。