[发明专利]一种连续纤维增强复合材料、3D打印丝材制备装置及方法

说明书

本发明涉及3D打印材料技术领域，尤其是一种连续纤维增强复合材料3D打印丝材制备装置，包括机架和设置在机架上的进料装置、浸润装置、冷却装置和收料装置，进料装置包括用于安装外部纤维丝材卷的纤维辊和用于纤维丝材导向的进料导轮，浸润装置包括具有加热功能的浸润槽、设置在浸润槽上的支撑件和设置在支撑件上伸入浸润槽内的浸润机构，收料装置包括用于纤维丝材导向的出料导轮和用于纤维丝材收卷的收料盘，纤维丝材依次经过纤维辊、进料导轮、浸润机构、出料导轮、冷却装置和收料盘，本发明能够生产出浸润度高、质量较好的连续纤维增强复合材料预浸料。

技术领域

本发明涉及3D打印材料技术领域，具体领域为一种连续纤维增强复合材料、3D打印丝材制备方法。

背景技术

3D打印技术在工业生产中的应用越来越广泛，市面上的FDM 3D打印机的耗材主要是一些热塑性树脂材料，其缺点明显：承载能力弱、层间性能差、强度低等等，这些缺陷严重限制了打印产品的进一步应用与发展。

为满足不同行业对打印产品的要求，提高产品的性能，纤维增强复合材料以及可以使用该材料的3D打印机成为3D打印技术的发展趋势，纤维增强复合材料具有高模量、高强度、高韧性的特点；根据增强纤维的长度尺寸可以将纤维增强复合材料分为长切纤维增强复合材料、短切纤维增强复合材料以及连续纤维增强复合材料；连续纤维增强复合材料和短切纤维增强复合材料相比，性能大幅度改善，力学性能可提高30％-300％以上，其产品在航空、航天、医疗、汽车等领域得到广泛应用。

连续纤维增强复合材料打印丝材的制备是整个生产环节中的重要一环，只是简单的将连续纤维与熔融的树脂混合在一起生产出的打印耗材，纤维没有得到充分浸渍，打印产品的强度等性能达不到预期；因此，如何制备浸润度高的连续纤维增强复合材料预浸料成为关注的技术焦点。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种连续纤维增强复合材料3D打印丝材制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种连续纤维增强复合材料3D打印丝材制备装置，包括机架和设置在机架上的进料装置、浸润装置、冷却装置和收料装置，

进料装置包括用于安装外部纤维丝材卷的纤维辊和用于纤维丝材导向的进料导轮，

浸润装置包括具有加热功能的浸润槽、设置在浸润槽上的支撑件和设置在支撑件上伸入浸润槽内的浸润机构，

收料装置包括用于纤维丝材导向的出料导轮和用于纤维丝材收卷的收料盘，

纤维辊和收料盘安装在机架上，且分别位于浸润槽的左右两侧，

进料导轮设于浸润槽上靠近纤维辊一侧，出料导轮设于浸润槽上靠近收料盘一侧，

冷却装置设置在支撑件上位于出料导轮与收料盘之间，

纤维丝材依次经过纤维辊、进料导轮、浸润机构、出料导轮、冷却装置和收料盘，

浸润机构在支撑件上均匀设置有多组，每组浸润机构均包括有电机、齿轮和若干浸润锭，浸润锭的数量为偶数个设置，齿轮的数量与浸润锭的数量一致，同一组的所有浸润锭在支撑件上为水平或竖直的直线向排列，浸润锭上设置有转轴，浸润锭通过转轴转动安装在支撑件上，且浸润锭置于浸润槽内，所有的齿轮固定设置在对应浸润锭的转轴上，且同一组浸润机构的相邻齿轮之间相互啮合，电机安装在其中一浸润锭的转轴上。

优选的，所述进料导轮包括相互配合设置的导轮一和导轮二，导轮一设置在支撑件上，导轮二设置在浸润槽内，纤维丝材依次经过导轮一和导轮二后与浸润锭连接。

优选的，所述出料导轮包括相互配合设置的导轮三和导轮四，导轮三设置在浸润槽内，导轮四设置在支撑件上，纤维丝材从浸润锭出料后依次经过导轮三和导轮四后与收料盘连接。