[发明专利]一种3D打印连续纤维增强复合材料回收再制造方法

摘要

一种3D打印连续纤维增强复合材料回收再制造方法，利用3D打印层层叠加的原理，先将回收复合材料预浸丝从回收复合材料工件中按打印路径相反方向以非接触式局部熔融加热的方式抽离出来，回收的预浸丝通过复合材料3D打印装置二次打印，本发明实现连续纤维的回收与复合材料再制造，使连续纤维的使用效率最大化，增大了制造效益，同时降低对环境的二次污染。

主权项

一种3D打印连续纤维增强复合材料回收再制造方法，其特征在于，包括下列步骤：1)通过3D打印连续纤维增强复合材料回收装置回收复合材料预浸丝(16)：1.1)将回收复合材料工件(3)通过工件夹具(4)固定于工件平台(2)的上表面，预热箱(1)箱体内部保持一个恒定温度用来整体预热回收复合材料工件(3)以加快回收时的融化速度，当回收复合材料工件(3)的基体材料分别为PLA、ABS、PEEK时，预热箱(1)的预热温度分别为150℃、200℃、300℃；1.2)回收时，热风枪(6)在运动机械臂(5)的夹持下按照回收复合材料工件(3)的3D打印路径的相反方向运动，热风枪(6)的运动速度为100～200mm/min，运动过程中通过热风枪控制器(7)控制热风枪(6)吹出热风，当回收复合材料工件(3)的基体材料分别为PLA、ABS、PEEK时，热风枪(6)吹出的热风温度分别为300℃、350℃、500℃；当热风枪(6)运动到某处时，此热风就会在该处形成一个小型的高温环境场(8)，在高温环境场(8)作用下，处于高温环境场(8)内的复合材料段的高分子基体材料就会融化形成一小段熔融区(9)，该熔融区(9)的纤维被拉出；1.3)拉力装置(13)的主动轮(15)以一定的速度转动带动从动轮(14)转动为连续纤维提供拉力，在该拉力作用下，熔融区(9)的纤维从热塑性基体(10)抽离出来，随着热风枪(6)的不断移动以及拉力装置(13)的转动，连续纤维不断地从热塑性基体(10)中抽离出来；1.4)在抽离过程中连续纤维表面会黏附一些热塑性基体材料(11)，热塑性基体材料(11)在成型口模(12)的加热作用下重新熔融，熔融的热塑性基体材料(11)在成型口模(12)的小直径直线段与连续纤维重新复合，从成型口模(12)中挤出形成回收复合材料预浸丝(16)；1.5)纤维丝盘(17)为主动丝盘，按照一定的速度转动，随着纤维丝盘(17)的转动，回收复合材料预浸丝(16)被缠绕存储在纤维丝盘(17)上；2)通过3D打印连续纤维增强复合材料再制造装置实现再制造过程：纤维丝盘(17)上的回收复合材料预浸丝(16)通过石英导管(23)送入复合材料3D打印头(22)中，石英导管(23)防止回收复合材料预浸丝(16)上的基体材料在未进入复合材料3D打印头(22)熔融腔之前融化；同时，树脂丝盘(18)上的热塑性树脂丝材(19)通过送丝机构(20)送入复合材料3D打印头(22)中，与回收复合材料预浸丝(16)熔融复合，挤出在3D打印机(21)打印平面上堆积成型再制造复合材料零件(24)。