[发明专利]一种基于3D打印的光纤铺设装置及方法

权利要求书

1.一种基于3D打印的光纤铺设装置，其特征在于：

包括第一导向总成、第二导向总成、第三导向总成、打印头组件、光纤铺设组件与支承装置；所述支承装置包括具有支承面的底座、设于所述支承面上的工作台以及围绕所述底座的四周设置的支架；所述工作台远离所述支承面的端面为操作面；所述第一导向总成包括至少两根相对设置于所述底座两端的第一导轨，所述第一导轨与所述支架连接且平行于所述操作面；所述第二导向总成包括至少两根间隔设置的第二导轨，所述第二导轨长度方向上的两端分别与设置于所述底座两端的所述第一导轨可滑动地连接；所述第三导向总成包括至少一根垂直设于所述支承面的第三导轨，用于支撑所述工作台；

所述打印头组件可滑动地连接于所述第二导轨，用于沿所述第二导轨移动，在所述操作面上打印出3D构件；所述光纤铺设组件包括铺设支座、以及设于所述铺设支座的固定件、铺设滚轴与光纤导轨；所述铺设滚轴通过滚轴支架设于所述铺设支座上；所述光纤导轨的两端分别连接于所述铺设滚轴与所述铺设支座；所述固定件具有相对的两端，其中第一端与所述铺设支座可转动地连接，另一端与光纤可分离地配合；所述光纤沿着所述光纤导轨延伸直至缠绕于所述铺设滚轴，并与所述固定件配合；所述铺设支座可滑动地连接于另一根所述第二导轨上，用于沿所述第二导轨移动将所述光纤嵌入所述3D构件。

2.根据权利要求1所述的基于3D打印的光纤铺设装置，其特征在于：所述第二导向总成还包括第一电机，所述第一电机用于驱动所述第二导轨沿所述第一导轨移动；所述第三导向总成还包括第三电机，所述第三电机用于驱动所述工作台沿所述第三导轨可升降地远离或靠近所述支承面。

3.根据权利要求2所述的基于3D打印的光纤铺设装置，其特征在于：所述打印头组件还设有第二电机，所述第二电机用于驱动所述打印头组件沿所述第二导轨移动；所述打印头组件包括喷头、散热器、热熔器与耗材进料器；所述耗材进料器设有第四电机与齿轮件，所述第四电机与所述齿轮件共同配合用于将耗材挤压进入所述热熔器；所述喷头与所述热熔器相连用于将融化的所述耗材喷出；所述散热器设于所述喷头处。

4.根据权利要求3所述的基于3D打印的光纤铺设装置，其特征在于：所述散热器包括至少一个散热风扇，所述散热风扇还设有对准所述喷头的出风口；所述耗材进料器与所述热熔器之间还设有散热片。

5.根据权利要求1所述的基于3D打印的光纤铺设装置，其特征在于：所述光纤铺设组件还包括光纤卷筒，所述光纤卷筒设于所述铺设支座远离所述铺设滚轴的端面上。

6.根据权利要求5所述的基于3D打印的光纤铺设装置，其特征在于：所述光纤卷筒还设有弹性件，所述弹性件与缠绕于所述光纤卷筒的所述光纤连接。

7.根据权利要求6所述的基于3D打印的光纤铺设装置，其特征在于：所述铺设支座与所述光纤导轨的连接处还设有用于固定所述光纤的第一固定环；所述工作台上还设有固定所述光纤的第二固定环。

8.根据权利要求5-7中任意一项所述的基于3D打印的光纤铺设装置，其特征在于：所述光纤铺设组件还设有第五电机，所述第五电机用于驱动所述光纤铺设组件沿所述第二导轨移动。

9.根据权利要求1所述的基于3D打印的光纤铺设装置，其特征在于：所述操作面上还铺设有热床。

10.一种基于3D打印的光纤铺设方法，其特征在于，应用于根据权利要求1-9任一项所述基于3D打印的光纤铺设装置，包括如下步骤：

S1：工作台沿第三导轨上升远离支承面，直至达到限制的最大高度后停止；

S2：热熔器和热床开始预热，直到喷头和所述热床的温度达到预定温度时，开始打印工作；

S3：所述喷头通过第一电机与第二电机的配合沿第一导轨与第二导轨在工作台上的操作面移动；耗材进料器通过第四电机将打印所需的耗材挤压进入所述热熔器，并通过齿轮件共同施压将融化的所述耗材通过所述喷头喷出；所述喷头在热床上逐层打印，且每打印完一个层面；工作台便通过第三电机沿第三导轨下降一个高度单位，继续打印下一层面；

S4：当打印过程进行到需要光纤铺设层面时，所述喷头按照光纤铺设轨迹弯曲次数，将所述光纤铺设层面分成多个区域；每弯曲一次分成两个区域，构成容纳光纤的光纤槽与光纤铺设口；然后所述喷头退出操作面的工作区域，光纤铺设组件通过第一电机与第五电机的配合移动到所述操作面上方开始铺设光纤工作；光纤从光纤卷筒拉出，穿过第一固定环沿着光纤导轨缠绕于光纤滚轴上后，固定件将所述光纤固定按压进所述光纤槽；铺设好的所述光纤远离所述光纤卷筒的一端穿过工作台上的第二固定环，所述第五电机带动所述光纤铺设组件退出所述操作面的工作区域；所述喷头继续开始打印工作，在所述光纤铺设层面上逐层打印直至打印结束。