[发明专利]一种制备3D打印用连续长碳纤维复合材料的生产线

说明书

本发明提供一种制备3D打印用连续长碳纤维复合材料的生产线，其包括：包括原丝组件，所述原丝组件包括驱动端和出料端；一次浸润装置，包括分丝组件、浸润组件、干燥组件和拉丝组件；二次浸润装置，包括热熔组件、水冷组件和拉丝组件及至少一个基体丝材进料组件；卷丝组件，所述卷丝组件包括驱动端和收料端。本发明的生产线采用干湿结合、二次浸润、二次塑型的方式制备碳纤维复合丝材，从而使得制备的丝材拥有更高的比强度和比模量，使得FDM 3D打印零件能在复杂承重、承压环境中使用。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种制备3D打印用连续长碳纤维复合材料的生产线。

背景技术

FDM 3D打印工艺是应用最为普遍的3D打印技术，由于其成形过程无需模具，可以成形任意想要的零件结构，因此被广泛使用，FDM 3D打印相较于其他的3D打印方式，其打印精度相对较高，可打印多种材料，但是缺点是当前的FDM 3D打印的材料多以塑料为原材料，包括ABS、PP、ABS等，这些材料虽然有较强的二次塑型能力，但是由于材料本身机械强度、韧性等方面的限制，使得当前的3D打印件不能应用于诸多的承力环境，严重制约了FDM 3D打印技术的发展。

例如，专利CN109703121B，提供了一种新型碳纤维复合材料及其产品加工成型方法，其提供了一种通过熔融法制备复合材料的方法。

但是，目前单独采用熔融法制备的方式中，难以避免干纤维丝与高熔粘度树脂溶液难以融合的问题，会导致丝材制备过程中，树脂基体难以完全浸入纤维束内部，从而导致成形的复合丝材内部产生孔隙，影响成形丝材的质量。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种制备3D打印用连续长碳纤维复合材料的生产线，解决现有技术中采用熔融法制备复合材料时基体材料难以浸润碳纤维丝束内部且复合丝材内部容易产生孔隙的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种制备3D打印用连续长碳纤维复合材料的生产线，其包括：

原丝组件，所述原丝组件包括驱动端和出料端，所述出料端连接于所述驱动端的输出轴，碳纤维原丝缠绕于所述出料端，以供所述驱动端驱使所述出料端供料至下一工位；

一次浸润装置，包括分丝组件、浸润组件、干燥组件和拉丝组件一，所述分丝组件、所述浸润组件、所述干燥组件和所述拉丝组件依次设置，所述出料端供料的碳纤维原丝依次经过所述分丝组件、所述浸润组件、所述干燥组件和所述拉丝组件，以用于对碳纤维原丝进行熔融浸润及二次塑形；

二次浸润装置，包括热熔组件、水冷组件和拉丝组件二及至少一个基体丝材进料组件，所述热熔组件、所述水冷组件和所述拉丝组件依次设置，所述基体丝材进料组件设置于所述热熔组件的侧壁，一次塑形后的碳纤维原丝依次经过所述热熔组件、所述水冷组件和所述拉丝组件，以用于对碳纤维原丝进行二次塑形；

卷丝组件，所述卷丝组件包括驱动件和收料端，所述收料端连接于所述驱动端，以供所述驱动端驱使所述收料端完成收料。

进一步的，所述原丝组件还包括支撑架和转轴，所述出料端为滚筒，所述驱动端为供丝电机，所述转轴转动连接于所述支撑架，所述滚筒套设于所述转轴，所述供丝电机设置于所述支撑架的侧壁且其输出轴连接于所述转轴，以驱使所述转轴带动所述滚筒转动。

进一步的，所述分丝组件包括分丝板，所述分丝板相对所述滚筒设置且开设有多个分丝孔，以供碳纤维原丝均匀分割为多束后分别穿设多个所述分丝孔。

进一步的，所述浸润组件包括浸润箱、浸渍辊和塑形喷嘴一，所述浸润箱相对所述分丝板设置且其内部中空顶部开口，所述浸渍辊的数量为多个，其内置于所述浸润箱且间隔设置，所述浸润箱内置有树脂溶液并浸没所述浸渍辊，所述浸润箱靠近所述分丝板的一侧开设有多个相对所述分丝孔的进料孔，所述塑形喷嘴一设置于所述浸润箱的另一侧，多束碳纤维原丝经所述进料孔进入浸润箱后绕过多个所述浸渍辊并形成楔形空间，以供多束碳纤维原丝完成树脂溶液的第一次浸润。