[发明专利]一种基于3D打印技术的复合材料自动铺带机

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料自动化成型领域以及快速成型技术，具体涉及一种基于3D打印技术的复合材料自动铺带机。

背景技术

先进复合材料高比强度、高比模量、高抗疲劳性、高耐腐蚀性、高断裂安全性以及良好减震性能，使其将大量用于航空航天、建筑、造船，风力发电等领域。

但是先进复合材料的制造成本比金属材料的制造成本高出几倍，主要原因是目前的先进复合材料制备还处于劳动密集型制造技术，手工铺放纤维仍是主流，自动化程度高。

复合材料的自动化成型是实现复合材料大面积应用的核心所在，复合材料质量的好坏主要取决于制造过程

快速成型3D打印技术越来越成熟，逐步进入工业生产，特别是航空航天方面，其科学性与实用性已经得到证明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于3D打印技术的复合材料自动铺带机，快速成型3D打印技术、自动铺带技术相结合的一种自动化复合材料成型设备。

本发明采用的技术方案为：一种基于3D打印技术的复合材料自动铺带机，主要包括主机机构、工作台、复合材料预浸带铺设装置、材料成型压实机构；其特征在于：机床底座设有工作台；光杆、Y方向丝杆、Y方向驱动电机固定架、Y方向驱动电机固定在机床底座上；模具用T型螺母固定在工作台上；Y方向滑台设在光杆上滑动，X方向的驱动电机由X方向驱动电机固定架固定在Y方向滑台上；X方向滑块、Z方向驱动电机、Z方向滑块、螺母固定在X方向滑台上；滑台由X方向滑块跟Y方向滑台连接；滑轨、A方向支座固定在Z方向滑台上，A方向驱动电机由A方向驱动电机固定架固定在Z方向滑台上，Z方向滑台由滑轨跟X方向滑台上的Z方向滑块连接；B方向驱动电机由电机固定架固定在B方向支座上，B方向支座跟A方向支座连接，铺设装置固定架连接在B方向支座上；铺设装置固定在铺设装置固定架上，加热管、压实装置固定在铺设装置上；Y方向由Y方向丝杆传动，X方向由丝杆传动，Z方向由同步轮，同步带传动，A方向由同步带传动，B方向有同步带传动。

本发明所述铺设装置固定架有若干螺纹孔用于固定铺设装置；铺设装置固定架有从上到下的长方形槽，复合材料预浸带从长方形槽进入铺设装置。

本发明所述工作台为静止放置，工作台有固定槽，用于固定平板、曲面模具、用于制造壳体模具等。

本发明所述主机机构，（1）运动机构为五轴联动机构，X方向，Y方向，A方向由丝杆传动，B方向由同步轮同步带传动，Z方向由丝杆加同步轮同步带传动；（2）A方向、B方向运动机构放置于Z方向的滑台上；Z方向的滑台安置于X方向的滑台；X方向的滑台放置于Y方向的滑台上。运用的是五轴联动的运动机构，工作台与运动机构相对独立，工作台可以安放各种成型必须的简单模具。

本发明所述铺设装置根据程序自动夹持、输送、铺设复合材料预浸带；（2）铺设装置自动加热熔化，剪切预浸带。

本发明所述材料成型压实装置有加热、压实功能。

该设备铺设复合材料为3D打印技术，逐程铺设。该设备用的铺设材料为热塑性的复合材料预浸带，基体材料主要为聚醚醚酮、聚砜等热塑性树脂、增强材料主要为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等纤维。

本发明是基于3D打印技术自动铺设热塑性复合材料预浸带，实现了产品的整体成型。

本发明的加热压实的压实机构，解决了复合材料成型过程的孔隙、分层、鼓泡等缺陷

五轴联动，解决了曲面复合板的成型问题；解决了3D逐层打印带来的纵向拉应力小的缺陷。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的左视图。

1、底座，2、工作台，3、模具，4、X方向的驱动电机，5、X方向驱动电机固定架，6、X方向滑块，7、X方向滑台，8、Z方向驱动电机，9、Z方向滑块，10、同步带，11、同步轮，12、滑轨，13、Z方向滑台，14、A方向驱动电机固定架，15、A方向驱动电机，16、同步带，17、B方向驱动电机，18、电机固定架，19、同步带，20、轴承盖，21、B方向支座，22、铺设装置固定架，23、A方向支座，24、铺设装置，25、Y方向驱动电机，26、Y方向驱动电机固定架，27、Y方向丝杆，28、加热管，29、光杆，30、Y方向滑台，31、丝杆，32、螺母，33、压实装置。

具体实施方式