[发明专利]通过3D打印制造由复合材料制成的制品的方法

权利要求书

1.一种通过三维打印制造由用连续纤维增强的复合材料制成的制品的方法，包括：

·将丝状形式的复合纤维和热塑性材料进料到挤出机中；

·沿程序轨迹移动挤出机，并通过喷嘴将热塑性材料与复合纤维结合在一起的复合材料挤出至工作台表面；

·在形式制品的过程中，通过修整机构对复合纤维进行切割，并在不将复合材料挤出到编程轨迹的下一个部分的情况下移动挤出机；然后恢复复合材料的挤出；

其特征在于，

使用复合纤维，其中长丝束用体积分数为15-60％的热固性粘合剂浸渍并进行温度处理，直至粘合剂完全固化；

在将热塑性材料与复合纤维结合时，将挤出机加热到高于热塑性材料的熔点和热固性粘合剂的玻璃化转变点的温度，低于热固性粘合剂的破坏温度；

相对于挤出机在直线上的速度，降低复合纤维进料的速度，以产生张力，并且，相对于挤出机速度，在轨迹的弯曲部分增加复合纤维的进料，以释放张力并防止纤维滑动；

将复合纤维与热塑性材料以及热塑性塑料的熔体一起冷却，其中复合纤维在冷却时变硬；

通过将复合纤维粘合在一起并形成产品，使热塑性材料固化，其中，

控制复合纤维在层中的铺设路径，其中，所述复合纤维的铺设角度在所述制品的不同部分是不同的，并且，通过改变增强长丝和热塑性塑料在挤出机中的进料速率，以及当所述复合纤维布置时改变其之间的距离，所述制品中存在具有高纤维含量的部分和具有低纤维含量的部分；并且

所述制品为肋状增强复合结构，包含沿着不同轨迹定向的任意数量的肋骨，所述肋骨包含复合材料层并且包含复合纤维，其中，所述复合材料层中的复合纤维的体积比在肋骨相交区域处和在相交区域之间的肋骨的部分处不同，在交叉之间的肋材料中的复合纤维的体积含量小于40％，其中，当挤出机通过交叉之间的肋骨部分时，设定塑料长丝到挤出机的进料速率，使得形成的复合材料中复合纤维的体积含量小于40％，而在热塑性塑料中的体积含量则大于60％；当挤出机通过相交区域时，塑料长丝的进给速度下降，此后运动停止或沿相反方向开始，从而降低挤出机腔室中塑料的压力，从而导致在相交区域中的热塑性塑料的体积分数减小为0至20％。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于获得包含增强纤维或功能性纤维，或两者一起的复合纤维的纤维束。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述增强纤维包括碳或玻璃或芳纶或玄武岩或硼或金属纤维，或所述纤维的组合。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述功能性纤维包括光学纤维或导电纤维。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热固性粘合剂是基于苯酚甲醛、聚酯、环氧树脂、尿素、环氧酚醛、硅树脂、聚酰亚胺或双马来酰亚胺粘合剂的热固性塑料。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热塑性材料以长丝或颗粒或粉末的形式进料。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热塑性材料包括丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚丙交酯、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚对苯二甲酸、聚缩醛、聚砜、聚醚醚酮、聚四氟乙烯。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述挤出机的移动是借助于至少三个坐标移动机构来进行的，所述机构允许所述挤出机相对于所述工作台表面沿着所述编程轨迹移动。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述挤出机沿着所述编程轨迹的运动通过控制系统与所述复合纤维和热塑性材料的供应同步，所述控制系统还保持了挤出机的预设温度和工作台的温度以及在预定时间内修整机构的接通。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在制造过程中，复合纤维还涂有一层热塑性材料。