[发明专利]一种碳纤维3D打印方法

说明书

本发明公开一种碳纤维3D打印方法，包括模型导入，预织布加工，准备打印环境，预织布放置，压制件挤压，开光照射等步骤，最后机械臂抬起上层面光源设备，在固化完成的碳纤维预织布上表面放置下一层碳纤维预织布，重复执行预织布放置、压制件积压以及开光照射步骤，直到打印完成。通过上述方式，本发明提供一种碳纤维3D打印方法，将树脂3D打印与碳纤维材料结合，采用选择性一次成型技术解决现有碳纤维板难以二次加工的问题，既保留了3D打印一次成型的优势，同时可变的固化方式可以根据不同应用环境进行结构拓展，使打印件具备二次加工能力以提高材料性能，充分满足市场要求。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，尤其涉及一种碳纤维3D打印方法。

背景技术

碳纤维是一种国家战略新兴材料，能直接应用于军工领域，比如导弹、火箭、战斗机等，所以国外对其相关的技术、关键装备及材料都是封锁或限制的，这也导致了国内碳纤维产业链的长期严重滞后，所以，研究和发明碳纤维相关技术是迫在眉睫的事情，调研发现市场上无碳纤维3D打印方案，碳纤维预浸料并不具备二次加工的能力。

本决的技术问题：现有的3D打印技术无法包含碳纤维作为改性材料，碳纤维预浸料并不具备二次加工能力，所以我们设计了一种使用碳纤维丝，光敏树脂作为原材料的3D打印系统(立体成型系统)，以解决碳纤维预浸料加工困难的问题以及树脂类3D打印机强度低的问题，将二者的优势相结合，产生了这样的一种新型碳纤维3D打印机。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种碳纤维3D打印方法，采用选择性一次成型技术解决现有碳纤维板难以二次加工的问题，既保留了3D打印一次成型的优势，同时可变的固化方式可以根据不同应用环境进行结构拓展，使打印件具备二次加工能力。紫外固化的特点也使得当部件出现磨损以后可以更好的进行修复，从而满足各种情况下的使用。碳纤维的选取和加入也极大的丰富了树脂的可能性，提高了性能，满足了现在市面上对于性能的要求，同时，碳纤维3D打印件可以替代大部分的金属3D打印件，从而在航天、航空、轨道交通等方面得到应用。树脂3D打印与碳纤维是最完美的契合。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种碳纤维3D打印方法，包括以下步骤：

步骤一：模型导入，将需要打印的3D模型文件导入算法软件中处理，按打印层序计算出模型的实心打印区域的坐标信息，以图像数据的形式保存每一打印层的几何结构信息，根据几何结构信息和坐标信息计算并生成3D打印机可执行的打印文件，发送给3D打印机；

步骤二：预织布加工，根据步骤一生成的图像数据对预织布进行包括切割、编织在内的加工，使碳纤维预织布的轮廓与图像数据内包含的每一打印层的几何结构相符；

步骤三：准备打印环境，利用液态光敏树脂建立沉浸打印环境，在沉浸打印环境下构建由两层透光板材组成的成型平台；

步骤四：预织布放置，将步骤二加工完成的碳纤维预织布送入沉浸打印环境内，按照设定的位置和角度摆放在两层透光板材之间；

步骤五：压制件挤压，向透光板材提供设定大小的外部压力促使成型平台压合碳纤维预织布；

步骤六：开光照射，根据步骤一生成的打印层的图像信息，为成型平台提供部分或全部的双向直射面光源照射，照射的时间根据树脂特性、激光功率、固化深度确定，完成单层固化；

步骤七：释放对成型平台施加的外部压力，使两层透光板材分离，在固化完成的碳纤维预织布上表面叠加下一层碳纤维预织布，重复执行步骤五、六、七，直到打印完成。