[实用新型]一种连续纤维增强热固性复合材料的3D打印装置

说明书

本实用新型涉及增材制造技术领域，具体公开了一种连续纤维增强热固性复合材料的3D打印装置，包括打印驱动机构，所述打印驱动机构上安装有第一打印模块和第二打印模块；所述第一打印模块包括第一打印喷腔，所述第一打印喷腔的上端连接有送丝单元和浸润树脂单元，第一打印喷腔的中端设置有加热单元，第一打印喷腔的下端设置有第一打印喷头；所述第二打印模块包括第二打印喷腔和与第二打印喷腔连接的树脂供料单元，所述第二打印喷腔的下端设置有第二打印喷头；所述第一打印模块的一侧设置有固化加热模块；本实用新型采用双打印喷头的结构，可保证纤维的充分浸渍，设置固化加热模块使热固性树脂的原位快速固化，实现连续纤维增强热固性复合材料的打印。

技术领域

本实用新型涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种连续纤维增强热固性复合材料的3D打印装置。

背景技术

在复合材料领域中，纤维增强树脂基复合材料具有高比强度、耐腐蚀性能强、导热性能好等优点，在冶金、国防、电子、能源及石油化工行业得到了广泛应用。传统纤维增强树脂基复合材料的成形工艺一般制造工艺复杂，需要二次加工，生产周期长；制造大多需要模具，成本较高；传统的制造工艺需要胶结或装配等工序，制件的复杂度有限，大大限制了复合材料的应用。增材制造技术凭借其可以成形任意复杂形状的特点，近年来成为研究热点。增材制造是一种采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除-切削加工技术，是一种“自下而上”的制造方法。相比于传统的纤维复合材料成型制备工艺，增材制造工艺更加简单，且具有节约资源、生产过程无害、制件的打印利用率高等优点，同时可以实现无需模具制造的复合材料制件的结构设计与制造一体化过程，从而可以加快开发周期、节约开发成本。

目前纤维增强树脂基复合材料的3D打印主要集中在短切纤维或连续纤维增强的热塑性树脂基复合材料，对于连续纤维增强热固性树脂复合材料的3D打印技术研究甚少。

在实际研究中发现，对于连续纤维增强热固性树脂复合材料的3D打印技术主要有利用热固性树脂在玻璃态和黏流态之间的相互转化，制备连续纤维增强热固性树脂复合材料的3D打印丝材，基于FDM原理使得丝束在加热头及打印喷嘴的共同作用下进行二次浸润，并打印成型，最后将预成型体采用氯化钠粉末填充，经真空加压进行高温固化，得到最终成型件，然而该方式的技术过程较为繁琐，效率低，不能实现树脂的原位固化。

实用新型内容

针对上述存在的技术过程较为繁琐，效率低，不能实现树脂的原位固化的技术问题，本实用新型提供了一种连续纤维增强热固性复合材料的3D打印装置，采用双打印喷头的结构，可保证纤维的充分浸渍，设置固化加热模块使热固性树脂的原位快速固化，实现连续纤维增强热固性复合材料的打印。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案如下：

一种连续纤维增强热固性复合材料的3D打印装置，包括打印驱动机构，所述打印驱动机构上安装有第一打印模块和第二打印模块；

所述第一打印模块包括第一打印喷腔，所述第一打印喷腔的上端连接有送丝单元和浸润树脂单元，第一打印喷腔的中端设置有中端加热单元，第一打印喷腔的下端设置有第一打印喷头；

所述第二打印模块包括第二打印喷腔和与第二打印喷腔连接的树脂供料单元，所述第二打印喷腔的下端设置有第二打印喷头；

所述第一打印模块的一侧设置有固化加热模块。

可选的，所述送丝单元与第一打印喷腔之间设置有导轮，给予纤维拉应力，以及实现后续纤维的聚集、易对中性及一次浸渍。

可选的，所述浸润树脂单元包括第一供液泵和与第一供液泵连接的第一树脂罐，第一树脂罐中装载有树脂，第一树脂罐中的树脂在第一供液泵的作用下，运输至第一打印喷腔中。

可选的，所述树脂供料单元包括第二供液泵和与第二供液泵连接的第二树脂罐，第二树脂罐中装载有树脂，第二树脂罐中的树脂在第二供液泵的作用下，运输至第二打印喷腔中。