[发明专利]一种功能性连续丝材并列式复合3D打印装置及其打印方法

说明书

本发明提供了一种功能性连续丝材并列式复合3D打印装置及其打印方法，包括加热组件以及按打印顺序设置在加热组件上基底层打印喷头、功能性连续丝材打印喷头、覆盖层打印喷头；基底层打印喷头安装在加热组件上，用以在打印平台上铺设基底层材料；功能性连续丝材打印喷头安装在加热组件上，用以在基底层材料上铺设功能性连续丝材，其内设有张紧组件；覆盖层打印喷头安装在加热组件上，用以在功能性连续丝材和基底层材料上铺设覆盖层材料。本发明中的功能性连续丝材并列式复合3D打印装置采用覆盖层材料覆盖到基底层材料和功能性连续丝材，能实现对零件内不同组件的套印，以增材方式作为工艺手段，增强了打印材料的连续性、封闭性。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种功能性连续丝材并列式复合3D打印装置及其打印方法。

背景技术

3D打印，也称为增材制造，是一种采用与传统的减材制造不同的加工工艺路线，通过增加材料、逐层制造的方式，并基于三维模型数据直接制造出与其相一致的三维物理实体的工艺方法，由于其制造灵活度较高，在工业生产与日常生活中有重大作用。

复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，在宏观或微观上组成具有新性能的材料，其综合性能往往优于原组成材料。作为结构材料使用的纤维增强复合材料，尤其是连续纤维增强复合材料，拥有较高的比强度和比模量，在航天、航空、汽车、化工等领域有着突出作用。近年来，利用3D打印技术制造连续纤维增强复合材料的工艺逐渐成熟。

目前连续纤维3D打印研究方向注重于提升制件的力学性能如强度和刚度等，缺乏功能性连续丝材3D打印工艺。而传统层压工艺连续性、密闭性差。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种功能性连续丝材并列式复合3D打印装置及其打印方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种功能性连续丝材并列式复合3D打印装置，包括：

加热组件；

基底层打印喷头，安装在加热组件上，用以在打印平台上铺设基底层材料；

功能性连续丝材打印喷头，安装在加热组件上，用以在基底层材料上铺设功能性连续丝材，其内设有张紧组件；

覆盖层打印喷头，安装在加热组件上，用以在功能性连续丝材和基底层材料上铺设覆盖层材料；

所述基底层打印喷头、功能性连续丝材打印喷头以及覆盖层打印喷头按打印顺序设置在加热组件上，且所述功能性连续丝材打印喷头与覆盖层打印喷头之间设有压紧组件，所述压紧组件用以将连续功能性丝材挤压进基底层材料内。

进一步的，所述基底层打印喷头、功能性连续丝材打印喷头以及覆盖层打印喷头到打印平台之间的距离分别为d₁、d₂、d₃，且d₂≤d₁≤2/3d₃。

进一步的，还包括送丝组件，所述送丝组件分别与所述基底层打印喷头、功能性丝材打印喷头以及覆盖层打印喷头连接。

进一步的，所述功能性连续丝材为光导纤维、电热丝以及导电纤维中的一种。

进一步的，所述基底层材料和覆盖层材料均为热塑性树脂材料，所述热塑性树脂材料为聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺以及聚醚醚酮中的一种。

进一步的，所述压紧组件为压板式压紧组件或滚轮式压紧组件。

进一步的，所述滚轮式压紧组件包括固定轴、压紧弹簧以及滚轮，所述压紧弹簧设于固定轴与滚轮之间，用以调整滚轮对打印平台的压紧力。

进一步的，所述固定轴、压紧弹簧以及滚轮的制备材料为导热材料。

一种功能性连续丝材并列式复合3D打印装置的打印方法，包括以下步骤：