[发明专利]一种空心填充复合材料丝材的多功能增材制造装置及方法

说明书

本发明公开了一种空心填充复合材料丝材的多功能增材制造装置及方法，包括送丝管，所述送丝管上段直径均匀，下段直径渐缩，所述送丝管直径渐缩段的外侧设置有加热块，所述送丝管中穿插有空心基材，所述空心基材通过导丝轮导向伸入送丝管中，还包括自动填充装置，所述自动填充装置包括混料腔，混料腔上设置有进料口及出料口，所述出料口穿插在送丝管直径均匀段和直径渐缩段的交界处，且出料口的上部设置有能够将空心基材侧壁剖开的刀片。本发明可根据不同区域材料的需求，对空心基材内部进行材料填充，实现打印不同区域时，材料种类和比例灵活可控。

技术领域

本发明涉及熔融沉积技术领域，具体涉及一种空心填充复合材料丝材的多功能增材制造装置及方法。

背景技术

当前在对复合材料进行加工时，大多只能加工预制好的某一种复合材料，很难对多种复合材料进行实时制备和一体化加工，加工出的部件性能比较单一。通常为了满足不同区域的性能需求，需要使用高性能复合材料进行加工，对高性能材料造成了极大的浪费。

随着增材制造技术的发展，为多种复合材料的实时制备和一体化制造提供了一种思路，可以根据需求，实时改变复合材料的种类，实现多种复合材料的分区域增材制造，有效的实现了特定区域的功能设计，保障了在不同区域内，拥有符合实际需求的强度、电磁屏蔽、耐高温等性能，使零件的多功能制造成为可能。然而，当前在对复合材料进行分区域增材制造时，仍然不够完善，存在着很多问题。首先，高聚物基质材料在加入增强体，成为复合材料的过程中，需要充分考虑材料混合过程的分散特性和团聚现象，材料制备工艺普遍较为复杂，难以实现均匀材料的实时制备，容易产生复合材料内部组分不均匀的问题；其次，增强材料的加入，通常使复合材料粘结强度降低，在材料沉积过程中，容易造成较差的层间粘合效果，严重影响了Z方向的力学性能，同时，多种复合材料之间浸润性具有显著差异，又影响了不同材料间的粘结强度，限制了材料过渡区域的力学性能；最后，不同材料的制造条件存在差异，需要根据材料性质的不同，对温度进行调控，避免由于温度不匹配，对制造过程产生不利的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空心填充复合材料丝材的多功能增材制造装置及方法，以克服现有技术存在的缺陷，本发明可根据不同区域材料的需求，对空心基材内部进行材料填充，实现打印不同区域时，材料种类和比例灵活可控。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种空心填充复合材料丝材的多功能增材制造装置，包括送丝管，所述送丝管上段直径均匀，下段直径渐缩，所述送丝管直径渐缩段的外侧设置有加热块，所述送丝管中穿插有空心基材，所述空心基材通过导丝轮导向伸入送丝管中，还包括自动填充装置，所述自动填充装置包括混料腔，混料腔上设置有进料口及出料口，所述出料口穿插在送丝管直径均匀段和直径渐缩段的交界处，且出料口的上部设置有能够将空心基材侧壁剖开的刀片。

进一步地，所述空心基材采用空心PEEK管。

进一步地，所述空心基材的壁厚为0.2mm，直径为1mm。

进一步地，所述送丝管的直径均匀段的直径为1.2mm；所述送丝管的直径渐缩段末端的直径为0.8mm。

进一步地，所述送丝管的直径渐缩段末端的下部设置有基板。

一种空心填充复合材料丝材的多功能增材制造方法，包括以下步骤：

步骤一：将填充材料通过进料口送入自动填充装置的混料腔；

步骤二：空心基材在导丝轮的作用下，送入送丝管，在进入加热块所在区域前，刀片将空心基材侧壁剖开，自动填充装置将选用的填充材料实时填充到空心基材中；