[发明专利]一种连续纤维增强热塑性复合材料预浸丝制备系统及方法

权利要求书

1.一种连续纤维增强热塑性复合材料预浸丝制备方法，基于一种连续纤维增强热塑性复合材料预浸丝制备系统实现，用于3D打印，所述连续纤维增强热塑性复合材料预浸丝制备系统包括连续纤维放料盘（1）、第一传动组件、第一烘干加热组件、第一碾压组件、第一超声浸润组件、第二传动组件、第二烘干加热组件、挤出装置（16）、第四传动组件、预浸丝收料盘（21）；

所述连续纤维放料盘（1）上缠绕着待加工的连续纤维丝束（2）；

所述第一超声浸润组件内设置有浸润混合溶液（11），所述浸润混合溶液（11）包括热塑性树脂粉末（25）和易挥发混合溶液（26）；

所述挤出装置（16）内设置有第三传动组件、第二超声浸润组件、送料挤出装置；所述送料挤出装置上设置有用于接收热塑性树脂（29）的送料装置（28）和用于传输所述送料装置（28）接收到的热塑性树脂（29）的传输件，所述传输件的输出终端与所述第二超声浸润组件连接；

所述连续纤维放料盘（1）上的待加工的连续纤维丝束（2）依次与第一传动组件、第一烘干加热组件、第一碾压组件、第一超声浸润组件、第二传动组件、第二烘干加热组件、第三传动组件、第二超声浸润组件、第四传动组件、预浸丝收料盘（21）连接；第二超声浸润组件为树脂浸润装置（18）；所述树脂浸润装置（18）设置可拆卸浸润装置壳体（33）；所述第三传动组件设置在所述可拆卸浸润装置壳体（33）内；

在所述可拆卸浸润装置壳体（33）上端设置有连续纤维丝束入口（38），在所述可拆卸浸润装置壳体（33）下端设置有连续纤维丝束出口；所述可拆卸浸润装置壳体（33）内部设置有牵引挤压轮（37），所述牵引挤压轮（37）的一侧贴向所述可拆卸浸润装置壳体（33）的内壁且与可拆卸浸润装置壳体（33）的内壁间形成一道略小于连续纤维丝束（2）直径的间隙；所述可拆卸浸润装置壳体（33）的下端位于连续纤维丝束出口下方处设置有挤出口模（41）；经过所述第二烘干加热组件后的连续纤维丝束（2）为树脂粉末预浸渍连续纤维丝束（15）；所述树脂粉末预浸渍连续纤维丝束（15）通过连续纤维丝束入口（38）穿入可拆卸浸润装置壳体（33）内，并通过第三传动组件和牵引挤压轮（37）后穿过连续纤维丝束出口和挤出口模（41）到可拆卸浸润装置壳体（33）外与第四传动组件连接，且所述树脂粉末预浸渍连续纤维丝束（15）与牵引挤压轮（37）接触处为所述牵引挤压轮（37）与可拆卸浸润装置壳体（33）形成的间隙处；

所述树脂浸润装置（18）还包括第一超声分散装置（34）和第二超声分散装置（35）；所述第一超声分散装置（34）设置在所述牵引挤压轮（37）与树脂粉末预浸渍连续纤维丝束（15）接触的前端，所述第二超声分散装置（35）设置在所述牵引挤压轮（37）与树脂粉末预浸渍连续纤维丝束（15）分开的端点处；所述第一超声分散装置（34）和第二超声分散装置（35）与所述树脂粉末预浸渍连续纤维丝束（15）的对准端设置有超声分散探头（39）；

所述送料挤出装置的传输件的输出终端设置在所述可拆卸浸润装置壳体（33）内；所述送料挤出装置为螺杆挤出系统（17）；所述螺杆挤出系统（17）包括筒体、传动电机（27），以及设置在筒体内的加热组件（30）、锥形螺杆（31）；所述筒体一端伸入所述可拆卸浸润装置壳体（33）内；所述传动电机（27）设置在筒体外远离可拆卸浸润装置壳体（33）的一端且与设置在所述筒体内的锥形螺杆（31）形成同轴传动结构，且所述锥形螺杆（31）的锥头伸入到所述可拆卸浸润装置壳体（33）内；

所述送料装置（28）设置在所述筒体的上方，用于将热塑性树脂（29）送入到筒体内，并通过加热组件（30）对热塑性树脂（29）加热处理，然后由锥形螺杆（31）将加热后的热塑性树脂（29）送入可拆卸浸润装置壳体（33）内；所述螺杆挤出系统（17）上还设置有回流通道（32）；所述回流通道（32）连通所述筒体和可拆卸浸润装置壳体（33）；

其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、开启第一烘干加热组件，调节加热功率直到达到目标温度；然后将按比例配置好的浸润混合溶液（11）加入到第一超声浸润组件中，然后开启超声浸润功率；接着开启第二烘干加热组件，调节加热功率直到达到目标温度；

步骤2、通过第一传动组件将纤维放料盘（1）上的连续纤维丝束（2）传动到第一烘干加热组件中完成对连续纤维丝束（2）的干燥和除杂；

步骤3、使用第一碾压组件对经过第一烘干加热组件干燥盒除杂后的连续纤维丝束（2）进行碾宽、碾薄操作；

步骤4、将碾宽、碾薄的连续纤维丝束（2）送入到第一超声浸润组件中，通过超声振动作用促使浸润混合溶液（11）浸入到连续纤维丝束（2）中；

步骤5、将浸润了浸润混合溶液（11）的连续纤维丝束（2）通过第二传动组件送入到第二烘干加热组件中，通过第二烘干加热组件将连续纤维丝束（2）上的易挥发混合溶液（26）通过加热浸润去除，得到树脂粉末预浸渍连续纤维丝束（15）；

步骤6、将树脂粉末预浸渍连续纤维丝束（15）通过第三传动组件送入到第二超声浸润组件中，通过送料挤出装置挤压加工热塑性树脂（29）并传输到第二超声浸润组件内，通过超声振动来将加工热塑性树脂（29）挤压后的热塑性树脂粉末（25）分散并浸润入树脂粉末预浸渍连续纤维丝束（15）内；

步骤7、通过第四传动组件带出通过第二超声浸润组件浸润了热塑性树脂粉末（25）的树脂粉末预浸渍连续纤维丝束（15），并通过预浸丝收料盘（21）进行收纳。