CN105437564A - 一种生产用于fdm 3d打印机的连续长碳纤维增强复合材料的挤出装置 - Google Patents

一种生产用于fdm 3d打印机的连续长碳纤维增强复合材料的挤出装置 Download PDF

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Abstract

一种生产用于FDM？3D打印机的连续长碳纤维增强复合材料的挤出装置，所述装置中包括挤出机、模芯、模套、挤出块、分流锥，所述模芯是与模套的长方体一侧装配，模套的一端是长方体形状，另一端呈圆柱形，所述的另一端呈圆柱形与挤出机一端相连接，模套的圆柱形一端与挤出机之间有分流锥，模套的长方形一端与挤出块用螺母固定配合在一起，本发明结构简单，成本较低，能更好、更方便地控制连续长碳纤维增强复合材料的方向，可实现连续长碳纤维增强复合材料的制造，使其耗材应用于FDM？3D打印机中，生产更方便、快捷。

Description

一种生产用于FDM 3D打印机的连续长碳纤维增强复合材料的挤出装置
技术领域
本发明涉及FDM3D打印材料制备领域，具体涉及一种生产用于FDM3D打印机的连续长碳纤维增强复合材料的挤出装置。
背景技术
3D打印技术也叫增材制造技术，是在软件建模后进行数据转换，通过控制挤出头的运动使得熔融的材料挤出一层层堆积，最后成型所需的零件，是一种快速成型技术，在工业生产、机械等领域应用广泛，其发展潜力巨大。由于现在技术和耗材限制FDM3D打印机的更广泛的应用，用目前的耗材在3D打印机中打印的零件不能满足强度更高、性能更好的要求，
为解决上述问题，生产一种连续长碳纤维增强复合耗材，连续长碳纤维为基体增强复合材料，所制造的零件具有强度高，抗冲击性能好，零件内部能形成独特的网状支撑结构，导电性好，收缩率小，弥补目前耗材的不足。
发明内容
本发明的目的在于用较低的成本，较好的质量，使得连续长碳纤维增强复合材料得到大批量的生产，推动FDM3D打印机的广泛应用。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种生产用于FDM3D打印机的连续长碳纤维增强复合材料的挤出装置，主要包括挤出机，螺杆，六角螺栓，分流锥，熔融的塑料，模套，挤出块，模芯，碳纤维丝，挤出块的小孔，六角螺栓螺母；其特征在于：模芯从下端的正方形的模套的中心孔处装配，模芯的台阶处与模套的端面接触紧密，挤出块从下端的正方形的模套的另一侧装配，挤出块的外平面与模套的外平面对齐，用六角螺栓从模套的螺孔出将挤出块与模套固定住；模套的上端圆柱形的中间孔处将分流锥放置在中间，分流锥的台阶靠模套的凹的圆柱形保持平稳固定，熔融的挤出料在分流锥和模套之间；模套的上端圆柱形处用六角螺栓螺母与挤出机的头部连接；模芯的中心处有供连续的碳纤维丝进出的小孔，碳纤维丝从模芯的中心孔处通过，然后熔融的挤出料经过分流锥的分流，流入模芯与模套的空隙处，熔融的塑料再均匀包裹碳纤维丝的表面，最后通过挤出块的小孔挤出直径均匀的线材。
所述模芯是与模套的长方体一侧装配，模套的一端是长方体形状，另一端呈圆柱形，所述的另一端呈圆柱形与挤出机一端相连接，模套的圆柱形一端与挤出机之间有分流锥，模套的长方形一端与挤出块用螺母固定配合在一起。
所述模套与挤出机连接的一端呈圆柱形，便于与挤出机连接，另一端形状是呈正方体形状，这样与模芯、挤出块的配合与安装定位更方便。
所述模套采用合金钢材铸造成型，流道的表面光滑。
所述的模芯的中心轴线孔方便长碳纤维丝的通过，又能够对长碳纤维丝起到拉直、定位作用，模芯的一侧尺寸形状要使得熔融材料能够顺利均匀包裹在长碳纤维的表面。
挤出块的一侧孔径能保证挤出的用于FDM3D打印机的耗材直径均匀挤出、表面光洁。另一侧的由外向里的直径连续变小的圆锥度一定，与模芯之间配合，保证间隙使得熔融的材料挤出顺畅。
本发明的有益效果是：结构简单，零件数量少，成本较低，能精确控制挤出的线材的直径与挤出质量，能大规模地生产连续长碳纤维增强复合线料，使得用于3D打印机中的连续长碳纤维增强复合材料能得到广泛应用。
附图说明
图1生产连续长碳纤维增强复合材料的挤出装置剖视图。
图2挤出头的三维结构半透明图。
在图中，1、挤出机，2、螺杆，3、机筒，4、六角螺栓螺母，5、分流锥，6、熔融的塑料，7、模套，8、挤出块，9、模芯，10、碳纤维丝，11、挤出块的小孔，12、六角螺栓，13、模套螺栓孔，14、分流道孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行进一步的描述。
参考图1，一种生产用于FDM3D打印机的连续长碳纤维增强复合耗材的挤出装置，主要包括挤出机1、模芯9、模套7、挤出块8、分流锥5。模芯9与模套7连接，挤出块8与模套7的另一侧组装在一起，分流锥5与模套7的另一端相组合，挤出机1与挤出装置7相连接在一起，通过塑料颗粒在挤出机1中通过螺杆2的旋转等一系列的熔化混合，将熔融的塑料6通过螺杆2挤出，熔融的塑料6经过分流锥5的分流，流入到模芯9与模套7之间的配合间隙中，连续长的碳纤维丝10在模芯9的中心孔中的固定拉直作用，与熔融的塑料6相结合在一起，熔融的塑料将包裹在连续长的碳纤维丝10的周围，经过熔融的塑料6与碳纤维丝10的附着，在挤出块的小孔11的直径的控制作用，挤出的连续长的碳纤维10增强复合线材在空气中冷却，最终成型后的连续长碳纤维增强复合线材在FDM3D打印机中打印使用。
参考图2为一种生产用于FDM3D打印机的连续长碳纤维增强复合材料的挤出装置的三维结构图，从中可以看出组装零件的形状及位置。
模芯9从下端的正方形的模套的中心孔处装配，当模芯9的台阶处与模套7的端面接触紧密就好，挤出块8从下端的正方形的模套7的另一侧装配，当挤出块8的外平面与模套7的外平面重合，用六角螺栓4从模套7的螺孔出将挤出块8与模套7固定住。
模套7的上端圆柱形的中间孔处将分流锥5放置在中间，分流锥5的台阶靠模套7的凹的圆柱形保持平稳固定，分流锥5有对熔融的挤出料6的分流与均匀化的作用，并对熔融料形成一定的挤出压力，使挤出的线材质量均匀、光洁。模套的上端圆柱形处用六角螺栓螺母12与挤出机1的头部连接，保证密封性与对中性。
模芯9的中心处有供连续的长碳纤维10进出的小孔，孔内表面的粗糙度要小，其孔径的大小能刚好使一定量的连续的长碳纤维10直接通过，而不会使连续的长碳纤维堵住打结折断，保证碳纤维的连续性。
挤出块8的一侧呈圆锥形，从外向里的圆锥直径连续变小，圆锥形的表面的角度要与模芯配合好，另一侧的圆形小孔11是对挤出的复合线材进行成型和直径的控制。
连续的长碳纤维10从模芯9的中心孔处通过，然后熔融的挤出料6经过分流锥5的分流，流入模芯9与模套7的空隙处，熔融的塑料6再均匀包裹在碳纤维10的表面，最后通过挤出块8的小孔挤出直径均匀的线材。
本发明的一种生产连续长碳纤维增强复合耗材的挤出头，结构简单，零件数量少，成本较低，能精确控制挤出的线材的直径与挤出质量，可以很好地将连续长的碳纤维在热塑性塑料中包覆起来，最终形成复合增强线材，其生产的线材应用在FDM3D打印机中，能大规模地生产连续长碳纤维增强复合线料，使得其增强复合耗材在FDM3D打印机中得到广泛应用。

Claims (4)

1.一种生产用于FDM3D打印机的连续长碳纤维增强复合材料的挤出装置，主要包括挤出机（1）、螺杆（2)、六角螺栓(12)、六角螺栓螺母（4）、熔融的塑料（6）、模芯（9）、模套（7）、挤出块（8）、碳纤维丝（10）、分流锥（5），其特征在于：模芯（9）从下端的正方形的模套（7）的中心孔处装配，直至模芯（9）的台阶处与模套（7）的端面接触，挤出块（8）从下端的正方形的模套（7）的另一侧装配，挤出块（8）的外平面与模套（7）的外平面对齐，用六角螺栓（12）从模套(7)的螺孔出将挤出块(8)与模套(7)固定住；模套（7）的上端圆柱形的中间孔处将分流锥（5）放置在中间，熔融的挤出料（6）在分流锥（5）和模套（7）之间；模套（7）的上端圆柱形处用六角螺栓螺母（4）与挤出机（1）的头部连接，模芯（9）的中心处有供连续的碳纤维丝（10）进出的小孔；挤出块（8）的一侧呈圆锥形，从外向里的圆锥直径连续变小，圆锥形的表面的角度要与模芯（9）配合；碳纤维丝（10）从模芯（9）的中心孔处通过，然后熔融的挤出料（6）经过分流锥（5）的分流，流入模芯（9）与模套（7）的空隙处，熔融的塑料（6）再均匀包裹碳纤维丝（10）的表面，最后通过挤出块（8）的小孔挤出直径均匀的线材。
2.根据权利要求1所述的一种生产用于FDM3D打印机的连续长碳纤维增强复合材料的挤出装置，其特征在于：所述模芯（9）是与模套（7）的长方体一侧装配，模套（7）的一端是长方体形状，另一端呈圆柱形，所述的另一端呈圆柱形与挤出机一端（1）相连接，模套（7）的圆柱形一端与挤出机（1）之间有分流锥（5），模套（7）的长方形一端与挤出块（8）用六角螺母（12）固定配合在一起。
3.根据权利要求1所述的一种生产用于FDM3D打印机的连续长碳纤维增强复合材料的挤出装置，其特征在于：所述模套（7）采用合金钢材铸造成型，内流道的表面渡上一层金属。
4.根据权利要求1所述的一种生产用于FDM3D打印机的连续长碳纤维增强复合材料的挤出装置，其特征在于：连续长碳纤维丝（10）从模芯（9）的中心轴线孔通过，在模套（7）中与熔融的塑料（6）结合在一起，熔融塑料（6）顺利均匀包裹在连续长碳纤维（10）的表面，在挤出块（8）的一侧小孔径处均匀挤出的用于FDM3D打印机的耗材。
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