CN109049682A - 一种纤维增强复合材料3d打印丝材制造装置及方法 - Google Patents

一种纤维增强复合材料3d打印丝材制造装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109049682A
CN109049682A CN201811233844.5A CN201811233844A CN109049682A CN 109049682 A CN109049682 A CN 109049682A CN 201811233844 A CN201811233844 A CN 201811233844A CN 109049682 A CN109049682 A CN 109049682A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control system
extruder head
silk material
reinforced composites
printing silk
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811233844.5A
Other languages
English (en)
Inventor
郝文峰
陈浩森
裴永茂
陈明继
方岱宁
郭广平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201811233844.5A priority Critical patent/CN109049682A/zh
Publication of CN109049682A publication Critical patent/CN109049682A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/314—Preparation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/321—Feeding
    • B29C64/336—Feeding of two or more materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

本发明公开了一种纤维增强复合材料3D打印丝材制造装置，包括挤出头，送料滚轮、短纤维增强热塑性树脂进料口和收料滚轮，进料口上设置有加热装置。还包括控制系统，所述控制系统的人机交互显示屏将设定的温度和挤拉速度传送给控制器，并实时显示控制器的过程数据，实时检测挤出温度和挤出速度反馈给控制器。生产时根据纤维和树脂的种类设定挤出头的加热温度和拉挤速度；然后长纤维通过送料滚轮进入拉挤头，短纤维增强热塑性树脂进出挤出头；控制系统控制挤出头挤出纤维增强复合材料3D打印丝；收料滚轮将丝材缠绕成卷，材料的拉伸强度可达85～96Mpa,缺口冲击强度可达18～25KJ/m2，热变形温度为140℃～160℃。

Description

一种纤维增强复合材料3D打印丝材制造装置及方法
技术领域
本发明涉及3D打印丝材的制备技术领域，一种纤维增强复合材料3D打印丝材制造装置。
背景技术
纤维复合材料3D打印技术通常为将纤维和丝材分别通过不同进料口送入打印头，进而通过加热混合打印出复合材料制品。这种方法制备的制品混合不均匀，制品力学性能较差。因此需要一种能够将纤维和树脂均匀搅拌，进而拉挤成3D打印丝材的装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中3D打印丝材由于制品混合不均匀，制品力学性能较差的缺陷，提供一种纤维增强复合材料3D打印丝材制造装置及方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种纤维增强复合材料3D打印丝材制造装置，包括挤出头，所述挤出头上设置有送料滚轮、短纤维增强热塑性树脂进料口和收料滚轮，所述短纤维增强热塑性树脂进料口上设置有加热装置。
进一步的，还包括控制系统，所述控制系统包括人机交互显示屏、控制器、温度监控系统和拉挤速度控制系统；所述人机交互显示屏将设定的温度和挤拉速度传送给控制器，并实时显示控制器的过程数据，温度监控系统和拉挤速度控制系统实时检测挤出温度和挤出速度反馈给控制器。
一种纤维增强复合材料3D打印丝材制造方法，包括以下步骤：
1）、根据纤维和树脂的种类设定挤出头的加热温度和拉挤速度；
2）、长纤维通过送料滚轮进入拉挤头，短纤维增强热塑性树脂通过短纤维增强热塑性树脂进料口进出挤出头；
3）、控制系统控制挤出头挤出纤维增强复合材料3D打印丝；
4）、收料滚轮将丝材缠绕成卷。
进一步的，所述短纤维增强热塑性树脂可以更换为颗粒纤维、连续纤维或玻璃微球。
进一步的，所述的挤出机为双螺杆挤出机，挤出温度为160-180℃。
本发明所达到的有益效果是：本发明将短纤维和热塑性树脂一起通过短纤维增强热塑性树脂进料口进出挤出头，同时加入长纤维，能够将纤维和树脂均匀搅拌，在控制系统控制的控制下挤出3D打印丝材。拉伸强度为85～96Mpa,缺口冲击强度为18～25KJ/m2，热变形温度为140℃～160℃。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的控制系统的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
一种纤维增强复合材料3D打印丝材制造装置，包括挤出头3，所述挤出头3上设置有送料滚轮1、短纤维增强热塑性树脂进料口2和收料滚轮4，所述短纤维增强热塑性树脂进料口上设置有加热装置5。还包括控制系统，控制系统包括人机交互显示屏6、控制器7、温度监控系统8和拉挤速度控制系统9；人机交互显示屏将设定的温度和挤拉速度传送给控制器7，并实时显示控制器7的过程数据，温度监控系统8和拉挤速度控制系统9实时检测挤出温度和挤出速度反馈给控制器7。
一种纤维增强复合材料3D打印丝材制造方法，包括以下步骤：
1）、根据纤维和树脂的种类设定挤出头的加热温度和拉挤速度；
2）、长纤维通过送料滚轮进入拉挤头，短纤维增强热塑性树脂通过短纤维增强热塑性树脂进料口进出挤出头；
3）、控制系统控制挤出头挤出纤维增强复合材料3D打印丝；
4）、收料滚轮将丝材缠绕成卷。
进一步的，所述短纤维增强热塑性树脂可以更换为颗粒纤维、连续纤维或玻璃微球。
进一步的，所述的挤出机为双螺杆挤出机，挤出温度为160-180℃。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种纤维增强复合材料3D打印丝材制造装置，其特征在于，包括挤出头，所述挤出头上设置有送料滚轮、短纤维增强热塑性树脂进料口和收料滚轮，所述短纤维增强热塑性树脂进料口上设置有加热装置。
2.如权利要求1所述的纤维增强复合材料3D打印丝材制造装置，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括人机交互显示屏、控制器、温度监控系统和拉挤速度控制系统；所述人机交互显示屏将设定的温度和挤拉速度传送给控制器，并实时显示控制器的过程数据，温度监控系统和拉挤速度控制系统实时检测挤出温度和挤出速度反馈给控制器。
3.一种纤维增强复合材料3D打印丝材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）、根据纤维和树脂的种类设定挤出头的加热温度和拉挤速度；
2）、长纤维通过送料滚轮进入拉挤头，短纤维增强热塑性树脂通过短纤维增强热塑性树脂进料口进出挤出头；
3）、控制系统控制挤出头挤出纤维增强复合材料3D打印丝；
4）、收料滚轮将丝材缠绕成卷。
4.如权利要求3所述的纤维增强复合材料3D打印丝材制造方法，其特征在于，所述短纤维增强热塑性树脂可以更换为颗粒纤维、连续纤维或玻璃微球。
5.如权利要求3所述的纤维增强复合材料3D打印丝材制造方法，其特征在于，所述的挤出机为双螺杆挤出机，挤出温度为160-180℃。
CN201811233844.5A 2018-10-23 2018-10-23 一种纤维增强复合材料3d打印丝材制造装置及方法 Pending CN109049682A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811233844.5A CN109049682A (zh) 2018-10-23 2018-10-23 一种纤维增强复合材料3d打印丝材制造装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811233844.5A CN109049682A (zh) 2018-10-23 2018-10-23 一种纤维增强复合材料3d打印丝材制造装置及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109049682A true CN109049682A (zh) 2018-12-21

Family

ID=64765267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811233844.5A Pending CN109049682A (zh) 2018-10-23 2018-10-23 一种纤维增强复合材料3d打印丝材制造装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109049682A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110370593A (zh) * 2019-07-22 2019-10-25 内蒙古工业大学 一种热塑性连续纤维复合材料3d打印耗材设备及其制备方法
CN111113849A (zh) * 2019-12-22 2020-05-08 同济大学 一种用于带芯熔融沉积成型线材制造的挤压成型设备
CN111849121A (zh) * 2020-07-29 2020-10-30 山东大学 一种纤维增强聚醚醚酮复合丝材的制备方法及成型工艺
CN112757625A (zh) * 2020-12-13 2021-05-07 华融普瑞(北京)科技有限公司 一种四足机器人小腿连续碳纤维fdm 3d打印方法
CN114292115A (zh) * 2021-12-31 2022-04-08 华中科技大学 一种基于机器人激光增材制造的增强SiC复合材料制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104141179A (zh) * 2014-07-31 2014-11-12 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种用于fdm技术的复合纤维丝材及其制备方法
CN106671411A (zh) * 2016-12-28 2017-05-17 浙江理工大学 一种能够将短切纤维和热塑性树脂复合的快速成型方法
WO2017205366A1 (en) * 2016-05-24 2017-11-30 University Of South Carolina Composite continuous filament for additive manufacturing
CN108189386A (zh) * 2017-12-15 2018-06-22 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 一种纤维增强树脂基复合材料三维打印成形方法
CN108407300A (zh) * 2018-04-02 2018-08-17 西安交通大学 连续纤维增强树脂基复合材料3d打印丝材制备方法及装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104141179A (zh) * 2014-07-31 2014-11-12 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种用于fdm技术的复合纤维丝材及其制备方法
WO2017205366A1 (en) * 2016-05-24 2017-11-30 University Of South Carolina Composite continuous filament for additive manufacturing
CN106671411A (zh) * 2016-12-28 2017-05-17 浙江理工大学 一种能够将短切纤维和热塑性树脂复合的快速成型方法
CN108189386A (zh) * 2017-12-15 2018-06-22 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 一种纤维增强树脂基复合材料三维打印成形方法
CN108407300A (zh) * 2018-04-02 2018-08-17 西安交通大学 连续纤维增强树脂基复合材料3d打印丝材制备方法及装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110370593A (zh) * 2019-07-22 2019-10-25 内蒙古工业大学 一种热塑性连续纤维复合材料3d打印耗材设备及其制备方法
CN111113849A (zh) * 2019-12-22 2020-05-08 同济大学 一种用于带芯熔融沉积成型线材制造的挤压成型设备
CN111849121A (zh) * 2020-07-29 2020-10-30 山东大学 一种纤维增强聚醚醚酮复合丝材的制备方法及成型工艺
CN112757625A (zh) * 2020-12-13 2021-05-07 华融普瑞(北京)科技有限公司 一种四足机器人小腿连续碳纤维fdm 3d打印方法
CN114292115A (zh) * 2021-12-31 2022-04-08 华中科技大学 一种基于机器人激光增材制造的增强SiC复合材料制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109049682A (zh) 一种纤维增强复合材料3d打印丝材制造装置及方法
CN106926452B (zh) 一种用于材料挤出成形的多功能3d打印头及其使用方法
CN106182494B (zh) 一种连续纤维增强热塑性预浸带的制备工艺
CN110271182A (zh) 一种连续纤维束的成型方法和装置
CN104141179A (zh) 一种用于fdm技术的复合纤维丝材及其制备方法
CN104149338A (zh) 柔性材料三维成型系统及方法
CN106239937B (zh) 一种制备连续纤维增强热塑性预浸带的装置
CN105172093A (zh) 一种塑料微管的双气体辅助挤出成型装置及其方法
JP2019069527A (ja) 繊維強化熱可塑性樹脂の混練方法および可塑化装置
CN105196545B (zh) 利用瞬间粘合剂提高聚合物三维打印制品粘接质量的方法
CN104827686B (zh) 一种植物纤维浸渍装置及方法
CN205420671U (zh) 一种纤维复合材料的展纤设备
CN103358516A (zh) 单聚合物复合材料制品熔融包覆辊压成型方法及设备
CN106273527A (zh) 一种高强度淋膜编织布热压成型复合材料的生产方法
CN105599322A (zh) 一种碳纤维预浸料的涂敷装置
CN204196184U (zh) 一种方便更换模具的挤管机
JPH0248907A (ja) 繊維補強シート状プリプレグの製造方法及びその装置
CN102848560A (zh) Pp发泡板、成型方法、聚丙烯发泡板材及成型方法
CN108977907A (zh) 双组份单丝挤出生产工艺
CN107738428A (zh) 挤出机模具及生产连续长纤维增强复合材料的方法
TWI697396B (zh) 一種熱塑性單向纖維預浸材及其成型體之成型方法
CN205467214U (zh) 双螺杆塑料挤出机
CN204278696U (zh) 一种防弹玻璃平压机
CN208801579U (zh) 多功能共挤挤出试验机
CN203957329U (zh) 一种高效节能塑料制品挤出成型系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181221

RJ01 Rejection of invention patent application after publication