CN112936806B - 连续纤维增强复合材料丝材制造设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种连续纤维增强复合材料丝材制造设备,包括破碎机构、输送机构、熔料机构、送丝机构、挤出机构和收丝机构;输送机构对接于破碎机构,用于输运经过破碎的原材料;熔料机构对接于输送机构,用于加热经过破碎的原材料,使其成为熔融基体;送丝机构用于输送连续纤维;挤出机构具有锥形筒状的第一外壳,第一外壳的大端直接对接于熔料机构的出口,小端设有喷嘴,第一外壳的侧壁还开设有用于使连续纤维进入的纤维进口;收丝机构用于收卷经喷嘴喷出的连续纤维增强复合材料丝材。本发明提供的连续纤维增强复合材料丝材制造设备降低了喷嘴的设计难度,同时还有利于优化设备的整体结构。

Description

连续纤维增强复合材料丝材制造设备
技术领域
本发明属于连续纤维增强复合材料生产技术领域,具体涉及一种连续纤维增强复合材料丝材制造设备。
背景技术
连续纤维复合材料丝材制造是复合材料成形、增材制造领域的交叉研究方向,主要应用于复合材料飞行器结构设计与制造,将大幅提升飞行器制造效率及综合性能,同时应用于新能源汽车等前沿领域,具有重要研究意义和广阔应用前景,成为国内外研究的热点。
3D打印技术所用材料大部分是单一材料,复合丝材的制备方法还不成熟。跟传统的材料相比,树脂基体和碳纤维材料的复合材料性能优良,其综合力学性能要比传统的单一金属材料高出很多。因此,为了满足更高的使用需求,克服现有3D打印丝材综合力学性能不足的缺点,连续纤维复合材料丝材制造设备应运而生。但是,现有的连续纤维复合材料丝材制造设备中,加热机构和喷嘴之间往往通过输送管道进行连接,以输送熔融基体,为了实现熔融基体与连续纤维的有效复合,喷嘴结构较为复杂,同时,由于输送管道路径长、热量损失等原因,往往还需要在喷嘴的位置设置加热装置,导致喷嘴的设计难度大,不利于优化设备的整体结构。
发明内容
本发明实施例提供一种连续纤维增强复合材料丝材制造设备,旨在使挤出机构的结构简单紧凑,能够合理利用设备平台上的空间。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:提供一种连续纤维增强复合材料丝材制造设备,包括:
破碎机构;
输送机构,对接于所述破碎机构,用于输运经过破碎的原材料;
熔料机构,对接于所述输送机构,用于加热经过破碎的原材料,使其成为熔融基体;
送丝机构,用于输送连续纤维;
挤出机构,具有锥形筒状的第一外壳,所述第一外壳的大端直接对接于所述熔料机构的出口,小端设有喷嘴,所述第一外壳的侧壁还开设有用于使连续纤维进入的纤维进口;以及
收丝机构,用于收卷经所述喷嘴喷出的连续纤维增强复合材料丝材。
在一种可能的实现方式中,所述第一外壳内设有第一张紧轮,所述连续纤维的绕过所述第一张紧轮设置,以在所述纤维进口和所述喷嘴之间使连续纤维保持张紧状态。
在一种可能的实现方式中,所述挤出机构还包括对中组件,所述对中组件包括:
第二外壳,为与所述第一外壳同轴设置的锥形筒状构件,且所述第二外壳的外侧壁与所述第一外壳的内壁间隔设置,所述第二外壳的大端封闭,所述第一外壳上设有第一导向筒,所述第一导向筒形成所述纤维进口,所述第一导向筒的内端对接于所述第二外壳的侧壁;
第二导向筒,对接于所述第二外壳的小端开口,所述第二导向筒为直筒状构件,且与所述第二外壳同轴设置;
多个第二张紧轮,转动设于所述第二外壳内,连续纤维依次绕过多个所述第二张紧轮,以在所述第二外壳内使连续纤维保持张紧状态;以及
过渡导向轮,设于所述第二外壳和所述第二导向筒连接处的内壁,并用于与连续纤维接触。
在一种可能的实现方式中,所述第一导向筒的断面外周呈水滴形,断面的尖端朝向所述熔融基体的流入方向。
在一种可能的实现方式中,所述破碎机构包括:
破碎仓,所述破碎仓内具有至少一组破碎辊;
破碎电机,传动连接于所述破碎辊;以及
第一漏料斗,对接于所述破碎仓的下部开口。
在一种可能的实现方式中,所述输送机构包括:
第一输送螺筒,侧壁开设有与所述破碎机构对接的开口,所述第一输送螺筒为横向输送螺筒;以及
第一输送电机,连接于所述第一输送螺筒内的螺杆。
在一种可能的实现方式中,所述熔料机构包括:
第二漏料斗,对接于所述输送机构;
第二输送螺筒,侧壁开设有与所述第二漏料斗对接的开口,所述第二输送螺筒为横向输送螺筒;
第二输送电机,连接于所述第二输送螺筒内的螺杆;以及
加热组件,围设于所述第二输送螺筒的外周,用于使原材料形成熔融基体。
在一种可能的实现方式中,所述加热组件包括:
多个加热衬套,所述加热衬套为空心构件,多个所述加热衬套呈环状分布,以形成能贴合于所述第二输送螺筒外壁的加热衬套筒结构;
多个加热棒,分别插设于所述加热衬套的内壁上,以环绕所述第二输送螺筒设置;以及
隔热填料,填充于所述加热衬套的空腔中。
在一种可能的实现方式中,所述送丝机构包括:
丝盘,卷绕有连续纤维;
张紧支架,所述张紧支架上设有多个第三张紧轮,以及分别与多个所述第三张紧轮连接的步进电机,连续纤维依次绕过多个所述第三张紧轮,以使连续纤维在脱离所述丝盘后保持张紧状态;以及
压力传感器,设于所述张紧支架,且位于由多个所述第三张紧轮形成的轮组的出料侧,所述压力传感器具有与连续纤维外周面接触的检测面,以获取连续纤维的张紧力。
在一种可能的实现方式中,所述收丝机构包括:
收卷支架;
收丝盘,转动设于所述收卷支架;以及
收丝电机,连接于所述收丝盘。
本申请实施例中设计了锥形的第一外壳,并将其大端与熔料机构直接对接,保证了复合所需要的基本压力,无需管道直接输送,也无需管道直接与喷嘴连接,简化了喷嘴的结构,熔融基体流动路径短,同时第一外壳内熔融基体的储存量较多,内部直接的熔融基体热量损失小,状态容易掌控,无需二次加热也能使连续纤维与熔融基体进行有效复合。本申请实施例降低了喷嘴的设计难度,同时还有利于优化设备的整体结构。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的连续纤维增强复合材料丝材制造设备的主视结构示意图;
图2为本发明实施例一提供的连续纤维增强复合材料丝材制造设备的立体结构示意图一;
图3为本发明实施例一提供的连续纤维增强复合材料丝材制造设备的立体结构示意图二;
图4为本发明实施例一提供的连续纤维增强复合材料丝材制造设备的主视结构示意图二;
图5为图4中理线板的右视图;
图6为图5的A-A剖视图;
图7为本发明实施例二采用的张紧支架的结构示意图;
图8为本发明实施例三采用的第三张紧轮的结构示意图;
图9为图8的B-B剖视图;
图10为本发明实施例四采用的挤出机构的内部结构示意图;
图11为本发明实施例五采用的挤出机构的内部结构示意图;
图12为图11的C-C剖视图。
附图标记说明:
1、破碎机构;101、破碎仓;102、破碎电机;103、第一漏料斗;104、破碎辊;
2、输送机构;201、第一输送螺筒;202、第一输送电机;
3、熔料机构;301、第二漏料斗;302、第二输送螺筒;303、第二输送电机;304、连接板体;305、热衬套;306、加热棒;307、隔热填料;
4、送丝机构;401、丝盘;402、张紧支架;4021、底架;4022、顶架;403、压力传感器;404、第三张紧轮;405、步进电机;406、理线板;407、通孔;408、连接架;409、插接板;410、第二插槽;411、转轴;412、调节气缸;413、导向杆;414、电推杆;415、调节板;416、第一滑孔;417、第二滑孔;418、第三滑孔;419、圆板;
5、挤出机构;501、第一外壳;502、喷嘴;503、纤维进口;504、第一张紧轮;505、第二外壳;506、第二导向筒;507、第二张紧轮;508、过渡导向轮;509、第一导向筒;
6、收丝机构;601、收卷支架;602、收丝盘;603、收丝电机;
7、连续纤维;8、连续纤维增强复合材料丝材。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请一并参阅图1至图4、图10及图11,现对本发明提供的连续纤维增强复合材料丝材制造设备进行说明。所述连续纤维增强复合材料丝材制造设备,包括破碎机构1、输送机构2、熔料机构3、送丝机构4、挤出机构5和收丝机构6;输送机构2对接于破碎机构1,用于输运经过破碎的原材料;熔料机构3对接于输送机构2,用于加热经过破碎的原材料,使其成为熔融基体;送丝机构4用于输送连续纤维7;挤出机构5具有锥形筒状的第一外壳501,第一外壳501的大端直接对接于熔料机构3的出口,小端设有喷嘴502,第一外壳501的侧壁还开设有用于使连续纤维7进入的纤维进口503;收丝机构6用于收卷经喷嘴502喷出的连续纤维增强复合材料丝材8。
本实施例提供的连续纤维增强复合材料丝材制造设备,与现有技术相比,设计了锥形的第一外壳501,并将其大端与熔料机构3直接对接,保证了复合所需要的基本压力,无需管道直接输送,也无需管道直接与喷嘴502连接,简化了喷嘴502的结构,熔融基体流动路径短,同时第一外壳502内熔融基体的储存量较多,内部直接的熔融基体热量损失小,状态容易掌控,无需二次加热也能使连续纤维7与熔融基体进行有效复合。本申请实施例降低了喷嘴501的设计难度,同时还有利于优化设备的整体结构。
另外,本实施例提供的连续纤维增强复合材料丝材制造设备将需要复合的材料进行破碎、熔化再与连续纤维7进行可控配比输入形式的复合,形成了完整的加工路径,可以实现基体材料与连续纤维7的可控配比输入,实时熔融复合,高效固化成丝,为适用于航空航天等领域中复合材料零件的3D打印工艺提供高性能原材料支撑。
在一些实施例中,请参阅图10,第一外壳501内设有第一张紧轮504,连续纤维7的绕过第一张紧轮504设置,以在纤维进口503和喷嘴502之间使连续纤维7保持张紧状态,使连续纤维7能有效的与外部材料进行复合。
在一些实施例中,请参阅图11,挤出机构5还包括对中组件,对中组件包括第二外壳505、第二导向筒506、第二张紧轮507和过渡导向轮508;第二外壳505为与第一外壳501同轴设置的锥形筒状构件,且第二外壳505的外侧壁与第一外壳501的内壁间隔设置,第二外壳505的大端封闭,第一外壳501上设有第一导向筒509,第一导向筒509形成纤维进口503,第一导向筒509的内端对接于第二外壳505的侧壁;第二导向筒506对接于第二外壳505的小端开口,第二导向筒506为直筒状构件,且与第二外壳505同轴设置;多个第二张紧轮507转动设于第二外壳505内,连续纤维7依次绕过多个第二张紧轮507,以在第二外壳505内使连续纤维7保持张紧状态;过渡导向轮508设于第二外壳505和第二导向筒506连接处的内壁,并用于与连续纤维7接触。
本实施例通过设置对中组件,由于对中组件中第二导向筒506形成的出口针对喷嘴502,且与喷嘴502距离较近,使得连续纤维7在挤出机构5内相对于喷嘴502的位置能得到有效的限定,并能在喷嘴502附近的区域与熔融基体进行接触复合,连续纤维7外周的材料能均匀的围绕连续纤维7进行分布,提升连续纤维增强复合材料丝材8的性能。通过设置第二张紧轮507,使得连续纤维7在第二外壳505内保持张紧状态,保持丝材形态,通过设置过渡导向轮508避免连续纤维7直接与第二外壳505和第二导向筒506的连接处刚性接触导致损坏。
当然,即使未设置对中组件,第一外壳501上也可设置第一导向筒509,如图10所示。
在上述实施例的基础上,为了便于物料流通,第二外壳505的侧壁可与第一外壳501的侧壁平行设置。
在一些实施例中,请参阅图12,为了避免熔融基体在第一导向筒509处流通不畅,第一导向筒509的断面外周呈水滴形,断面的尖端朝向熔融基体的流入方向。第一导向筒509呈流线型设置,对熔融基体的阻碍作用小,保证熔融基体能在喷嘴502附近均匀分布,保证连续纤维7与熔融基体有均匀接触。图12中的箭头即表示熔融基体的流动方向。
在一些实施例中,请参阅图1至图4,破碎机构1包括破碎仓101、破碎电机102和第一漏料斗103;破碎仓101内具有至少一组破碎辊104;破碎电机102传动连接于破碎辊104;第一漏料斗103对接于破碎仓101的下部开口。从破碎仓101上部的开口处投料,通过破碎辊104破碎后经第一漏料斗103导向进入输送机构2中,原始物料投放方便,通过现有的提升设备进行投放即可,破碎效率高,且方便与输送机构2对准。本实施例的破碎机构1整体结构简单紧凑,无需管道进行物料输送,降低使用成本。
在一些实施例中,请参阅图1至图4,为了实现物料的稳定输送,输送机构2包括第一输送螺筒201和第一输送电机202;第一输送螺筒201的侧壁开设有与破碎机构1对接的开口,且为横向输送螺筒;第一输送电机202连接于第一输送螺筒201内的螺杆。
在一些实施例中,请参阅图1至图4,熔料机构3包括第二漏料斗301、第二输送螺筒302、第二输送电机303和加热组件;第二漏料斗301对接于输送机构2;第二输送螺筒302的侧壁开设有与第二漏料斗201对接的开口,第二输送螺筒302为横向输送螺筒;第二输送电机303连接于第二输送螺筒302内的螺杆;加热组件围设于第二输送螺筒302的外周,用于使原材料形成熔融基体。横向设置的第二输送螺筒302能实现物料的稳定输送,同时,在第二输送螺筒302的径向上,粒料的存储量不会太多,环绕设置的加热组件能对第二输送螺筒302内的粒料进行有效且快速的加热融化,本实施例的熔料机构3结构简单,熔料效率高,节省加热所用能源。另外,配合锥形的挤出机构4,本实施例实现了一种横向挤出的设备,其加热组件可尽量靠近挤出机构4设置,进而有效控制进入挤出机构4的熔融基体的状态,同时与传统的纵向挤出相比,设计灵活性更强。
在一些实施例中,请参阅图1至图4,第二输送螺筒302上设有向上延伸的连接板体304,用以安装加热组件和丝盘401。
在一些实施例中,请参阅图1至图4,加热组件包括加热衬套305、加热棒306和隔热填料307;加热衬套305设有多个,加热衬套305为空心构件,多个加热衬套305呈环状分布,以形成能贴合于第二输送螺筒302外壁的加热衬套筒结构;加热棒306设有多个,分别插设于加热衬套305的内壁上,以环绕第二输送螺筒302设置;隔热填料307填充于加热衬套305的空腔中。加热棒306通过加热衬套305被有效定位,进而能在第二输送螺筒302的周向上均匀加热,同时,通过隔热填料307的保温隔热作用,避免热量损失。
可选的,加热衬套305为陶瓷衬套,隔热填料307为隔热棉。
在一些实施例中,请参阅图1至图4及图7,送丝机构4包括丝盘401、张紧支架402和压力传感器403;丝盘401上卷绕有连续纤维7;张紧支架402上设有多个第三张紧轮404,以及分别与多个第三张紧轮404连接的步进电机405,连续纤维7依次绕过多个第三张紧轮404,以使连续纤维7在脱离丝盘401后保持张紧状态,保持丝材形态;压力传感器403设于张紧支架402,且位于由多个第三张紧轮404形成的轮组的出料侧,压力传感器403具有与连续纤维7外周面接触的检测面,以获取连续纤维7的张紧力。
本实施例的送丝机构4先由压力传感器403获取连续纤维7的张紧力,再将数据传给控制系统,控制系统判断是否满足要求并通过调节三个步进电机405的方向和转速,实现对连续纤维7张紧力的实施调控,使得送入粒料加热熔化挤出装置的连续纤维7处于合理的张紧状态并与熔融基体材料更好复合,以确保复合丝材质量。
在一些实施例中,请参阅图4至图6,张紧支架402上还连接有理线板406,理线板406上设有使连续纤维7贯穿的通孔407,通孔407的最小内径略大于连续纤维7的外径。通过设置理线板406,其能防止缠绕的连续纤维7直接进入纤维进口503而导致纤维进口503的堵塞,同时还能使连续纤维7变的通顺。
在一些实施例中,请参阅图4至图6,理线板406通过连接架408连接于张紧支架402,连接架408的一端设有纵向延伸的插接板409,插接板409上设有第一插槽,理线板406上设有对应于第一插槽的第二插槽410,通过插接能使理线板406连接于连接架408,连接架408的另一端可通过插接、卡接等方式可拆卸的连接于张紧支架402。本实施例实现了理线板406与张紧支架402的可拆卸连接,进而能根据实际使用需求选择是否设置理线板406,提高使用灵活性。
在一些实施例中,请参阅图6,通孔407的两端边缘分别设有圆角,以避免磨损连续纤维7。
在一些实施例中,请参阅7,张紧支架402包括底架4021和顶架4022,底架4021顶部的中心通过转轴411转动连接于顶架4022底部的中心,多个第三张紧轮404和多个步进电机405均连接于顶架4022,压力传感器403连接于底架4021,顶架4022和底架4021之间还连接有调节气缸412,调节气缸412的活塞杆转动连接于顶架4022,缸体转动连接于底架4021。通过设置调节气缸412,也能实现调节张紧力的目的,例如,以图7的视角为例,当张紧力过大的时候,调节气缸412伸长,顶架4022向左摆动,能在一定程度上放松对连续纤维7的张紧制约;当张紧力过小的时候,调节气缸412缩短,顶架4022向右摆动,增强张紧力的制约性,进而能提升张紧力。本实施例与步进电机405相互配合,能够有效提升张紧力的调整效率,例如,通过转动顶架4022大幅度调整张紧力,通过步进电机405小幅度的调整张紧力。
在上述实施例的基础上,请参阅图8及图9,为了保证连续纤维7能够与压力传感器403的检测面进行有效接触,还需要对连续纤维7于第三张紧轮404上的位置进行限定,因此在至少一个第三张紧轮404上设置了调节组件,调节组件包括导向杆413、两个电推杆414和两个调节板415;两个调节板415中部形成能容纳第三张紧轮的第一滑孔416、导向杆413滑动配合的第二滑孔417,以及与电推杆414的伸缩杆对应的第三滑孔418。以附图的视角为例,其中一个电推杆414的伸缩杆贯穿其中一个(右侧的)调节板415上的第三滑孔418,并与另一个(左侧的)调节板上的第三滑孔418固定连接,另一个(左侧的)电推杆414的伸缩杆与其中一个(右侧的)调节板415上的第三滑孔418固定连接,通过不同的电推杆414带动两个调节板415分别移动,以沿第三张紧轮404的轴向调节连续纤维7的位置,保证连续纤维7能与压力传感器403有效接触。
在上述实施例的基础上,图中未示出,为了方便装卸调节板404,调节板404由两个板体拼接形成。
在上述实施例的基础上,请参阅图8及图9,为了实现电推杆414的伸缩杆与第三滑孔418的固定,在电推杆414的伸缩杆的端部设有螺孔,第三滑孔418的外周也设有螺孔,另外设置一个对应设有螺孔的圆板419,通过螺纹连接件将圆板419分别与调节板415和伸缩杆连接,能将电推杆414的伸缩杆与调节板415相对固定。
在一些实施例中,请参阅图1至图4,为了有效提供收丝的牵引力,收丝机构6包括收卷支架601、收丝盘602和收丝电机603;收丝盘602转动设于收卷支架601;收丝电机603连接于收丝盘602。
使用本发明的连续纤维增强复合材料丝材制造设备进行连续纤维增强复合材料丝材制造的制造方法包括如下步骤:
将树脂基体原材料或其他被复合的原材料破碎成颗粒;
对连续纤维施7加预紧力保持丝材形态并输送至熔料机构3处;
通过熔料机构3加热熔化原材料进行材料复合并挤出;
收丝机构引导复合后的连续纤维运动并收集。
其中,复合原材料的基体为金属材料或非金属材料,连续纤维7为碳纤维、塑料纤维或其他材料纤维。
更具体的过程为:
1)树脂基体原材料或其他需被复合的原材料由原材料破碎装置破碎成颗粒;
2)颗粒料落料由输送机构2输送至下一级熔料机构3;
3)连续纤维材料经由送丝机构4送入挤出机构5,输送过程中由压力传感器403检测丝材张紧力并反馈至步进电机405处,步进电机405通过改变转速调整并保持丝材形态;
5)熔料机构3加热熔化原材料,熔融基体与连续纤维7复合并挤出;
6)复合丝材冷却由收丝机构引导运动并收集。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种连续纤维增强复合材料丝材制造设备,其特征在于,包括:
破碎机构;
输送机构,对接于所述破碎机构,用于输运经过破碎的原材料;
熔料机构,对接于所述输送机构,用于加热经过破碎的原材料,使其成为熔融基体;
送丝机构,用于输送连续纤维;
挤出机构,具有锥形筒状的第一外壳,所述第一外壳的大端直接对接于所述熔料机构的出口,小端设有喷嘴,所述第一外壳的侧壁还开设有用于使连续纤维进入的纤维进口;以及
收丝机构,用于收卷经所述喷嘴喷出的连续纤维增强复合材料丝材;
所述挤出机构还包括对中组件,所述对中组件包括:
第二外壳,为与所述第一外壳同轴设置的锥形筒状构件,且所述第二外壳的外侧壁与所述第一外壳的内壁间隔设置,所述第二外壳的大端封闭,所述第一外壳上设有第一导向筒,所述第一导向筒形成所述纤维进口,所述第一导向筒的内端对接于所述第二外壳的侧壁;
第二导向筒,对接于所述第二外壳的小端开口,所述第二导向筒为直筒状构件,且与所述第二外壳同轴设置;
多个第二张紧轮,转动设于所述第二外壳内,连续纤维依次绕过多个所述第二张紧轮,以在所述第二外壳内使连续纤维保持张紧状态;以及
过渡导向轮,设于所述第二外壳和所述第二导向筒连接处的内壁,并用于与连续纤维接触。
2.如权利要求1所述的连续纤维增强复合材料丝材制造设备,其特征在于,所述第一外壳内设有第一张紧轮,所述连续纤维的绕过所述第一张紧轮设置,以在所述纤维进口和所述喷嘴之间使连续纤维保持张紧状态。
3.如权利要求1所述的连续纤维增强复合材料丝材制造设备,其特征在于,所述第一导向筒的断面外周呈水滴形,断面的尖端朝向所述熔融基体的流入方向。
4.如权利要求1所述的连续纤维增强复合材料丝材制造设备,其特征在于,所述破碎机构包括:
破碎仓,所述破碎仓内具有至少一组破碎辊;
破碎电机,传动连接于所述破碎辊;以及
第一漏料斗,对接于所述破碎仓的下部开口。
5.如权利要求1所述的连续纤维增强复合材料丝材制造设备,其特征在于,所述输送机构包括:
第一输送螺筒,侧壁开设有与所述破碎机构对接的开口,所述第一输送螺筒为横向输送螺筒;以及
第一输送电机,连接于所述第一输送螺筒内的螺杆。
6.如权利要求1所述的连续纤维增强复合材料丝材制造设备,其特征在于,所述熔料机构包括:
第二漏料斗,对接于所述输送机构;
第二输送螺筒,侧壁开设有与所述第二漏料斗对接的开口,所述第二输送螺筒为横向输送螺筒;
第二输送电机,连接于所述第二输送螺筒内的螺杆;以及
加热组件,围设于所述第二输送螺筒的外周,用于使原材料形成熔融基体。
7.如权利要求6所述的连续纤维增强复合材料丝材制造设备,其特征在于,所述加热组件包括:
多个加热衬套,所述加热衬套为空心构件,多个所述加热衬套呈环状分布,以形成能贴合于所述第二输送螺筒外壁的加热衬套筒结构;
多个加热棒,分别插设于所述加热衬套的内壁上,以环绕所述第二输送螺筒设置;以及
隔热填料,填充于所述加热衬套的空腔中。
8.如权利要求1所述的连续纤维增强复合材料丝材制造设备,其特征在于,所述送丝机构包括:
丝盘,卷绕有连续纤维;
张紧支架,所述张紧支架上设有多个第三张紧轮,以及分别与多个所述第三张紧轮连接的步进电机,连续纤维依次绕过多个所述第三张紧轮,以使连续纤维在脱离所述丝盘后保持张紧状态;以及
压力传感器,设于所述张紧支架,且位于由多个所述第三张紧轮形成的轮组的出料侧,所述压力传感器具有与连续纤维外周面接触的检测面,以获取连续纤维的张紧力。
9.如权利要求1所述的连续纤维增强复合材料丝材制造设备,其特征在于,所述收丝机构包括:
收卷支架;
收丝盘,转动设于所述收卷支架;以及
收丝电机,连接于所述收丝盘。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116277616B (zh) * 2023-03-03 2024-05-17 南京航空航天大学 一种太空回收再制造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101386111A (zh) * 2007-09-14 2009-03-18 苏州大学 激光光内送丝熔覆方法与光内送丝装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2014433B1 (en) * 2006-04-28 2015-11-18 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Apparatus and method for production of fiber-reinforced resin strand
CN104802398A (zh) * 2014-01-28 2015-07-29 周建 一种堆叠式彩色三维立体打印机用三通道聚熔式挤注喷头
US20210107200A1 (en) * 2016-11-29 2021-04-15 Dow Global Technologies Llc Microcapillary Wire Coating Die Assembly
CN106975750A (zh) * 2017-04-14 2017-07-25 华南理工大学 一种激光熔融沉积成型装置及其运行方法
CN107081922B (zh) * 2017-06-06 2019-04-02 威海纳川管材有限公司 大口径热塑性复合材料长输管及其制造方法和装置
CN112477117A (zh) * 2020-11-06 2021-03-12 西安交通大学 一种连续纤维增强复合材料预浸渍3d打印装置及方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101386111A (zh) * 2007-09-14 2009-03-18 苏州大学 激光光内送丝熔覆方法与光内送丝装置

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