CN113910598B - 电子设备机箱的3d打印碳纤维复合材料方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种电子设备机箱的3D打印碳纤维复合材料方法，包括：获取电子设备机箱的金属层部分；获取所述金属层部分的三维模型；根据所述三维模型得到铺设碳纤维复合材料的铺设路径；根据所述铺设路径将所述碳纤维复合材料3D打印于所述金属层部分的表面。该电子设备机箱的3D打印碳纤维复合材料方法实现了3D打印碳纤维复合材料，避免了使用碳纤维复合材料成型模具，进而降低了整体制造成本。
Description
技术领域
本公开涉及碳纤维复合材料技术领域，尤其涉及一种电子设备机箱的3D打印碳纤维复合材料方法。
背景技术
随着现代化国防建设的要求，各个总机单位对于机、舰、弹上电子设备机箱提出了小型化、轻量化、一体化等一系列新的高要求和高标准，进而大量碳纤维、芳纶纤维等低密度、高强度、高性能的先进复合材料技术在电子设备机箱中的应用，解决了这一难题。由于电子设备机箱都需要大量的螺装，而复合材料自身不适合攻丝制作螺纹，且大多数电子设备机箱对信号屏蔽性能提出一定的要求，所以一般都需要预埋金属件或者后粘接金属层来解决这一问题。但上述方式在机箱受热冲击、力冲击的过程中，极易出现分层，且电子设备机箱机构复杂，给其制作带来了极大的困难，成本高，很难实现批量化生产。所以亟需提出一种用于电子设备机箱的3D打印碳纤维复合材料方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
基于上述问题，本公开提供了一种电子设备机箱的3D打印碳纤维复合材料方法，以期解决碳纤维复合材料成型模具设计较困难等技术问题中的至少之一。
(二)技术方案
本公开提供了一种电子设备机箱的3D打印碳纤维复合材料方法，包括：
获取电子设备机箱的金属层部分；
获取所述金属层部分的三维模型；
根据所述三维模型得到铺设碳纤维复合材料的铺设路径；
根据所述铺设路径将所述碳纤维复合材料3D打印于所述金属层部分的表面。
在本公开实施例中，所述获取电子设备机箱的金属层部分包括：
对所述金属层部分对应的毛坯进行粗加工，得到粗加工金属层部分；
对所述粗加工金属层部分进行精加工，得到精加工金属层部分；
对所述精加工金属层部分的外表面进行粗糙化处理，得到所述金属层部分。
在本公开实施例中，所述外表面进行粗糙化处理为对所述外表面电解进行阳极氧化处理。
在本公开实施例中，所述获取所述金属层部分的三维模型包括：
通过所述金属层部分的设计数据或对所述金属层部分进行三维扫描，得到所述三维模型。
在本公开实施例中，所述根据所述三维模型得到铺设碳纤维复合材料的铺设路径包括：
对所述三维模型进行面素化处理；
对进行所述面素化处理的所述三维模型进行表面分区处理；
对进行所述表面分区处理的所述三维模型进行曲面连续路径规划，得到在所述铺设路径。
在本公开实施例中，所述面素化处理包括：
识别并提取所述三维模型外表面的形状特征，并将各所述形状特征进行表面网格等分，形成各等分的网格作为基本元素，完成所述面素化处理。
在本公开实施例中，所述表面分区处理包括：
对相同且连续的所述基本元素划分为一个区域，完成所述表面分区处理。
在本公开实施例中，所述曲面连续路径规划包括：
对一个所述区域内生成连续路径，对相邻的两所述区域生成连续路径，形成整体连续的路径，完成所述曲面连续路径规划。
在本公开实施例中，所述根据所述铺设路径将所述碳纤维复合材料3D打印于所述金属层部分的表面包括：
通过3D打印设备执行所述铺设路径，使所述3D打印设备的喷头根据所述铺设路径移动；
通过所述喷头将所述碳纤维复合材料铺设于所述金属层部分的表面，完成所述电子设备机箱的3D打印碳纤维复合材料。
在本公开实施例中，所述3D打印设备为并联3D打印机或串联机械臂完成。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开电子设备机箱的3D打印碳纤维复合材料方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
实现了3D打印碳纤维复合材料，避免了使用碳纤维复合材料成型模具，进而降低了整体制造成本。
附图说明
图1为本公开实施例电子设备机箱的3D打印碳纤维复合材料方法的流程示意图。
图2为本公开实施例获取电子设备机箱的金属层部分方法的流程示意图。
图3为本公开实施例根据三维模型得到铺设碳纤维复合材料的铺设路径方法的流程示意图。
图4为本公开实施例根据铺设路径将碳纤维复合材料3D打印于金属层部分的表面的流程示意图。
具体实施方式
本公开提供了一种电子设备机箱的3D打印碳纤维复合材料方法，所述方法能够进行批量化生产，成型后形状精度好，产品一致性好，能够完全避免褶皱、贫胶、富胶等问题。层间连接性能好，受力和热冲击后层间分离性能比其他工艺好。金属层代替模具，在一定程度上避免了金属层的二次加工，制作成本低，可克服现有的碳纤维复合材料铺设方法的主要缺点和不足之处。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
在本公开实施例中，提供一种电子设备机箱的3D打印碳纤维复合材料方法，如图1所示，所述制备方法，包括：
操作S1：获取电子设备机箱的金属层部分。
操作S2：获取金属层部分的三维模型。
操作S3：根据三维模型得到铺设碳纤维复合材料的铺设路径。
操作S4：根据铺设路径将碳纤维复合材料3D打印于金属层部分的表面。
上述方法无需对薄壁机箱攻丝螺装，同时也无需预埋金属件或粘接金属框进行二次加压。因此，该薄壁机箱制备方法适用于制造电子设备专用的薄壁机箱，碳纤维复合材料3D打印于金属层部分的表面，可使碳纤维复合材料与金属层部分间具有较好层间连接性能，能够避免层间褶皱、贫胶、富胶等问题。该方法实现了碳纤维复合材料的3D打印铺设，比相关技术可节省成本、提高了制备效率。
在本公开实施例中，如图2所示，获取电子设备机箱的金属层部分包括：
操作S11：对金属层部分对应的毛坯进行粗加工，得到粗加工金属层部分。
操作S12：对粗加工金属层部分进行精加工，得到精加工金属层部分。
操作S13：对精加工金属层部分的外表面进行粗糙化处理，得到金属层部分。
在本公开实施例中，外表面进行粗糙化处理为对外表面电解进行阳极氧化处理。
在本公开实施例中，获取金属层部分的三维模型包括：通过金属层部分的设计数据或对金属层部分进行三维扫描，得到三维模型。
在本公开实施例中，如图3所示，根据三维模型得到铺设碳纤维复合材料的铺设路径包括：
操作S31：对三维模型进行面素化处理。
操作S32：对进行面素化处理的三维模型进行表面分区处理。
操作S33：对进行表面分区处理的三维模型进行曲面连续路径规划，得到在铺设路径。
在本公开实施例中，面素化处理包括：识别并提取三维模型外表面的形状特征，并将各形状特征进行表面网格等分，形成各等分的网格作为基本元素，完成面素化处理。
在本公开实施例中，表面分区处理包括：对相同且连续的基本元素划分为一个区域，完成表面分区处理。
在本公开实施例中，曲面连续路径规划包括：对一个区域内生成连续路径，对相邻的两区域生成连续路径，形成整体连续的路径，完成曲面连续路径规划。
在本公开实施例中，如图4所示，根据铺设路径将碳纤维复合材料3D打印于金属层部分的表面包括：
操作S41：通过3D打印设备执行铺设路径，使3D打印设备的喷头根据铺设路径移动；
操作S42：通过喷头将碳纤维复合材料铺设于金属层部分的表面，完成电子设备机箱的3D打印碳纤维复合材料。
在本公开实施例中，3D打印设备为并联3D打印机或串联机械臂完成。
路径的连续性对碳纤维3D打印尤为重要。路径不连续，3D打印设备会自动跳转，打印喷头需先停止挤料、剪切、回抽、跳转、提前挤料再开始打印。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开电子设备机箱的3D打印碳纤维复合材料方法有了清楚的认识。
综上所述，本公开提供了一种电子设备机箱的3D打印碳纤维复合材料方法，目前的方式主要是预埋金属层后模压成型并进行二次加工。模压成型过程中，模压成型工艺参数难以控制，产品属于薄壁异形件，成型模具设计较困难，成本高，产品一致性差，难以批量化生产，成型后容易出现褶皱、贫胶、富胶等问题，产品在受力、热冲击后容易发生层间分离行为。碳纤维增强复合材料满足上述需求。由于电子设备机箱都需要大量的螺装，而复合材料自身不适合攻丝制作螺纹，且电子设备机箱对屏蔽性能也提出了一定要求，所以一般都需要预埋金属件或者后粘接金属层。但在机箱受热冲击、力冲击的过程中，极易出现分层，且电子设备机箱机构复杂，给其制作带来了极大的困难，成本高，很难实现批量化生产。该方法解决了电子设备机箱尤其是高技术产品上电子设备机箱除了小型化、轻量化、一体化等一系列新的高要求和高标准，对其隔热、抗冲击、吸能等也提出了高的要求。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。
再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种电子设备机箱的3D打印碳纤维复合材料方法，包括：
获取电子设备机箱的金属层部分；
获取所述金属层部分的三维模型；
根据所述三维模型得到铺设碳纤维复合材料的铺设路径；
根据所述铺设路径将所述碳纤维复合材料3D打印于所述金属层部分的表面；
其中所述获取所述金属层部分的三维模型包括：
通过所述金属层部分的设计数据或对所述金属层部分进行三维扫描，得到所述三维模型；
其中所述根据所述三维模型得到铺设碳纤维复合材料的铺设路径包括：
对所述三维模型进行面素化处理；
对进行所述面素化处理的所述三维模型进行表面分区处理；
对进行所述表面分区处理的所述三维模型进行曲面连续路径规划，得到所述铺设路径；
其中所述面素化处理包括：
识别并提取所述三维模型外表面的形状特征，并将各所述形状特征进行表面网格等分，形成各等分的网格作为基本元素，完成所述面素化处理；
其中所述表面分区处理包括：
对相同且连续的所述基本元素划分为一个区域，完成所述表面分区处理；
其中所述曲面连续路径规划包括：
对一个所述区域内生成连续路径，对相邻的两所述区域生成连续路径，形成整体连续的路径，完成所述曲面连续路径规划。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获取电子设备机箱的金属层部分包括：
对所述金属层部分对应的毛坯进行粗加工，得到粗加工金属层部分；
对所述粗加工金属层部分进行精加工，得到精加工金属层部分；
对所述精加工金属层部分的外表面进行粗糙化处理，得到所述金属层部分。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述外表面进行粗糙化处理为对所述外表面电解进行阳极氧化处理。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据所述铺设路径将所述碳纤维复合材料3D打印于所述金属层部分的表面包括：
通过3D打印设备执行所述铺设路径，使所述3D打印设备的喷头根据所述铺设路径移动；
通过所述喷头将所述碳纤维复合材料铺设于所述金属层部分的表面，完成所述电子设备机箱的3D打印碳纤维复合材料。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述3D打印设备为并联3D打印机或串联机械臂完成。
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