CN116277948A - 一种具有超声强化功能的3d打印机 - Google Patents

一种具有超声强化功能的3d打印机 Download PDF

Info

Publication number
CN116277948A
CN116277948A CN202310119953.9A CN202310119953A CN116277948A CN 116277948 A CN116277948 A CN 116277948A CN 202310119953 A CN202310119953 A CN 202310119953A CN 116277948 A CN116277948 A CN 116277948A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ultrasonic
printing
gun
printer
vibration
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
CN202310119953.9A
Other languages
English (en)
Inventor
张秋菊
白鲲鹏
陈威
孙沂琳
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.)
Jiangnan University
Original Assignee
Jiangnan University
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 Jiangnan University filed Critical Jiangnan University
Priority to CN202310119953.9A priority Critical patent/CN116277948A/zh
Publication of CN116277948A publication Critical patent/CN116277948A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205—Means for applying layers
    • B29C64/209—Heads; Nozzles
    • 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
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • 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
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/245—Platforms or substrates
    • 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
    • B29C64/379—Handling of additively manufactured objects, e.g. using robots
    • 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
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • 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
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B33Y40/10—Pre-treatment
    • 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
    • B33Y40/20—Post-treatment, e.g. curing, coating or polishing
    • 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
    • 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
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B33Y70/10—Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)

Abstract

本发明涉及一种具有超声强化功能的3D打印机，包括支撑框架，支撑框架的底部配合安装有驱动电机，驱动电机通过丝杆带动超声打印台沿竖直方向作往复直线运动，超声打印台的上方设置有打印头和超声枪，打印头通过连接板与超声枪配合安装在一起，打印头配置有相应的打印动作执行机构，超声打印台和超声枪均由超声波发生器驱动；超声打印台的内部设置有振动板，3D打印时，超声波发生器驱动振动板产生设定频率的超声振动；3D打印时，超声枪随打印头一同运动，超声枪朝向打印件发出频率与振动板振动频率相同的超声波。通过设置超声枪和超声振动打印台，并设定了相应的超声波参数范围，使得打印件的力学性能得到显著提升，并且减少了打印件的外观缺陷。

Description

一种具有超声强化功能的3D打印机
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其是一种具有超声强化功能的3D打印机。
背景技术
随着3D打印技术的快速发展，3D打印技术在复合材料的快速成型领域已经得到了广泛应用。对于大部分复合材料的3D打印成型工艺，要求复合材料的基材之间混合均匀或浸渍充分，要求逐层堆积打印成型过程中层间粘结强度尽量高，要求3D打印挤出的丝状材料之间粘结强度足够高，要求凸起、凹陷和孔隙等成型缺陷尽量少；同时，针对一些连续性较强的复合材料，3D打印还要求具有剪断功能，以提升复合材料3D打印成型件的表面质量和力学性能。
现有技术中的复合材料的3D打印技术通过打印头对打印原材料进行熔融混合并分层堆积成型，可以实现复杂结构件的快速成型以及零件的功能化设计与制造。但是，现有的复合材料3D打印技术存在打印出的打印件其拉升、弯曲性能差，表面存在凸起、凹陷等缺陷；并且，对于连续性较强的复合材料，现有的3D打印头剪切效果不佳。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的具有超声强化功能的3D打印机，通过设置超声枪和超声振动打印台，并设定了相应的超声波参数范围，使得打印件的力学性能得到显著提升，并且减少了打印件的外观缺陷；同时，超声枪可以辅助打印头对打印材料进行剪切，从而使得3D打印件可以适用于连续性较强的材料。
本发明所采用的技术方案如下：
一种具有超声强化功能的3D打印机，包括支撑框架，所述支撑框架的底部配合安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端连接丝杆，所述丝杆的轴端配合安装有呈方形的安装板，丝杆通过安装板与超声打印台配合安装，驱动电机通过丝杆带动超声打印台沿竖直方向作往复直线运动，超声打印台的上方设置有打印头和超声枪，打印头通过连接板与超声枪配合安装在一起，打印头配置有相应的打印动作执行机构，超声打印台和超声枪均由超声波发生器驱动；
所述超声打印台的内部设置有振动板，3D打印时，超声波发生器驱动振动板产生设定频率的超声振动；3D打印时，超声枪随打印头一同运动，超声枪朝向打印件发出频率与振动板振动频率相同的超声波。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述超声枪发出的超声波频率和振动板的振动频率范围均为18kHz-21kHz，超声枪发出的超声波振幅和振动板的振幅均为20μm。
所述超声强化设备适用的打印原材料为：PPS树脂基体、PPS树脂基体复合连续碳纤维、PPS树脂基体复合连续芳纶纤维、PPS树脂基体复合连续玻璃纤维、PPS树脂基体复合连续金属纤维。
所述超声枪的结构为：包括与超声波发生器输出端连接的第一接头，所述第一接头的底部设置有枪体，所述枪体的底部设置有呈伞状的反射集中壳，所述反射集中壳的中部设置有枪头，所述枪头的输出端设置有呈伞状的反射发散壳，枪头释放的超声波经反射发散壳发散反射至反射集中壳，所述反射集中壳将反射发散壳反射来的超声波集中反射至打印件。
所述反射集中壳的外圆周半径大于反射发散壳的外圆周半径。
所述超声打印台的结构为：包括对称安装在安装板底部的两个支撑杆，两个支撑杆的一端延伸至支撑框架的内部，两支撑杆的顶部对称设置有数个与连接螺栓配合安装的连接钣金，两个支撑杆通过连接螺栓和连接钣金与粘附台配合安装，粘附台和连接钣金间设置有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧安装在连接螺栓的轴端，粘附台的底部安装有热床，所述热床的底部安装有振动板，所述振动板底部的中心处设置有第二接头，所述第二接头与超声波发生器的输出端连接。
所述连接螺栓与缓冲弹簧之间设置有限位垫片。
所述超声波发生器放置在支撑框架的外部。
所述丝杆的两侧对称配合安装有导柱，安装板上安装有与导柱配合的滑块。
所述驱动电机通过联轴器与丝杆连接。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过设置超声枪和超声振动打印台，并设定了相应的超声波参数范围，使得打印件的力学性能得到显著提升，并且减少了打印件的外观缺陷；同时，超声枪可以辅助打印头对打印材料进行剪切，从而使得3D打印件可以适用于连续性较强的材料。
本发明还具有如下优点：
(1)本发明中热床内部设置有温度传感器，从而可以对热床的温度进行闭环控制，提高控制精度。
(2)本发明中设置有用于调平超声打印台的缓冲弹簧，可以降低超声波对超声打印台在竖直方向运动的阻碍与干扰。
(3)本发明中导柱和与之配合的滑块可以保证超声打印台在竖直方向的运动平稳性。
(4)本发明中超声枪可以辅助打印头对不易熔融断裂的材料进行切断，使得3D打印机可以打印不易熔融断裂的材料，将不易熔融断裂的材料与PPS树脂基体混合，可以增强打印原材料的物理性能。
(5)本发明中的超声加强机构可以促进3D打印复合材料与基材之间的浸渍，可以提高打印件的层间粘结性，从而减少复合材料3D打印件的凸起、凹陷和孔隙等缺陷。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的主视图。
图3为图1的后视图。
图4为本发明中支撑传动机构的结构示意图。
图5为本发明中超声强化机构的结构示意图。
图6为本发明中超声枪的结构示意图。
图7为本发明中超声打印台的结构示意图。
图8为图7的爆炸图。
图9为图7的主视图。
其中：1、支撑框架；2、超声波发生器；3、连接板；4、打印头；5、超声枪；6、超声打印台；7、驱动电机；8、丝杆；9、导柱；10、安装板；
501、第一接头；502、枪体；503、反射集中壳；504、枪头；505、反射发散壳；
601、第二接头；602、振动板；603、热床；604、粘附台；605、缓冲弹簧；606、支撑杆；607、连接钣金；608、连接螺栓；609、限位垫片。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
实施例一：
如图1-图9所示，一种具有超声强化功能的3D打印机，包括支撑框架1，支撑框架1的底部配合安装有驱动电机7，驱动电机7的输出端连接丝杆8，丝杆8的轴端配合安装有呈方形的安装板10，丝杆8通过安装板10与超声打印台6配合安装，驱动电机7通过丝杆8带动超声打印台6沿竖直方向作往复直线运动，超声打印台6的上方设置有打印头4和超声枪5，打印头4通过连接板3与超声枪5配合安装在一起，打印头4配置有相应的打印动作执行机构，超声打印台6和超声枪5均由超声波发生器2驱动；超声打印台6的内部设置有振动板602，3D打印时，超声波发生器2驱动振动板602产生设定频率的超声振动；3D打印时，超声枪5随打印头4一同运动，超声枪5朝向打印件发出频率与振动板602振动频率相同的超声波。打印头4配置的打印动作执行机构可以带动打印头4执行打印动作，在进行3D打印时，超声枪5通过连接板3随打印头4一同进行运动；超声打印台6用于在3D打印过程中放置打印件，同时通过驱动电机7驱动丝杆8转动，超声打印台6可以调整在竖直方向的高度，保证与打印头4配合完成打印任务。
超声枪5和超声打印台6组成超声强化机构，超声枪5和超声打印台6可以单独使用或者同时使用。
超声枪5发出的超声波频率和振动板602的振动频率范围均为18kHz-21kHz，超声枪5发出的超声波振幅和振动板602的振幅为20μm。在此参数范围下，超声振动作用对PPS树脂基体、PPS树脂基体复合连续碳纤维、PPS树脂基体复合连续芳纶纤维、PPS树脂基体复合连续玻璃纤维、PPS树脂基体复合连续金属纤维材料的力学性能提升效果最好。
超声强化设备适用的打印原材料为：PPS树脂基体、PPS树脂基体复合连续碳纤维、PPS树脂基体复合连续芳纶纤维、PPS树脂基体复合连续玻璃纤维、PPS树脂基体复合连续金属纤维。连续碳纤维、连续芳纶纤维、连续玻璃纤维、连续金属纤维及其复合材料均属于不易熔融断裂的材料，超声枪5起到超声刀作用可以辅助打印头4切断不易熔融断裂材料。
超声枪5的结构为：包括与超声波发生器2输出端连接的第一接头501，第一接头501的底部设置有枪体502，枪体502的底部设置有呈伞状的反射集中壳503，反射集中壳503的中部设置有枪头504，枪头504的输出端设置有呈伞状的反射发散壳505，枪头504释放的超声波经反射发散壳505发散反射至反射集中壳503，反射集中壳503将反射发散壳505反射来的超声波集中反射至打印件。枪体502内部设置有用于发出超声波的换能器，枪头504用于聚集释放枪体502内部换能器产生的超声波；枪头504发出的超声波经过反射发散壳505的发散作用和反射集中壳503的聚集作用，以固定大小的区域范围作用于打印件表面；超声波在打印件表面作用区域的位置和范围取决于超声枪5的安装位置以及反射发散壳505、反射集中壳503、枪头504三者之间的安装距离以及反射发散壳505、反射集中壳503的反射角度；超声枪5发出的超声波能量大小由超声波发生器2的功率以及反射发散壳505、反射集中壳503、枪头504三者之间的安装距离以及反射发散壳505、反射集中壳503的反射角度共同决定；当超声枪5发出的超声波作用区域与打印头4相交时，超声波可以促进打印头4内打印原材料的混合与浸渍；当超声枪5发出的超声波作用区域与打印件相交时，超声波可以促进打印件层内丝材之间的粘结，降低打印件的孔隙率，提高打印件的表面光滑度和力学性能；当超声枪5发出的超声波作用区域极小甚至达到一个微小点时，此时将枪头504对准打印头4出料口，可以辅助打印头4对不易熔融断裂的材料进行切断，起到超声刀剪切作用。
反射集中壳503的外圆周半径大于反射发散壳505的外圆周半径；可以保证枪头504释放的超声波被反射至目标物体。
超声打印台6的结构为：包括对称安装在安装板10底部的两个支撑杆606，两个支撑杆606的一端延伸至支撑框架1的内部，两支撑杆606的顶部对称设置有数个与连接螺栓608配合安装的连接钣金607，两个支撑杆606通过连接螺栓608和连接钣金607与粘附台604配合安装，粘附台604和连接钣金607间设置有缓冲弹簧605，缓冲弹簧605安装在连接螺栓608的轴端，粘附台604的底部安装有热床603，热床603的底部安装有振动板602，振动板602底部的中心处设置有第二接头601，第二接头601与超声波发生器2的输出端连接。振动板602将超声波发生器2发出的电能转换为超声振动机械能，振动板602依次与热床603、粘附台604贴合固定安装在一起，以保证振动板602产生的超声振动最大化地传递给粘附台604上的打印件；粘附台604保证3D打印过程中，打印件不会发生移位或脱落；热床603内部设置有温度传感器，从而可以对热床603的温度进行闭环控制；缓冲弹簧605用于调平超声打印台6，并且可以降低超声波对超声打印台6在竖直方向运动的阻碍与干扰；振动板602产生的超声振动能量由超声波发生器2的输出功率决定，振动板602产生的超声振动可以促进打印件层与层之间的粘结，减少打印件的外观缺陷。
连接螺栓608与缓冲弹簧605之间设置有限位垫片609。限位垫片609用于限位缓冲弹簧605。
超声波发生器2放置在支撑框架1的外部。超声波发生器2放置在支撑框架1的外部，可以减小支撑框架1的体积，从而减小3D打印件的占地面积。
丝杆8的两侧对称配合安装有导柱9，安装板10上安装有与导柱9配合的滑块。导柱9和与之配合的滑块使超声打印台6在竖直方向的运动更加平稳。
驱动电机7通过联轴器与丝杆8连接。联轴器保证驱动电机7和丝杆8之间的连接稳定性。
本实施例以PPS树脂为原材料使用上述用于具有超声强化功能的3D打印机进行3D打印，其工作过程如下：
将PPS树脂基材从打印头4的入料口装填入打印头4的内部，打印头4通过打印动作执行机构执行打印动作，将打印件打印成型；
在打印头4的打印过程中，超声枪5对准打印件表面并发出超声波，同时振动板602产生超声振动，并通过热床603和粘附台604传递给打印件；
超声枪5发出的超声波振幅为20μm，超声枪5发出的超声波频率为19kHz；
振动板602产生的超声振动振幅为20μm，振动板602产生的超声振动频率为19kHz；
经过超声加强作用打印出的PPS树脂打印件的力学性能参数如下表：
Figure BDA0004079655060000061
由上表可知，当有超声强化时，PPS树脂基体打印件的拉升性能和弯曲得到显著增强，超声枪5和超声打印台6有助于提升PPS树脂打印件的拉升性能和弯曲性能，分别提升了12.73％、10.95％、18.91％、25.09％、21.06％、21.05％。
实施例二：
本实施例以PPS树脂复合连续碳纤维为原材料，使用实施例一提供的具有超声强化功能的3D打印机进行3D打印，其打印出的复合材料打印件的力学性能参数如下表：
Figure BDA0004079655060000062
Figure BDA0004079655060000071
由上表可知，当有超声强化时，PPS树脂基体打印件的拉升性能和弯曲得到显著增强，超声枪5和超声打印台6有助于提升PPS树脂打印件的拉升性能和弯曲性能，分别提升了19.56％、80.15％、157.75％、8.75％、3.84％、3.84％。
本发明通过设置合理的超声强化参数，从而使得PPS树脂基材以及以PPS树脂基材为基体的复合材料打印件的拉升性能和弯曲性能得到了显著提升，从而提升了3D打印机的打印质量；同时，超声枪5还可以辅助打印头4对不易熔断的连续纤维进行剪切，提高打印头4的剪切质量，减少打印件的外观缺陷。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种具有超声强化功能的3D打印机，包括支撑框架(1)，所述支撑框架(1)的底部配合安装有驱动电机(7)，所述驱动电机(7)的输出端连接丝杆(8)，其特征在于：所述丝杆(8)的轴端配合安装有呈方形的安装板(10)，丝杆(8)通过安装板(10)与超声打印台(6)配合安装，驱动电机(7)通过丝杆(8)带动超声打印台(6)沿竖直方向作往复直线运动，超声打印台(6)的上方设置有打印头(4)和超声枪(5)，打印头(4)通过连接板(3)与超声枪(5)配合安装在一起，打印头(4)配置有相应的打印动作执行机构，超声打印台(6)和超声枪(5)均由超声波发生器(2)驱动；
所述超声打印台(6)的内部设置有振动板(602)，3D打印时，超声波发生器(2)驱动振动板(602)产生设定频率的超声振动；3D打印时，超声枪(5)随打印头(4)一同运动，超声枪(5)朝向打印件发出频率与振动板(602)振动频率相同的超声波。
2.如权利要求1所述的一种具有超声强化功能的3D打印机，其特征在于：所述超声枪(5)发出的超声波频率和振动板(602)的振动频率范围均为18kHz-21kHz，超声枪(5)发出的超声波振幅和振动板(602)的振幅均为20μm。
3.如权利要求1所述的一种具有超声强化功能的3D打印机，其特征在于：所述超声强化设备适用的打印原材料为：PPS树脂基体、PPS树脂基体复合连续碳纤维、PPS树脂基体复合连续芳纶纤维、PPS树脂基体复合连续玻璃纤维、PPS树脂基体复合连续金属纤维。
4.如权利要求1所述的一种具有超声强化功能的3D打印机，其特征在于：所述超声枪(5)的结构为：包括与超声波发生器(2)输出端连接的第一接头(501)，所述第一接头(501)的底部设置有枪体(502)，所述枪体(502)的底部设置有呈伞状的反射集中壳(503)，所述反射集中壳(503)的中部设置有枪头(504)，所述枪头(504)的输出端设置有呈伞状的反射发散壳(505)，枪头(504)释放的超声波经反射发散壳(505)发散反射至反射集中壳(503)，所述反射集中壳(503)将反射发散壳(505)反射来的超声波集中反射至打印件。
5.如权利要求4所述的一种具有超声强化功能的3D打印机，其特征在于：所述反射集中壳(503)的外圆周半径大于反射发散壳(505)的外圆周半径。
6.如权利要求1所述的一种具有超声强化功能的3D打印机，其特征在于：所述超声打印台(6)的结构为：包括对称安装在安装板(10)底部的两个支撑杆(606)，两个支撑杆(606)的一端延伸至支撑框架(1)的内部，两支撑杆(606)的顶部对称设置有数个与连接螺栓(608)配合安装的连接钣金(607)，两个支撑杆(606)通过连接螺栓(608)和连接钣金(607)与粘附台(604)配合安装，粘附台(604)和连接钣金(607)间设置有缓冲弹簧(605)，所述缓冲弹簧(605)安装在连接螺栓(608)的轴端，粘附台(604)的底部安装有热床(603)，所述热床(603)的底部安装有振动板(602)，所述振动板(602)底部的中心处设置有第二接头(601)，所述第二接头(601)与超声波发生器(2)的输出端连接。
7.如权利要求6所述的一种具有超声强化功能的3D打印机，其特征在于：所述连接螺栓(608)与缓冲弹簧(605)之间设置有限位垫片(609)。
8.如权利要求1所述的一种具有超声强化功能的3D打印机，其特征在于：所述超声波发生器(2)放置在支撑框架(1)的外部。
9.如权利要求8所述的一种具有超声强化功能的3D打印机，其特征在于：所述丝杆(8)的两侧对称配合安装有导柱(9)，安装板(10)上安装有与导柱(9)配合的滑块。
10.如权利要求1所述的一种具有超声强化功能的3D打印机，其特征在于：所述驱动电机(7)通过联轴器与丝杆(8)连接。
CN202310119953.9A 2023-02-15 2023-02-15 一种具有超声强化功能的3d打印机 Pending CN116277948A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310119953.9A CN116277948A (zh) 2023-02-15 2023-02-15 一种具有超声强化功能的3d打印机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310119953.9A CN116277948A (zh) 2023-02-15 2023-02-15 一种具有超声强化功能的3d打印机

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116277948A true CN116277948A (zh) 2023-06-23

Family

ID=86778912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310119953.9A Pending CN116277948A (zh) 2023-02-15 2023-02-15 一种具有超声强化功能的3d打印机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116277948A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL445773A1 (pl) * 2023-08-06 2024-07-15 Amazemet Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Urządzenie do druku 3D elementów metalicznych i sposób wytwarzania elementów metalicznych

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL445773A1 (pl) * 2023-08-06 2024-07-15 Amazemet Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Urządzenie do druku 3D elementów metalicznych i sposób wytwarzania elementów metalicznych

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN116277948A (zh) 一种具有超声强化功能的3d打印机
CN110481003A (zh) 一种超声振动辅助3d打印方法
US5268055A (en) Method for making perforated composite laminates
US6106646A (en) Method for joining composite materials
CN107244072B (zh) 超声熔融复合沉积增材制造装置及方法
EP1337400B1 (en) Ultrasonic method of fabricating a thermosetting matrix fiber-reinforced composite structure
CN102465844A (zh) 一种风力发电机叶片
CN116039083A (zh) 一种激光与超声耦合强化的3d打印机
CN104668772A (zh) 用于附着不同种类材料的装置和方法
CN108819292A (zh) 热塑性复合材料自动铺放装置及方法
CN206662270U (zh) 超声选区叠层增材制造装置
CN102493651A (zh) 混凝土设备及其臂架
US20020112804A1 (en) Method of fabricating a polymer-matrix fiber-reinforced composite and the product thereof
CN113547761B (zh) 一种纤维型仿生三维波动结构复合材料及其制备方法
CN110288969A (zh) 一种直柱型点阵增强空腔型水下吸声结构
WO2020119652A1 (zh) 一种基于微波腔的复合材料成形制造装置
CN111169615B (zh) 一种推进器复合材料导管及其制备方法
US20210316526A1 (en) Fiber-reinforced composite blank, fiber-reinforced composite component, rotor blade element, rotor blade and wind turbine and method for producing a fiber-reinforced composite blank and method for producing a fiber-reinforced composite component
CN109365713A (zh) 一种适用于自冲铆接的冲头辅助装置及自冲铆接方法
CN104924678A (zh) 复合蜂窝夹芯板
CN109016497B (zh) 一种用于连续纤维增强复合材料3d打印机的纤维丝切断装置
CN101646276B (zh) 微波快速修复装置
Soutis Recent advances in building with composites
Jiang et al. Mechanical properties of the woven natural fiber reinforced sheet stocks used for the laminated object manufacturing (LOM) rapid prototyping process
CN209139738U (zh) 一种适用于自冲铆接的冲头辅助装置

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