CN209051038U - 一种连续纤维增强复合材料3d打印机的喷头结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种连续纤维增强复合材料3D打印机的喷头结构，属于3D打印技术领域；所述喷头结构包括喷头上部、喷头下部和滤网，所述滤网设于喷头上部与喷头下部的连接面上，所述滤网上还设有供连续纤维通过的限位孔；连续纤维预先从所述喷头入口进入，经过所述限位孔，从所述喷头出口拉出；连续纤维与熔融的热固性基材在所述限位孔处结合；所述限位孔可以对连续纤维的位置进行限定，并辅助热固性基材在连续纤维表面均匀附着；本实用新型的喷头结构可以使熔融的热固性基材更均匀地附着在连续纤维上，降低了3D打印机使用连续纤维时难以对其位置进行固定的技术难度。

Description

一种连续纤维增强复合材料3D打印机的喷头结构

技术领域

本实用新型涉及纤维增强复合材料3D打印技术领域，具体涉及一种连续纤维增强复合材料3D打印机的喷头结构。

背景技术

3D打印以其不受结构复杂性限制、一体成型等优势，被誉为“推动第三次工业革命”的技术；普通的3D打印机所使用的耗材是热固性材料，但是这种热固性材料的各项性能不如热固性树脂基连续纤维复合材料，热固性树脂基连续纤维复合材料具有耐热性高、韧性好、弯曲强取高、层间剪切性能好、吸水率低、可重复利用等优点，因此，该材料在航空、航天、汽车、军事、医疗等领域得到广泛应用。

热固性树脂基连续纤维复合材料可在打印喷头中一体成型挤出，因连续纤维的线径较普通的热固性基材的线径更细，所以在打印上述复合材料时，如何固定好连续纤维的位置是该领域的一个技术难题；同时，热固性基材若不能均匀地附着在热固性基材的表面，将会影响连续纤维在制件中的分布位置，造成制件的各项力学性能不同以及美观性差的问题，因此，如何使热固性基材在连续纤维表面均匀附着也是该领域的一个技术难题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种连续纤维增强复合材料3D打印机的喷头结构，可以在打印连续纤维增强复合材料时，固定连续纤维的位置，同时实现热固性基材在连续纤维表面的均匀附着。

为达成上述目的，本实用新型提出如下技术方案：

一种连续纤维增强复合材料3D打印机的喷头结构，包括喷头上部、喷头下部和滤网，所述滤网设于喷头上部与喷头下部的连接面上，所述滤网上还设有供连续纤维通过的限位孔。

作为优选，为了提高最终成型制件中连续纤维的含量和利用率、避免所述喷头内熔体下行时应力集中，所述限位孔有多个，所述限位孔的布局方式是围绕滤网中心呈中心对称分布。

作为优选，为了使所述喷头出口处的线材可以与上一层线材更好的结合，沿平行所述连接面向所述喷头下部作任一截面，所述喷头下部形成的截面为齿轮形。

作为优选，为了便于所述滤网安装、固定以及防止所述喷头高温对滤网性能造成影响，所述喷头上部和喷头下部的连接方式为可拆卸连接，所述滤网材料为耐热材料。

由以上技术方案可知，本实用新型的技术方案提供了一种连续纤维增强复合材料3D打印机的喷头结构，该结构的有意效果在于：熔融的热固性基材更均匀地附着在连续纤维上，降低了在打印过程中，连续纤维固定位置的技术难度，增强了最终制件的强度、结合度。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1为本实用新型一种连续纤维增强复合材料3D打印机的喷头结构的结构示意图。

图2为本实用新型一种连续纤维增强复合材料3D打印机的喷头结构的喷头下部俯视图。

图中：1-喷头，2-喷头入口，3-喷头上部，4-喷头下部，5-喷头出口、限位孔，6-平行A-A平面向喷头下部作出的任一横截面，7-滤网。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

需要说明的是，限位孔5只是滤网7上众多限位孔中的一个，此处的限位孔5与喷头出口5的孔径大小相同且同心，因此，在附图2的示意中，限位孔5和喷头出口5重合，下文将以限位孔5为例进行详细阐述。

参阅图1所示，本实用新型公开了一种连续纤维增强复合材料3D打印机的喷头结构，包括喷头上部3、喷头下部4和滤网7，滤网7设于喷头上部3与喷头下部4的连接面A-A上，滤网7上还设有供连续纤维通过的限位孔5。

参与图1或图2所示，喷头上部3为空心圆柱形结构，喷头下部4为一个向下逐步缩小的圆台；喷头上部3和喷头下部4的结合处设有滤网7，即图1中所示的A-A面为喷头上部3和喷头下部4的结合处，A-A面上设有滤网7；滤网7上设有限位孔5，限位孔5的孔径可供连续纤维穿过且在连续纤维穿过后，留有供热固性基材穿过的间隙。

当该连续纤维增强复合材料3D打印机工作时，预先将连续纤维穿过滤网7上的限位孔5，从喷头出口5处拉出，滤网7上的限位孔5起到对连续纤维限位和定位的作用，防止出现连续纤维在喷头1内无法笔直向下进行，连续纤维互相缠绕的情形；待连续纤维从喷头1的出口5处拉出后，热固性基材从喷头1的入口2处进入喷头上部3，在喷头1的高温作用下，热固性基材熔融，随着熔体下行，热固性基材到达滤网7上的限位孔5，熔融的热固性基材在滤网7上的限位孔5处与预先穿过的连续纤维汇合，熔融的热固性基材在重力的作用下，从连续纤维与限位孔5之间的间隙下行，附着在连续纤维的外表面，因该附着过程是在重力作用下，熔体下行自然附着，保证连续纤维表面热固性基材的均匀性，形成连续纤维增强复合材料，进入喷头下部4，从喷头出口5处挤出。

作为优选，滤网7上的限位孔5的数量可以设置多个，可以提高最终成型制件中连续纤维的含量和利用率；在打印前，按照限位孔5的数量，将连续纤维逐条从喷头入口2、经限位孔5、喷头出口5拉出，增加了同时段打印材料中连续纤维的含量。

作为优选，上述多个限位孔5的布局方式是围绕滤网中心呈中心对称分布，以减轻应力集中；限位孔5对称分布，可以保证滤网7上各处受到打印材料的下行力相同，不会因为滤网7上因局部分布有限位孔5，该局部受到下行力较小，而其他部位受到下行力较大，出现该局部限位孔5处连续纤维表面附着的热固基材不均或滤网7损坏的问题。

作为优选，沿平行A-A面向喷头下部4作任一截面，喷头下部4形成的截面6为齿轮形，可以使喷头出口5处的线材可以与上一层线材更好的结合；喷头下部4是逐步缩小的锥状圆台，锥状圆台的内横截面为该齿轮形状，因此，当附着热固基材的连续纤维从喷头出口5处出来时，连续纤维为芯，热固基材为壳的线条表面具有凹凸纵纹，便于挤出前后线条之间的结合；该处的齿轮形还可以是圆形、方形、三角等常规形状，起到使喷头出口5处材料获得取向的作用。

作为优选，喷头上部3和喷头下部4的连接方式为可拆卸连接，该种连接方式可方便滤网7的安装、更换及位置固定；喷头1的上下部位可以拆开，中间放置滤网7，由于喷头上部3是圆柱，喷头下部4是一个逐步缩小的锥状圆台，喷头1的内径尺寸变化，滤网卡7卡在喷头1上下部中间，由于熔体下行，给滤网7压力，滤网7的位置不会发生变化。

作为优选，滤网7的材料为耐热材料，可以为陶瓷、锰钢等材料，防止喷头1高温对滤网7的性能造成影响。

本实用新型与现有技术相比，优点在于：提供了一款供连续纤维复合材料打印的喷头，该喷头结构简单、紧凑，易于实现；解决了连续纤维位置固定以及连续纤维与热固性基材结合不好的问题，实现了根据不同制件的强度要求，打印出拥有不同连续纤维含量的制件的功能。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (6)

1.一种连续纤维增强复合材料3D打印机的喷头结构，包括喷头上部和喷头下部，其特征在于，还包括滤网，所述滤网设于喷头上部与喷头下部的连接面上，所述滤网上还设有供连续纤维通过的限位孔。

2.如权利要求1所述的喷头结构，其特征在于，所述限位孔有多个。

3.如权利要求1所述的喷头结构，其特征在于，所述滤网材料为耐热材料。

4.如权利要求1所述的喷头结构，其特征在于，沿平行所述连接面向所述喷头下部作任一截面，所述喷头下部形成的截面为齿轮形。

5.如权利要求1所述的喷头结构，其特征在于，所述喷头上部和喷头下部的连接方式为可拆卸连接。

6.如权利要求2所述的喷头结构，其特征在于，所述限位孔的布局方式是围绕滤网中心呈中心对称分布。