CN219903371U - 基于纤维复合材料的3d打印装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种基于纤维复合材料的3D打印装置。本实用新型提供的基于纤维复合材料的3D打印装置，通过第一送料件和第二送料件分别向热熔腔内输送纤维预浸料丝材和热塑树脂丝材，纤维预浸料丝材和热塑树脂丝材在热熔腔内融合，通过控制第二送料件的送料速度以及打印喷头口径的变化，调整纤维预浸料和热塑树脂的体积占比，进而控制纤维复合材料中的纤维含量。在同一个结构件的打印过程中，可有效地保证定向加强所打印的结构件，根据结构件受力特点采用局部纤维加强的方式加强结构件，节约了成本，提高了打印效率，避免材料的浪费。可同时供给纤维预浸料和热塑树脂，进而有效地提升了工作效率。

Description

基于纤维复合材料的3D打印装置

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种基于纤维复合材料的3D打印装置。

背景技术

近年来，3D打印技术的快速发展有望实现复杂几何形状复合材料结构的有效制造，进一步拓展复合材料的应用范围。连续纤维增强复合材料3D打印技术的成熟应用对于中国高端装备的制造具有重要意义。基于熔融沉积成型的连续纤维增强复合材料3D打印技术，其打印系统包括送丝机构、加热块、打印喷嘴、承载台、运动机构以及控制系统。打印过程中，线材通过送丝机构不断运送纤维丝束到打印喷嘴中并被加热至熔融状态，控制系统根据分层截面信息控制打印喷嘴沿一定路径和速度移动，处于熔融状态的材料从打印喷嘴中被挤出并与上一层材料粘结，然后在空气中冷却固化。每成型一层，打印喷嘴或承载台将向上或向下移动一层距离，并继续下一层材料的填充打印，直至最终完成整个构件的打印。

相关技术中，连续纤维熔融沉积3D打印方法，包括以下步骤：将连续纤维与聚合物共挤出制成连续纤维增强的3D打印线材，连续纤维平行于3D打印线材的轴线；将连续纤维增强复合材料线材导入到熔融沉积3D打印机中，在打印机中将线材中的聚合物加热熔融，连续纤维不熔融；连续纤维随熔融的聚合物通过打印机的喷嘴挤出，层层堆积形成连续纤维增强复合材料产品坯型。

但是，采用上述的3D打印方法打印的材料成本较高，且效率较低。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于纤维复合材料的3D打印装置，可有效地解决上述或者其他潜在技术问题。

本实用新型实施例提供了一种基于纤维复合材料的3D打印装置包括机体、第一送料件、第二送料件以及承载台；机体内部具有热熔腔，机体上还设置有打印喷头，打印喷头的腔体与热熔腔连通，打印喷头具有口径可增大或缩小的出料口，出料口与承载台对应设置；第一送料件用于输送纤维预浸料丝材，第一送料件的出料口与热熔腔连通；第二送料件用于输送热塑树脂丝材；第二送料件的出料口与热熔腔连通；机体与承载台活动连接，以使机体上的打印喷头相对承载台水平运行或竖直运行。

本实用新型实施例提供的基于纤维复合材料的3D打印装置，在使用过程中，通过第一送料件和第二送料件分别向热熔腔内输送纤维预浸料丝材和热塑树脂丝材，纤维预浸料丝材和热塑树脂丝材在热熔腔内融合，可通过控制第二送料件的送料速度以及打印喷头口径的变化，进而调整纤维预浸料和热塑树脂的体积占比，进而控制纤维复合材料中的纤维含量。实现了同一个结构件的打印过程中，可有效地保证定向加强所打印的结构件，根据结构件受力特点采用局部纤维加强的方式加强结构件，节约了成本，提高了打印效率，避免材料的浪费。可同时供给纤维预浸料和热塑树脂，进而有效地提升了工作效率。

在根据可选的实施例中，打印喷头包括弹性内衬管以及套设于弹性内衬管外侧的限位套筒，限位套筒包括至少两个限位支瓣，至少两个限位支瓣共同围合在弹性内衬管的外侧，以限制弹性内衬管的口径；至少两个限位支瓣相互远离，以增大弹性内衬管的口径；至少两个限位支瓣相互靠近，以减小弹性内衬管的口径。

在根据可选的实施例中，机体具有第一进料通道、第二进料通道以及出料通道；第一进料通道、第二进料通道以及出料通道均与热熔腔连通；

第一送料件包括第一供料轴和第一导向套管，第一导向套管的出口与第一进料通道的入口连接，第一供料轴靠近第一导向套管的入口设置；

第二送料件包括第二供料轴和第二导向套管，第二导向套管的出口与第二进料通道的入口连接，第二供料轴靠近第二导向套管的入口设置。

如此设置，实现纤维预浸料丝材和热塑性树脂丝材稳定有序地进入热熔腔。

在根据可选的实施例中，基于纤维复合材料的3D打印装置还包括剪切件，剪切件设置于第一进料通道与热熔腔的连通处，剪切件用于切断第一进料通道内的纤维预浸料丝材。

如此设置，用于控制纤维的体积占比。

在根据可选的实施例中，剪切件包括设置于第一进料通道内壁的固定部以及可活动地连接于固定部的剪切刀片，剪切刀片靠近并抵压于固定部以切断第一进料通道内的纤维预浸料丝材。

在根据可选的实施例中，第一送料件还包括第一驱动辊，第一驱动辊包括两个间隔设置的第一滚轮，两个第一滚轮分别置于第一进料通道的两侧，用于驱动第一进料通道内的纤维预浸料朝向热熔腔运行；第二送料件还包括第二驱动辊，第二驱动辊包括两个间隔设置的第二滚轮，两个第二滚轮分别置于第二进料通道的两侧，用于驱动第二进料通道内的热塑性树脂丝材朝向热熔腔运行；和/或，

还包括控制装置，控制装置与第一驱动辊以及剪切件连接，控制装置，被构造为当剪切件朝向靠近固定部运行时，控制第一驱动辊停止运行，以停止驱动第一进料通道内的纤维预浸料丝材朝向热熔腔运行。

在根据可选的实施例中，基于纤维复合材料的3D打印装置还包括第一加热件，第一加热件靠近热熔腔设置，以加热热熔腔。

需要说明的是，第一驱动辊和第二驱动辊可保证纤维预浸料丝材和热塑性树脂丝材的送料。加热件用于加热热熔腔，以使热熔腔内的纤维预浸料和热塑性树脂融合。

在根据可选的实施例中，承载台内设置有第二加热件。

在根据可选的实施例中，第二加热件为电加热件。

在根据可选的实施例中，承载台上还设置有温度传感器和显示器，温度传感器与显示器连接，温度传感器用于检测承载台的温度，显示器用于显示承载台的温度。本实用新型的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

通过参照附图的以下详细描述，本实用新型实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本实用新型的多个实施例进行说明，其中：

图1为本申请实施例提供的基于纤维复合材料的3D打印装置的整体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的基于纤维复合材料的3D打印装置的部分机体和打印喷头在出料口增大状态下的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的基于纤维复合材料的3D打印装置的部分机体和打印喷头在出料口缩小状态下的结构示意图；

图4为采用本申请实施例提供的基于纤维复合材料的3D打印装置打印出的打印喷头的结构示意图；

图5为采用本申请实施例提供的基于纤维复合材料的3D打印装置打印出的支架连接器在第一视角下的结构示意图；

图6为采用本申请实施例提供的基于纤维复合材料的3D打印装置打印出的支架连接器在第二视角下的结构示意图。

附图标记说明：

10、基于纤维复合材料的3D打印装置；11、机体；111、热熔腔；112、打印喷头；113、出料口；114、第一进料通道；115、第二进料通道；116、出料通道；117、弹性内衬管；118、限位套筒；1181、限位支瓣；12、第一送料件；121、第一供料轴；122、第一导向套管；123、第一驱动辊；1231、第一滚轮；13、第二送料件；131、第二供料轴；132、第二导向套管；133、第二驱动辊；1331、第二滚轮；14、承载台；15、剪切件；16、第一加热件；17、支架连接器；171、纤维的路径；172、热塑性树脂的路径。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

连续纤维增强复合材料3D打印技术的成熟应用对于中国高端装备的制造具有重要意义。基于熔融沉积成型的连续纤维增强复合材料3D打印技术，其打印系统包括送丝机构、加热块、打印喷嘴、承载台、运动机构以及控制系统。打印过程中，线材通过送丝机构不断运送纤维丝束到打印喷嘴中并被加热至熔融状态，控制系统根据分层截面信息控制打印喷嘴沿一定路径和速度移动，处于熔融状态的材料从打印喷嘴中被挤出并与上一层材料粘结，然后在空气中冷却固化。每成型一层，打印喷嘴或承载台将上/下移动一层距离，并继续下一层材料的填充打印，直至最终完成整个构件的打印。

相关技术中，连续纤维熔融沉积3D打印方法，包括以下步骤：将连续纤维与聚合物共挤出制成连续纤维增强的3D打印线材，连续纤维平行于3D打印线材的轴线；将连续纤维增强复合材料线材导入到熔融沉积3D打印机中，在打印机中将线材中的聚合物加热熔融，连续纤维不熔融；连续纤维随熔融的聚合物通过打印机的喷嘴挤出，层层堆积形成连续纤维增强复合材料产品坯型。

但是，采用上述的3D打印方法打印的材料成本较高，无论产品的强度要求高低，均采用了连续纤维含量一直的连续纤维增强复合材料进行打印，造成打印的材料成本较高，且效率较低。

有鉴于此，本实用新型实施例提供的基于纤维复合材料的3D打印装置，在使用过程中，通过第一送料件和第二送料件分别向热熔腔内输送纤维预浸料丝材和热塑树脂丝材，纤维预浸料丝材和热塑树脂丝材在热熔腔内融合，可通过控制第二送料件的送料速度以及打印喷头口径的变化，进而调整纤维预浸料和热塑树脂的体积占比，进而控制纤维复合材料中的纤维含量。实现了同一个结构件的打印过程中，可有效地保证定向加强所打印的结构件，根据结构件受力特点采用局部纤维加强的方式加强结构件，节约了成本，提高了打印效率，避免材料的浪费。可同时供给纤维预浸料和热塑树脂，进而有效地提升了工作效率。

请参照图1至图6，本申请实施例提供一种基于纤维复合材料的3D打印装置10包括机体11、第一送料件12、第二送料件13以及承载台14；机体11内部具有热熔腔111，机体11上还设置有打印喷头112，打印喷头112的腔体通过热熔腔111连通，打印喷头112具有口径可增大或缩小的出料口113，出料口113与承载台14对应设置；第一送料件12用于输送纤维预浸料丝材，第一送料件12的出料口113与热熔腔111连通；第二送料件13用于输送热塑树脂丝材；第二送料件13的出料口113与热熔腔111连通；机体11与承载台14活动连接，以使机体11上的打印喷头112相对承载台14水平运行或竖直运行。

本申请实施例提供的一种基于纤维复合材料的3D打印装置10，在使用过程中，通过第一送料件12和第二送料件13分别向热熔腔111内输送纤维预浸料丝材和热塑树脂丝材，纤维预浸料丝材和热塑树脂丝材在热熔腔111内融合，可通过控制第二送料件13的送料速度以及打印喷头112口径的变化，进而调整纤维预浸料和热塑树脂的体积占比，可实现挤出材料中纤维的体积比在0％-60％之间变化，本申请实施例提供的基于纤维复合材料的3D打印装置10可同时供给纤维预浸料和热塑树脂，进而有效地提升了工作效率。

在可选地示例性实施例中，打印喷头112包括弹性内衬管117以及套设于弹性内衬管117外侧的限位套筒118，限位套筒118包括至少两个限位支瓣1181，至少两个限位支瓣1181共同围合在弹性内衬管117的外侧，以限制弹性内衬管117的口径；至少两个限位支瓣1181相互远离，以增大弹性内衬管117的口径；至少两个限位支瓣1181相互靠近，以减小弹性内衬管117的口径。

需要说明的是，打印喷头112包括弹性内衬管117以及套设于弹性内衬管117外侧的限位套筒118，限位套筒118包括至少两个限位支瓣1181，至少两个限位支瓣1181共同围合在弹性内衬管117的外侧，以限制弹性内衬管117的口径；至少两个限位支瓣1181相互远离，以增大弹性内衬管117的口径；至少两个限位支瓣1181相互靠近，以减小弹性内衬管117的口径。通过限位支瓣1181的相互靠近或远离进而实现对弹性内衬管117的口径的调整。

可以理解的是，这里并不对改变打印喷头112的口径的方式进行限定，在其它具体实施例中，还可以根据用户的需求，将通过其它方式改变打印喷头112的口径。

示例性地，在本实施例中，限位套筒118包括两个限位支瓣1181。

示例性地，在本实施例中，纤维预浸料中的纤维包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、高密度聚乙烯纤维中的一种或任意几种组合。

示例性地，在本实施例中，纤维预浸料中的纤维的种类为连续纤维、长纤维或短切纤维。

示例性地，在本实施例中，纤维预浸料中的预浸料基体树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂中的任意一种或其对应的改性树脂。

示例性地，在本实施例中，热塑性树脂包括PA、PS、PEEK、PCBT、PP、PE、PI、PLA树脂中的任意一种或其对应的改性树脂。

示例性地，在本实施例中，纤维预浸料和热塑性树脂的供料均为丝材。

在可选地示例性实施例中，热塑性树脂为PLA(polylactic acid，聚乳酸)；基于热塑性树脂为PLA，打印温度为190℃-220℃，平台温度为60℃-70℃，打印速度为50mm/s-80mm/s。

具体地，在本实施例中，打印温度为200℃，平台温度为65℃，打印速度为65mm/s。

需要说明的是，基于热塑性树脂为PLA，因此将打印温度设置190℃-220℃，因为打印温度太低会导致喷头堵塞，温度过高会导致模型翘边，同时，经实践发现，200℃的打印温度，打印出来的成品外表质量最好。

可以理解的是，打印温度并不限于上述的200℃，还同时要根据打印速度及气温去进行适当地调整。

在本实施例中，承载台14的温度是指打印机热床温度，打印机热床采用晶格板热床，当热床加热时，晶格板的间隙变大，材料可以流入间隙中使与平台紧密贴合，当热床降温后，晶格间隙缩小，模型就自动从平台上脱落，因此，承载台14的温度对模型是否能成功打印具有关键性作用。通常情况下，当热塑性树脂为PLA时，承载台14的温度取60℃-70℃较为适宜；若承载台14的温度过低，模型则无法附着在平台上，或会使模型边缘翘起，模型变形，造成打印失败。具体地，在本实施例中，承载台14的温度可以取65℃。可以理解的是，承载台14的温度并不限于此，可以根据用户的具体使用需求进行适应性地调整。

在本实施例中，打印速度为打印喷头112的移动速度，打印速度可影响的打印时间及打印成品质量。打印速度越高，则打印时间越短，但成型质量越差，例如，结构体的表面不平整，悬空、空驶处拉丝严重等。若打印速度过快，可能会导致步进电机出现丢步的情况，通常情况下，为了打印出来质量比较好的结构体，打印速度一般采用50mm/s-80mm/s。在本实施例中，打印速度采用65mm/s，采用该打印速度可以打印出质量比较好的模型。可以理解的是，打印速度并不限于此，在其他具体实施例中，用户可根据实际需求进行适应性地调整。

在可选地示例性实施例中，机体11具有第一进料通道114、第二进料通道115以及出料通道116；第一进料通道114、第二进料通道115以及出料通道116均与热熔腔111连通；第一送料件12包括第一供料轴121和第一导向套管122，第一导向套管122的出口与第一进料通道114的入口连接，第一供料轴121靠近第一导向套管122的入口设置；第二送料件13包括第二供料轴131和第二导向套管132，第二导向套管132的出口与第二进料通道115的入口连接，第二供料轴131靠近第二导向套管132的入口设置。

需要说明的，具体地，在本实施例中，第一供料轴121用于放置纤维预浸料丝材，第一导向套管122便于使得纤维预浸料丝材可在第一导向套管122的导向作用下进入第一进料通道114，并经过第一进料通道114进入热熔腔111；同理，第二供料轴131用于放置热塑树脂丝材，第二导向套管132便于使得热塑树脂丝材可在第二导向套管132的导向作用下进入第二进料通道115，并经过第二进料通道115进入热熔腔111，进而实现纤维预浸料丝材和热塑树脂丝材稳定有序地进入热熔腔111。

具体地，在本实施例中，纤维预浸料丝材缠绕设置于第一供料轴121上，热塑树脂丝材缠绕设置于第二供料轴131上。

在可选地示例性实施例中，基于纤维复合材料的3D打印装置10还包括剪切件15，剪切件15设置于第一进料通道114与热熔腔111的连通处，剪切件15用于切断第一进料通道114内的纤维预浸料丝材。

需要说明的，在本实施例中，剪切件15可用于剪切纤维预浸料丝材，在结构件不需要加强的位置，在打印过程中，可通过剪切件15将纤维预浸料丝材剪断，进而使得在热熔腔111内仅有热塑树脂，打印过程中，实现纤维的体积占比为零。

具体地，在本实施例中，剪切件5包括设置于第一进料通道114内壁的固定部以及可活动地连接于固定部的剪切刀片，剪切刀片靠近并抵压于固定部以切断第一进料通道114内的纤维预浸料丝材。

也就是，在本实施例中，当需要切断第一进料通道114内的纤维预浸料丝材时，可以通过驱动剪切刀片朝向靠近固定部的方向移动，进而实现将置于固定部与剪切刀片之间的纤维预浸料丝材切断。

在可选地示例性实施例中，第一送料件12还包括第一驱动辊123，第一驱动辊123包括两个间隔设置的第一滚轮1231，两个第一滚轮1231分别置于第一进料通道114的两侧，用于驱动第一进料通道114内的纤维预浸料丝材朝向热熔腔111运行；第二送料件13还包括第二驱动辊133，第二驱动辊133包括两个间隔设置的第二滚轮1331，两个第二滚轮1331分别置于第二进料通道115的两侧，用于驱动第二进料通道115内的热塑树脂丝材朝向热熔腔111运行；和/或，基于纤维复合材料的3D打印装置10还包括加热件16，加热件16靠近热熔腔111设置，以加热热熔腔111。

在本实施例中，第一送料件12还包括第一驱动辊123，第一驱动辊123包括两个间隔设置的第一滚轮1231，两个第一滚轮1231分别置于第一进料通道114的两侧，用于驱动第一进料通道114内的纤维预浸料丝材朝向热熔腔111运行，在打印过程中，两个间隔设置的第一滚轮1231相对转动可驱动位于两者之间的纤维预浸料丝材朝向热熔腔111运行。同理，第二送料件13还包括第二驱动辊133，第二驱动辊133包括两个间隔设置的第二滚轮1331，两个第二滚轮1331分别置于第二进料通道115的两侧，用于驱动第二进料通道115内的热塑树脂丝材朝向热熔腔111运行，在打印过程中，两个间隔设置的第二滚轮1331相对转动可驱动位于两者之间的热塑树脂丝材朝向热熔腔111运行。

在本实施例中，当结构件需要加强的位置，也即需要纤维的占比增加时，可通过第一驱动辊123驱动纤维预浸料丝材进入热熔腔111，同时，通过缩小打印喷头112的口径以及降低热塑树脂的送料速度，以提高纤维的体积占比。需要说明的是，缩小打印喷头112的口径，可使得经过热熔之后的热塑树脂挤出的含量降低，进而增加了挤出材料中纤维的含量占比；同时还可以通过降低第二滚轮1331的转动速度，进而降低热塑树脂丝材的送料速度来增加挤出材料中的纤维的含量占比。当不需要纤维时，可通过剪切件15将纤维预浸料丝材剪断，同时第一驱动辊123停止驱动，此时仅有第二驱动辊133驱动集体丝材继续供料，保证热塑树脂在热熔腔111内热熔后经过打印喷头112挤出至承载台14上。

在本实施例中，基于纤维复合材料的3D打印装置10还包括控制装置，控制装置与第一驱动辊123以及剪切件15连接，控制装置被构造为当剪切件15朝向靠近固定部运行时，控制第一驱动辊123停止运行，以停止驱动第一进料通道114内的纤维预浸料丝材朝向热熔腔运行。

需要说明的是，设置控制装置，且控制装置与第一驱动辊123以及剪切件15连接，可以实现，当需要切断第一进料通道114内的纤维预浸料丝材时，第一驱动辊123停止运行，以停止驱动第一进料通道114内的纤维预浸料丝材朝向热熔腔运行，也即在切断时，停止送料。

在可选地示例性实施例中，基于纤维复合材料的3D打印装置10还包括第一加热件16，第一加热件16靠近热熔腔111设置，以加热热熔腔111。

在本实施例中，加热件16靠近热熔腔111设置，以加热热熔腔111，进而实现位于热熔腔111内的热塑树脂和纤维预浸料熔融混合，然后从打印喷头112处挤出至承载台14上。

本申请实施例提供的基于纤维复合材料的3D打印装置10，在使用过程中，将建立好的三维模型导入至基于纤维复合材料的3D打印装置10的控制系统内，对三维模型受力分析，通过力学分析软件，根据实际工况对三维模型进行受力分析，得到受力分布图；基于三维模型以及受力分布图，规划三维模型需要加强的部分的纤维体积占比，基于纤维体积占比规划每层打印路径；根据纤维复合材料以及三维模型，调整打印参数。在打印过程中，纤维预浸料丝材与集体丝材通过各自独立的第一导向套管122和第二导向套管132进入热熔腔111内，在热熔腔111中加热融合，通过打印喷头112被共同挤出至承载台14。打印装置拥有一个喷嘴，可以根据打印路径，通过调整热塑树脂的供给自动调节挤出材料中的纤维体积的含量。当基于纤维复合材料的3D打印装置10接收到打印命令后，热熔腔111的加热件16开始加热，热熔腔111内的纤维预浸料和热塑树脂被加热到熔融状态，纤维预浸料和热塑树脂通过打印喷头112沉积于承载台14上，以形成打印线，打印线逐行排列以构成完整的打印层。直至打印完成，获得所需要的制品，然后对制品进行后处理，得到成品。其中后处理包括打磨和喷漆。

还需要说明的是，本申请实施例中公开的基于纤维复合材料的3D打印装置10包括一个打印喷头112和一个机体11，在其他实施例中，打印喷头112和机体11的数量并不限于一个，可以根据用户的具体需求，提高打印效率，可设置多个打印喷头112。

在可选地示例性实施例中，承载台14内设置有第二加热件。

需要说明的是，设置第二加热件用于加热承载台14。示例性地，第二加热件为电加热件。

在可选地示例性实施例中，承载台14上还设置有温度传感器和显示器，温度传感器与显示器连接，温度传感器用于检测承载台14的温度，显示器用于显示承载台14的温度。

需要说明的是，承载台14上还设置有温度传感器和显示器，温度传感器与显示器连接，温度传感器用于检测承载台14的温度，显示器用于显示承载台14的温度。以便于用户读取承载台14的温度，并根据需求调整承载台14的温度。

为了更好地说明本申请实施例提供的基于纤维复合材料的3D打印装置10的结构，以三维模型为支架连接器17为例。

需要说明的，在本实施例中，三维模型可以是支架连接器17，还可以是其他用户所需的结构件，并不限于支架连接器17。

在本实施例中，基于三维模型以及受力分布图，规划三维模型需要加强的部分的纤维体积占比，基于纤维体积占比规划每层打印路径；例如，根据受力分析图，规划支架连接器17需要加强的筋/梁等部分的纤维体积占比，再根据纤维增强方向规划每层打印路径，进而实现根据制品的本身强度要求，合理分配纤维的含量，节约材料成本。

示例性地，如图4和图5所示，支架连接器17上纤维的路径171以及热塑性树脂的路径172，其中，纤维的路径171即为需要加强的筋/梁。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本实用新型已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施方式技术方案的范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (9)

1.一种基于纤维复合材料的3D打印装置，其特征在于，包括机体、第一送料件、第二送料件以及承载台；

所述机体内部具有热熔腔，所述机体上还设置有打印喷头，所述打印喷头的腔体与所述热熔腔连通，所述打印喷头具有口径可增大或缩小的出料口，所述出料口与所述承载台对应设置；

所述第一送料件用于输送纤维预浸料丝材，所述第一送料件的出料口与所述热熔腔连通；

所述第二送料件用于输送热塑树脂丝材；所述第二送料件的出料口与所述热熔腔连通；

所述机体与所述承载台活动连接，以使所述机体上的打印喷头相对所述承载台水平运行或竖直运行；

所述打印喷头包括弹性内衬管以及套设于所述弹性内衬管外侧的限位套筒，所述限位套筒包括至少两个限位支瓣，至少两个所述限位支瓣共同围合在所述弹性内衬管的外侧，以限制所述弹性内衬管的口径；至少两个所述限位支瓣相互远离，以增大所述弹性内衬管的口径；至少两个所述限位支瓣相互靠近，以减小所述弹性内衬管的口径。

2.根据权利要求1所述的基于纤维复合材料的3D打印装置，其特征在于，所述机体具有第一进料通道、第二进料通道以及出料通道；所述第一进料通道、所述第二进料通道以及所述出料通道均与所述热熔腔连通；

所述第一送料件包括第一供料轴和第一导向套管，所述第一导向套管的出口与所述第一进料通道的入口连接，所述第一供料轴靠近所述第一导向套管的入口设置；

所述第二送料件包括第二供料轴和第二导向套管，所述第二导向套管的出口与所述第二进料通道的入口连接，所述第二供料轴靠近所述第二导向套管的入口设置。

3.根据权利要求2所述的基于纤维复合材料的3D打印装置，其特征在于，还包括剪切件，所述剪切件设置于所述第一进料通道与所述热熔腔的连通处，所述剪切件用于切断所述第一进料通道内的纤维预浸料丝材。

4.根据权利要求3所述的基于纤维复合材料的3D打印装置，其特征在于，所述剪切件包括设置于所述第一进料通道内壁的固定部以及可活动地连接于所述固定部的剪切刀片，所述剪切刀片靠近并抵压于所述固定部以切断所述第一进料通道内的纤维预浸料丝材。

5.根据权利要求4所述的基于纤维复合材料的3D打印装置，其特征在于，所述第一送料件还包括第一驱动辊，所述第一驱动辊包括两个间隔设置的第一滚轮，两个所述第一滚轮分别置于所述第一进料通道的两侧，用于驱动所述第一进料通道内的纤维预浸料丝材朝向所述热熔腔运行；

所述第二送料件还包括第二驱动辊，所述第二驱动辊包括两个间隔设置的第二滚轮，两个所述第二滚轮分别置于所述第二进料通道的两侧，用于驱动所述第二进料通道内的热塑性树脂丝材朝向所述热熔腔运行；和/或，

还包括控制装置，所述控制装置与所述第一驱动辊以及所述剪切件连接，所述控制装置，被构造为当所述剪切件朝向靠近所述固定部运行时，控制所述第一驱动辊停止运行，以停止驱动所述第一进料通道内的纤维预浸料丝材朝向所述热熔腔运行。

6.根据权利要求1所述的基于纤维复合材料的3D打印装置，其特征在于，所述基于纤维复合材料的3D打印装置还包括第一加热件，所述第一加热件靠近所述热熔腔设置，以加热所述热熔腔。

7.根据权利要求1所述的基于纤维复合材料的3D打印装置，其特征在于，所述承载台内设置有第二加热件。

8.根据权利要求7所述的基于纤维复合材料的3D打印装置，其特征在于，所述第二加热件为电加热件。

9.根据权利要求7所述的基于纤维复合材料的3D打印装置，其特征在于，所述承载台上还设置有温度传感器和显示器，所述温度传感器与所述显示器连接，所述温度传感器用于检测所述承载台的温度，所述显示器用于显示所述承载台的温度。