[发明专利]一种3D打印制备长纤维增强金属基复合材料的方法

权利要求书

1.一种3D打印制备长纤维增强金属基复合材料的方法，其特征在于，以长纤维束和多种金属为成形原材料，根据零件的轮廓和层片信息，利用3D打印成形技术完成每层导向柱的打印以及纤维层间金属的喷射沉积成形，利用三维织造成形技术根据零件的轮廓和层片信息完成纤维编织，具体包括以下步骤：

（1）根据零件实际尺寸，完成零件的三维CAD建模，利用软件对零件的三维CAD模型进行分层处理并得到轮廓和层片以及零件相关材料信息；

（2）将零件的轮廓和层片信息输入到成形机的控制系统中，系统自动生成零件的3D打印导向柱以及纤维三维织造路径程序；

（3）3D打印成形机根据打印程序首先在工作平台上打印出一层导向柱；

（4）三维织造成形机根据三维织造程序以步骤（3）打印的导向柱为导向完成对应层纤维的编织；

（5）3D打印成形机根据打印程序完成该层织造纤维间的金属沉积成形；

（6）一层成形完毕后，形成新的成形表面，打印成形设备上移一定高度；

（7）重复步骤3~6直至零件制备完成。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印制备长纤维增强金属基复合材料的方法，其特征在于，所述导向柱是根据零件层片信息要求通过3D打印技术制得，导向柱的材质、数量、高度以及分布根据零件当前层信息调整。

3.根据权利要求1所述的一种3D打印制备长纤维增强金属基复合材料的方法，其特征在于，根据导向柱在当前层中所处位置不同，可以改变导向柱的截面形状和方向。

4.根据权利要求1所述的一种3D打印制备长纤维增强金属基复合材料的方法，其特征在于，织造纤维是碳纤维、玻璃纤维、硼纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、氮化硼、超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种3D打印制备长纤维增强金属基复合材料的方法，其特征在于，每层纤维以当前层打印的导向柱为导向进行织造，每层织造纤维的路径根据零件当前层信息相应调整。

6.根据权利要求1所述的一种3D打印制备长纤维增强金属基复合材料的方法，其特征在于，根据零件性能的不同需求，对每层可以选择一种或多种金属打印成形。

7.根据权利要求1所述的一种3D打印制备长纤维增强金属基复合材料的方法，其特征在于，每层喷射沉积金属的厚度与当前层导向柱高度相同。

8.根据权利要求1所述的一种3D打印制备长纤维增强金属基复合材料的方法，其特征在于，3D打印成形设备每次打印完成后上升的高度为下一层导向柱的高度。

9.根据权利要求1所述的一种3D打印制备长纤维增强金属基复合材料的方法，其特征在于，所述工作平台处于真空或惰性气体保护中。