[发明专利]用于制造纤维增强的塑料产品的装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于制造纤维增强的塑料产品的装置和方法，可以通过使用3D打印法而制造纤维增强的塑料产品，关于定向分布通过在X、Y和Z方向上一致地设置增强纤维，然后通过在增强纤维上喷射光固化树脂而使得增强纤维被光固化树脂浸渍，从而能够使纤维增强的塑料产品具有抵抗X、Y和Z向荷载的机械物理性质。

技术领域

本发明涉及一种用于制造纤维增强的塑料产品的装置和方法。更具体地，本发明涉及这样一种用于制造纤维增强的塑料产品的装置和方法，所述装置和方法配置成通过使用3D打印法制造具有出色的纵向强度的纤维增强的塑料产品。

背景技术

通常地，作为制造纤维增强的塑料产品的代表性方法，存在注射成型法和压缩成型法。

在压缩成型法的情况下，增强纤维的长度在工艺中得以完整地保持，由此在成型之后能够实现增强纤维的充分的增强效果，但是压缩成型法主要用于形成片形式的具有简单形状的元件，因此在制造具有各种形状的纤维增强的塑料产品方面存在限制，并且大多数增强纤维具有各向同性定向。

相比于压缩成型，注射成型法非常适合用于制造具有复杂形状的元件，但是注射成型法的缺点在于，在热塑性树脂经过注射成型螺杆的同时增强纤维被切断，这造成增强效果变差，大多数增强纤维以各向同性方式定向，或者一些增强纤维平行于树脂的流动方向定向。

同时，在通过使用3D打印机制造纤维增强的塑料产品的情况下，粉末形式的增强纤维平行于打印机的喷嘴喷出树脂的方向定向，因此缺点在于，制造的产品的Z向强度变差。

公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面致力于提供一种用于制造纤维增强的塑料产品的装置和方法，所述装置和方法通过使用3D打印法而制造纤维增强的塑料产品，关于定向分布通过在X、Y和Z方向上一致地设置增强纤维，然后通过在增强纤维上喷射光固化树脂使得增强纤维被光固化树脂浸渍，从而能够使纤维增强的塑料产品具有抵抗X、Y和Z向荷载的出色的机械物理性质。

在一个方面，本发明的各个方面致力于提供一种用于制造纤维增强的塑料产品的装置，所述装置包括：储存室，粉末形式的增强纤维储存在所述储存室中，第一支架放置在储存室的底部从而上下移动；加工室，其为使用3D打印法通过反复层压层预定次数从而形成纤维增强的塑料产品的空间，第二支架放置在加工室的底部从而上下移动；网状物，其放置在加工室的外围的位置处从而朝向第二支架的表面或第二支架上的预制层压表面的上方的位置向前移动，筛选增强纤维粉末使得增强纤维粉末具有X、Y和Z方向上的定向分布；辊子，其朝向网状物的上侧推动和传送储存在储存室中的增强纤维粉末；喷嘴，其基于3D打印坐标数据而将光固化树脂喷射至穿过网状物然后放置在第二支架的表面或第二支架上的预制层压表面上的增强纤维粉末；以及紫外线(UV)辐射设备，其安装在喷嘴的外围并且朝向光固化树脂辐射紫外线。

在一个示例性实施方案中，使网状物前后移动的致动器可以连接至网状物的外端部。

在另一个示例性实施方案中，网状物可以设置成具有如下结构：网状物的空隙的尺寸为通过一次层压成形的纤维增强的塑料产品的层高度的1.5至3倍。

在另一个方面，本发明的各个方面致力于提供一种用于制造纤维增强的塑料产品的方法，所述方法包括如下步骤：i)制备粉末形式的增强纤维并且将增强纤维储存在储存室中；ii)将网状物设置在加工室的第二支架的表面或第二支架上的预制层压表面上；iii)朝向网状物上方的位置传送储存室中的增强纤维粉末；iv)通过网状物而筛选增强纤维粉末使得增强纤维放置在第二支架的表面或第二支架上的预制层压表面上同时具有X、Y和Z方向上的定向分布；以及v)除去网状物，通过喷嘴基于3D打印坐标数据而将光固化树脂喷射至放置在第二支架或第二支架上的预制层压表面上的增强纤维粉末，同时通过紫外线辐射设备朝向光固化树脂辐射紫外线。