[发明专利]一种连续纤维增强复合材料电磁屏蔽结构3D打印制造方法

权利要求书

1.一种连续纤维增强复合材料电磁屏蔽结构3D打印制造方法，其特征在于，包括下列步骤：

1)建立屏蔽结构三维模型：依据实际需求，结合所需屏蔽部件的实际外形在计算机辅助设计软件CAD中绘制连续纤维复合材料屏蔽结构的三维模型；

2)设计导电纤维路径：根据使用场合对屏蔽结构的吸收损耗(absorptionattenuation,SEa)、反射损耗(reflection attenuation,SEr)以及总体屏蔽效能(shielding effectiveness,SE)的要求，设计规划屏蔽结构内部导电纤维的排布路径，为了保证屏蔽结构内部每层纤维取向的一致性，选择“矩形”的纤维填充方式，通过改变纤维方向和电场强度方向E的夹角θ来满足总体屏蔽效能的要求，夹角θ越小，屏蔽效能越高；然后使用计算机辅助工程软件CAE对设计结果进行初步仿真验证，保证屏蔽结构的使用效果；

3)修正3D导电纤维路径：由于连续纤维复合材料的要求，需要原始样件一笔打印完成，进行连续不间断的材料挤出打印，每一层内以及层与层之间都应连续打印，不应出现打印间断和喷头的空走现象，从而制造出性能均匀一致的屏蔽结构，在不影响屏蔽性能的前提下对步骤2)的导电纤维路径进行修改和规划；

4)生成屏蔽结构打印路径：将步骤1)建立的三维模型导入计算机辅助制造软件CAM中，根据步骤3)修正后的导电纤维路径，同时选择能够完成样件制备的扫描间距、分层厚度、打印速度的3D打印工艺参数，生成该屏蔽结构的打印命令文件；

5)3D打印制备屏蔽结构：将熔融沉积制造(fused deposition modeling，FDM)复合材料3D打印机和电子计算机进行连接，将步骤4)得到的打印命令文件导入到CAM软件中；选择满足导电性要求的热塑性有机高分子材料作为基体，根据步骤2)中对屏蔽效能的要求选择相适应的导电性纤维，在设置、调整好3D打印机的整体工作状况后，进行屏蔽结构的增材制造，最后得到所需的屏蔽部件。

2.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强复合材料电磁屏蔽结构3D打印制造方法，其特征在于：所述的步骤1)中计算机辅助设计软件CAD包括Solidworks、3D Studio Max、Unigraphics NX或CATIA。

3.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强复合材料电磁屏蔽结构3D打印制造方法，其特征在于：所述的步骤2)中计算机辅助工程CAE软件包括COMSOL或CST MICROWAVESTUDIO。

4.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强复合材料电磁屏蔽结构3D打印制造方法，其特征在于：所述的步骤4)中计算机辅助制造软件CAM包括ReplicatorG、Skeinforge、Slic3r或Cura engine。

5.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强复合材料电磁屏蔽结构3D打印制造方法，其特征在于：所述的步骤5)中热塑性有机高分子材料包括聚乳酸(PLA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚醚醚酮(PEEK)或聚醚酰亚胺(PEI)以及混合有石墨烯、导电性短纤维、四氧化三铁(Fe₃O₄)的具有导电性、磁性物质的复合热塑性有机高分子材料，所述的导电性纤维包括碳纤维、镀镍碳纤维、镀铜碳纤维或铜线。