[实用新型]一种连续碳纤维3D打印装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及增材制造领域，更具体地涉及一种连续碳纤维3D打印装置。

背景技术

增材制造技术是制造业领域内正在快速发展的一项新兴技术，被称为“具有第三次工业革命重要标志意义的制造技术”，各主要发达国家将其列为战略发展的关键技术。目前，增材制造技术依托多个学科领域尖端技术，在航空航天技术、汽车家电制造生产、生物医药、食品加工等领域得到了一定应用。与传统制造技术相比，增材制造三维快速成型制造技术省略了产品模具的加工制造，从而在时间上极大的缩短了产品的研制周期，提高了生产率和降低生产成本。经济效益与前景方面有非常大的发展潜力，根据国际快速制造行业权威报告《Wohlers Report 2011》发布的调查结果显示，全球3D打印产业产值在1988 年到2010年之间以26.2％的年均速度增长。报告预测，3D打印产业未来仍将会保持着较快地增长速度，到2020年，包含设备制造和服务在内的产业总产值将达到52亿美元。在2012年的国际新技术发展趋势调查中，3D打印制造技术居首位。目前，现有的增材制造技术还面临着诸多方面的瓶颈和探索，因此，需要进一步深入研究，扩大其应用领域。

利用增材制造技术打印出的纤维增强复合材料制品，不仅具备高强度、高刚度、质量轻等特点，而且可以控制纤维的分布方向，从而控制制品的性能。纤维增强复合材料的增材制造技术无论是在民用还是军事上都具有重大的意义。例如，利用碳纤维复合材料制作汽车零部件，提升汽车性能并降低油耗；碳纤维复合材料产品涵盖航天光学遥感器的各个部位，如相机镜筒、相机支架、遮光罩、桁架等。依靠打印材料的快速发展和增材制造技术的日益成熟，基于纤维增强复合材料的增材制造技术将会应用到各行各业，推动制造产业的快速发展。

但是目前的连续纤维增强复合材料增材制造技术研究较少，尚处于研发阶段，存在诸多问题。比如，树脂无法充分进入纤维丝带内部，无法将各个纤维丝通过树脂粘结在一起，从而在打印工件内部形成空洞，严重降低了工件的力学性能，连续纤维增强复合材料增材制造容易堵头，从而导致纤维无法出丝或树脂从喷头内部往外溢出。此外，由于一般树脂固化比较慢，影响成型速度。

因此，本领域急需开发一种新的能够实现快速连续打印碳纤维的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适用于连续纤维增强复合材料增材制造的装置，可以提高树脂与纤维的粘结效果，并且快速固化树脂，实现连续纤维的快速打印。

在本实用新型中，本实用新型提供了一种连续碳纤维3D打印装置，所述装置包括喷腔、喷嘴、纤维丝、供液泵、树脂罐以及激光器；

其中，所述喷腔为具有空腔的柱状结构，所述喷腔具有第一端和第二端，所述第一端的直径大于所述第二端的直径；所述第一端上部设有第一入口，所述第二端下部设有喷腔出口，所述第一端侧面设有第二入口，所述第二入口与所述第一入口以及所述喷腔出口连通，构成一三通结构；

所述喷嘴与所述喷腔的出口连接；所述纤维丝贯穿所述喷腔；

所述树脂罐通过软管与所述供液泵的入口连接，所述供液泵的出口与所述喷腔的第二入口连接；

所述喷腔的所述第二端包覆有加热线圈，在所述喷嘴附近所述喷腔的所述第二端还设有支架，所述支架的一端与所述喷腔固定连接，所述支架的另一端与一准直镜固定连接；

所述激光器通过光纤与所述准直镜连接。

所述准直镜在所述支架上的安装角度使得从所述准直镜射出的激光光束与所述纤维丝对准。

在另一优选例中，在所述喷腔的所述第一端内设有密封环。

在另一优选例中，在所述喷腔的所述第一入口之前，所述纤维丝上设有导轮。

所述喷嘴由耐高温材料制成。

在另一优选例中，所述喷嘴由陶瓷材料制成。

在另一优选例中，所述喷嘴与喷腔为可拆卸连接。

在另一优选例中，所述供液泵为耐腐蚀液体泵。

在另一优选例中，所述激光器为激光功率可调的二极管激光器。

所述密封环由橡胶类柔性材料制成。

在一优选例中，所述导轮为主动轮。

在另一优选例中，所述导轮为从动轮。

应理解，在本实用新型范围内中，本实用新型的上述各技术特征和在下文 (如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1为本实用新型的3D打印装置的结构示意图。

附图中各标记：