[发明专利]一种连续纤维束的成型方法和装置

权利要求书

1.一种连续纤维束的3D打印成型方法和装置，其特征在于：所打印的产品材质为聚合物材料包裹连续纤维束的复合材料，连续纤维束混合缠绕在聚合物线性材料内部，3D打印机装置设有两个打印头，一个打印头装置输送单一的聚合物线性材料，另一个打印头装置输送单一或混合的连续纤维束增强的聚合物复合线性材料，超声加热熔融两种不同的线性材料，而连续纤维束耐高温不发生熔融，根据需要控制3D打印机的两个打印头在产品不同部位挤出两种不同线性材料，熔融沉积获得完整的打印成品。

2.根据权利要求1所述的一种连续纤维束的3D打印成型方法和装置，其特征在于：所述的打印机装置采用三维软件对大型 FDM 双打印头 3D 打印机进行三维建模及装配，打印机装置包括主框架、送料装置、双打印头装置、控制系统。

3.根据权利要求1所述的一种连续纤维束的3D打印成型方法和装置，其特征在于：所述的打印机装置的主框架包括水平支架、垂直支架与打印平台，垂直支架固定在打印平台的四周，水平支架连接在垂直支架上且平行于打印平台，通过控制水平支架调节打印头装置的X轴、Y轴、Z轴方向的直线运动，精准确定打印头喷头位置，其中Z 轴方向选用滚珠丝杠元件，电机连接在丝杠上，Z 轴工作平台固定在丝杆螺母上。

4.根据权利要求1所述的一种连续纤维束的3D打印成型方法和装置，其特征在于：所述的打印机装置的送料装置有两套送料装置，通过送料电机与齿轮的协同作用，牵引耗材输送至打印头。

5.根据权利要求1所述的一种连续纤维束的3D打印成型方法和装置，其特征在于：所述的打印机装置的双打印头装置设置有两个喷嘴，其中一个喷嘴与一套送料装置连接，另一个喷嘴与另一套送料装置连接，自动化控制挤出两种线性材料之间的层层沉积，双打印头装置设有检测控制单元，可以判断位于成品打印某一部位喷嘴挤出的线性材料种类，所述的打印机装置的双打印头装置设有切断单元，包括电机、弹簧、砂轮、连接组件，电机位于砂轮顶端，弹簧位于连接组件右端，可以根据需要在一个打印头完成成品的某一部分打印后对线性材料进行切断，所述的打印机装置的双打印头装置设有超声加热单元，加热温控装置部位安装超声波发生器，有效实现超声波辅助材料加热熔融。

6.根据权利要求1所述的一种连续纤维束的3D打印成型方法和装置，其特征在于：所述的打印机装置的控制系统，主要用来X轴、Y轴、Z轴、送料装置和双打印头装置。

7.根据权利要求1所述的一种连续纤维束的3D打印成型方法和装置，其特征在于：一种连续纤维束的3D打印成型方法，具体步骤如下：

（1）耗材准备，包括PEEK、碳纤维束/PEEK、玄武岩纤维束等单一或多种复合材料；

（2）耗材安装，将步骤（1）的3D打印耗材安放在3D打印机的料盘上；

（3）构建模型，使用计算机辅助设计软件绘制产品的三维结构模型；

（4）启动机器预热，启动3D打印机并进行超声预热，根据材料熔融特性选择设置一定的温度；

（5）模型导入，模型经过切片分层后保存为STL格式文件，导入至3D打印机中；

（6）打印模型，通过设置相关打印参数后直接开始打印，打印喷头通过计算机辅助系统的有效控制，调节耗材的给出量以及喷头打印速度，从而一层一层熔融堆积成初步的模型。