[发明专利]一种连续纤维增强复合材料3D打印的纤维剪切方法和装置

说明书

本发明提供一种连续纤维增强复合材料3D打印的纤维剪切方法和装置，所述方法包括：将打印头支架上移；启动第一动力单元带动联轴单元、剪切支架、剪切单元及第二动力单元向下运动，3D打印头中引出的纤维进入左压块与右压块之间；转动所述第二动力单元带动凸轮转动，在顶杆与第一弹簧的推动下所述右压块与所述左压块夹持住所述纤维；将所述纤维剪断后，第二动力单元复位带动所述凸轮进入进程休止角阶段，完成剪切单元复位；所述打印头支架向下移动复位。解决了现有剪断装置可靠性差、适用材料范围有限，且对于打印过程的计算和控制精度要求高的技术问题，达到了提高增强复合材料打印的效率和稳定性、降低了计算和控制精度的要求、节约成本的技术效果。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种连续纤维增强复合材料3D打印的纤维剪切方法和装置。

背景技术

连续纤维增强复合材料具有高比强度、高比模量、可设计性强和功能性(如吸波和隔热)等优点，被广泛应用于航天航空、高速列车和船舶等领域。传统连续纤维增强复合材料的制造工艺，如缠绕成型工艺、自动铺放工艺和编织工艺等，制造过程都需要模具，成本高、周期长，并且无法制造出复杂的连续纤维增强复合材料制件，大大限制了连续纤维增强复合材料的应用。近年来，随着连续纤维增强复合材料3D打印工艺的出现，不仅降低了连续纤维增强复合材料的制造成本，而且有效的提高了其制造效率。

但现有的3D打印机上的剪断装置存在可靠性差、适用材料范围有限，并且对于打印过程的计算和控制精度要求高的技术问题。

发明内容

第一方面，本发明实施例提供了一种连续纤维增强复合材料3D打印的纤维剪切方法，所述方法包括：将打印头支架上移；启动第一动力单元带动联轴单元、剪切支架、剪切单元及第二动力单元向下运动，3D打印头中引出的纤维进入左压块与右压块之间；转动所述第二动力单元带动凸轮转动，在顶杆与第一弹簧的推动下所述右压块与所述左压块夹持住所述纤维，所述纤维撞向刀具；将所述纤维剪断后，第二动力单元复位带动所述凸轮进入进程休止角阶段，完成剪切单元复位；第一动力单元复位带动所述联轴单元、所述剪切支架向上运动复位，所述打印头支架向下移动复位。

优选的，所述将打印头支架上移之前，包括：在进行打印时，设置所述剪切单元处于抬起状态。

优选的，所述转动所述第二动力单元带动凸轮转动，在顶杆与弹簧的推动下所述右压块与所述左压块夹持住所述纤维，所述纤维撞向刀具，包括：所述凸轮转动推动所述顶杆向左运动；所述顶杆上设置的所述右压块向左运动与所述左压块接触；在所述第一弹簧的推动下所述左压块压紧所述右压块，压住第二弹簧，夹持住所述纤维。

优选的，所述完成剪切单元复位，包括：所述第二弹簧复位使复位螺栓带动所述右压块向右运动。

第二方面，本发明实施例提供了一种连续纤维增强复合材料3D打印的纤维剪切装置，所述装置包括：打印头支架；第一动力单元，所述第一动力单元设置在所述打印头支架的下端上；联轴单元，所述联轴单元设置在所述第一动力单元的动力输出端上，且所述联轴单元与剪切支架连接；剪切单元，所述剪切单元与所述剪切支架连接，且所述剪切单元包括：顶杆；右压块，所述右压块的一端与所述顶杆连接，且所述右压块具有第一中心通孔，其中所述顶杆可推动所述右压块向左运动；左压块，所述左压块具有第二中心通孔，所述左压块与所述右压块相对设置，且所述左压块与所述右压块之间具有一预定距离；第一弹簧，所述第一弹簧与所述左压块的一端连接；第二弹簧，所述第二弹簧与所述右压块连接；刀具，所述刀具设置在所述第二中心通孔内，且所述刀具可穿入所述第一中心通孔；第二动力单元，所述第二动力单元与所述剪切支架连接；凸轮，所述凸轮设置在所述剪切支架上，且所述凸轮与所述第二动力单元的动力输出端连接；3D打印头，所述3D打印头设置在所述打印头支架上，且所述3D打印头在所述剪切单元的上方。

优选的，所述第一动力单元运动可带动所述剪切支架与联轴单元进行旋转运动。