[发明专利]一种基于3D打印的变刚度夹芯复合材料结构及其成型方法

权利要求书

1.一种基于3D打印的变刚度夹芯复合材料结构，其特征在于，包括芯材(3)、上面板(1)和下面板(2)；芯材(3)固定设置在上面板(1)和下面板(2)之间，形成夹层结构；

芯材为多孔板状结构，且芯材的孔间距或者孔大小自一个方向向另一个方向递减，形成变刚度夹层。

2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的变刚度夹芯复合材料结构，其特征在于，芯材上的孔为蜂窝六边形、三角形或矩形栅格。

3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的变刚度夹芯复合材料结构，其特征在于，芯材上的孔为贯穿芯材的通孔。

4.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的变刚度夹芯复合材料结构，其特征在于，芯材(3)与上面板(1)和下面板(2)之间均通过粘结连接。

5.一种基于3D打印的变刚度夹芯复合材料结构的成型方法，其特征在于，基于权利要求(1)至(4)任意一项所述的一种基于3D打印的变刚度夹芯复合材料结构，包括以下步骤：

1)建立夹层结构三维数模，根据工况条件分析零件受载后的应力分布情况，优化芯材厚度、密度分布；

2)根据优化后的夹层结构，生成设备加工轨迹；

3)先在模具表面制备夹芯结构下面板；

4)使用连续纤维增材制造工艺在下面板上制备芯材；

5)最后在芯材表面直接制备夹层结构上面板。

6.根据权利要求4所述的一种基于3D打印的变刚度夹芯复合材料结构的成型方法，其特征在于，上面板、下面板与芯材的组份一致。

7.根据权利要求4所述的一种基于3D打印的变刚度夹芯复合材料结构的成型方法，其特征在于，步骤1)的具体操作为：根据夹层结构实际工况情况，使用仿真模拟软件对等刚度夹层结构进行受力分析，根据分析后得出的应力应变云图，在满足使用要求的前提下调整芯材几何尺寸和分布密度，达到优化应力均匀分布的目前。

8.根据权利要求4所述的一种基于3D打印的变刚度夹芯复合材料结构的成型方法，其特征在于，步骤2)的具体操作为：根据芯材几何特征生成连续纤维增材制造加工轨迹。

9.根据权利要求4所述的一种基于3D打印的变刚度夹芯复合材料结构的成型方法，其特征在于，步骤3)和步骤5)的具体操作为：可以使用手工铺叠方式制备下面板和上面板，也可以采用自动铺放设备制备。