[发明专利]一种增材制造执行头的出纱与固化装置

说明书

本发明公开了一种增材制造执行头的出纱与固化装置，包括主板以及安装于主板上的基座，所述基座的下方固定有出纱口震动整形装置，所述出纱口震动整形装置包括连接杆、弹性机构、出纱口震动机构和固定于出纱口震动机构下端的出纱头；所述连接杆的上端连接基座，下端与弹性机构固定，所述弹性机构与出纱口震动机构活动连接；所述主板的下部两侧还设有用于光固化的光源装置。本发明通过在打印层之间弹性压力与震动作用、增强层间的密实性、实现构件层与层之间结合界面的纤维增强，可有效提升纤层间性能；通过光固化装置最佳的光固化角度及位置调整，达到最理想的固化效果，从而实现了连续纤维树脂基复合材料增材制造的整体力学性能提升及精度提高。

技术领域

本发明涉及复合材料增材制造技术领域，特别是涉及一种增材制造执行头的出纱与固化装置。

背景技术

增材制造(俗称3D打印)技术是将原材料采用逐层累加的方法制造零件的技术，相较于传统复合材料制造技术，具有不需要模具、刀具、夹具及其它加工工序。增材制造技术直接利用三维设计数据在设备上精确快速制造任意复杂结构的特点，缩短了制造周期、降低了制造成本。

现阶段，热塑性树脂增材制造技术仍以纯树脂或添加增强颗粒的热塑性树脂为主。该材料的韧性高、模量低、强度低，不能满足航天航空领域的制件要求，为了能够提高材料的力学承载，国内外研究机构研发出熔融打印连续纤维的制件。但采用该制件进行加工的过程中，高粘度的树脂难以完全浸透“干”纤维，影响产品的内部质量和外观质量；同时，部分易氧化、易降解的树脂也不适应熔融法打印的方法。

公开号为CN 207290937 U的说明书公开了一种简易可拆喷嘴的3D打印机喷头装置，包括喷头上盖、喷头下盖、可拆卸喷嘴组件和锁紧装置组件，可拆卸喷嘴组件通过锁紧装置组件固定在喷头下盖上，可拆卸喷嘴组件包括不锈钢管喷嘴、温控装置、喷嘴壳和喷头主杆，温控装置环绕于不锈钢管喷嘴上，不锈钢管喷嘴的底端卡入喷嘴壳内，不锈钢管喷嘴的顶端插入喷头主杆中，不锈钢管喷嘴的上方设置有导丝管和气管接头，锁紧装置组件包括扭簧、左搭扣和右搭扣，扭簧的两端分别于左搭扣和右搭扣相连接。该实用新型只针对喷头可拆卸进行设计，并不能改善打印的效果。

公开号为CN 109016493 B的说明书公开了一种压力调控的连续纤维复合材料FDM3D打印方法属于复合材料熔融沉积3D打印领域，涉及一种通过调控打印挤压力的方式来进行连续纤维复合材料的FDM 3D打印方法。该方法采用压力调控的FDM 3D打印系统，打印系统由连续纤维3D打印机，压力传感器，信息采集模块，Z轴驱动模块和计算机控制系统组成。首先将打印工件三维模型的设置参数导入计算机中，采集实时压力控制，并设置打印挤压力的波动范围；分别执行底层、中间层、顶层打印。本发明是通过调控打印挤压力来实现连续纤维复合材料FDM 3D打印，其压力调整范围有限且没有修边保护功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增材制造执行头的出纱与固化装置，提升了连续纤维树脂基复合材料增材制造的整体力学性能及加工精度。

一种增材制造执行头的出纱与固化装置，包括主板以及安装于主板上的基座，所述基座的下方固定有出纱口震动整形装置，所述出纱口震动整形装置包括连接杆、弹性机构、出纱口震动机构和固定于出纱口震动机构下端的出纱头；所述连接杆的上端连接基座，下端与弹性机构固定，所述弹性机构与出纱口震动机构活动连接；所述主板的下部两侧还设有用于光固化的光源装置。

调整纤维纱至出纱口震动整形装置的出纱头，出纱头将纤维纱输出至打印工作面并抵住纤维纱，由于出纱口震动机构连接有弹性机构，故出纱头对纱层间产生弹性挤压；启动出纱口震动机构，对纤维纱层间进一步进行震动挤压，强化了层间结合，再启动打印程序开始打印作业；打印作业中，出纱口处的纤维纱通过光源装置对已打印部分进行光固化。

沿所述的连接杆的轴向固定有多个同轴的导纱环，所述导纱环水平固定于连接杆的侧面，所述纤维纱的纱束通过导纱环进入出纱头，保证了纱束不发生偏移。