[发明专利]一种复合材料3D打印平台及其打印方法

说明书

本发明公开一种复合材料3D打印平台及其打印方法，包括下平台、上平台、高度调节器和分级平台单元，上平台安装在下平台的上方，上平台上设置有可容纳多个分级平台单元的上平台通孔，高度调节器的底部安装在下平台上，顶部的伸缩端与分级平台单元连接。本发明的复合材料3D打印平台通过控制上平台和分级平台单元形成成型平面后，可打印简单结构件；而在调节上平台及分级平台单元的上下位置形成分级结构后，可打印桁架等复杂结构，从而使打印平台具有通用性，扩大了应用范围。

技术领域

本发明涉及复合材料增材制造领域，尤其涉及一种用于连续纤维增强复合材料桁架等复杂结构制造的复合材料3D打印平台及其3D打印方法。

背景技术

3D打印技术是一种快速成型技术，因其具有精度高、成本低廉、效率高等优点，近几年得到迅猛发展。3D打印技术主要有熔融沉积快速成型(FDM)、光固化成型、选择性激光烧结。研究表明，相比于注塑试样，材料通过FDM打印后会降低强度、耐冲击性能等，而通过利用纤维作为复合材料增强体，配合FDM打印基体材料制作成纤维增强复合材料，使其具高比强度、高比刚度、抗疲劳、耐腐蚀等特性。因此，连续纤维增强复合材料的3D技术被广泛应用各类构件的制造，但由于逐层堆积制造的特性，对于桁架等复杂结构件的打印目前难以实现。为了拓展3D打印连续纤维增强复合材料结构的技术范畴，急需解决桁架等复杂结构的增材制造问题。

目前，桁架等复杂结构的应用极为广泛，如作为点阵结构的芯材，吸能管的填充等，但传统的制造工艺存在成本高，生产周期长等缺点。文献调研发现论文中有采用微波实时固化技术实现晶格桁架结构的3D打印，但制造样件结构单一，效率较低，且设备改造费用较高，从而限制了该技术的使用。因此，为实现桁架等复杂结构的增材制造，亟需一种新的技术在实现复杂结构制造的同时，保证较高的生产效率及较低的成本。

发明内容

本发明目的在于提供一种复合材料3D打印平台及其3D打印方法，从而解决上述问题。

为实现上述目的，本发明首先公开了一种复合材料3D打印平台，包括下平台、上平台、高度调节器和分级平台单元，所述上平台安装在所述下平台的上方，所述上平台上设置有可容纳多个所述分级平台单元的上平台通孔，所述高度调节器的底部安装在下平台上，顶部的伸缩端与所述分级平台单元和上平台连接。

进一步的，所述分级平台单元设置为可通过所述高度调节器驱动而密封所述上平台通孔、且与所述上平台的上侧形成成型平面。

进一步的，所述高度调节器包括相互套接的第一子高度调节器和第二子高度调节器，所述第二子高度调节器安装在所述下平台上，所述第一子高度调节器的顶部与所述分级平台单元连接，所述第一子高度调节器的外侧设置有用于显示高度的刻度。

进一步的，所述第二子高度调节器内设置有螺纹孔，所述第一子高度调节器上的外螺纹与所述螺纹孔螺纹连接。

进一步的，所述第二子高度调节器为液压油缸的缸体，所述第一子高度调节器为所述液压油缸的活塞杆，所述活塞杆与所述缸体滑接。

进一步的，所述分级平台单元的底部设置有用于实现分区局部加热的加热部件。

进一步的，所述加热部件为带导线的加热片。

然后本发明公开了一种3D打印方法，包括上述任一方案所述的复合材料3D打印平台，包括如下步骤：

S1、将3D打印平台设置到形成所述成型平面的初始位置，检查各个部件是否工作正常后启动3D打印设备，导入待打印结构的路径源代码；

S2、根据待打印结构的形状，通过高度调节器调节上平台及分级平台单元的上下位置，实现待打印结构的打印平台的建立；

S3、控制3D打印设备开始打印，通过打印路径状态的不同调节加热部件以控制分级平台单元的温度，实现分区固化及熔融状态的调节；