[发明专利]一种连续纤维与短纤维共增强树脂的3D打印装置

权利要求书

1.一种连续纤维与短纤维共增强树脂的3D打印装置，包括放料架(1)，其特征在于：放料架(1)上的连续纤维经过第一牵引机构(8-1)牵引后进入连续纤维分散机构(2)进行分散，分散后的连续纤维经过短纤维喷洒机构(3)喷洒短纤维后进入铺放传送带(4)上，铺放传送带(4)上方设有热压滚轮(6)，通过热压滚轮(6)将树脂膜卷轴支架(5)上的热塑性树脂膜热压在短纤维、连续纤维上，形成连续纤维与短纤维共增强树脂的浸渍片；浸渍片经过成丝模具(7)在第二牵引机构(8-2)牵引下成预浸丝，预浸丝经过3D打印机(9)进行3D打印；

所述的短纤维长度根据增韧的需要，在1-5mm之间进行选择；短纤维分散液中加入树脂基体制成的微米级小颗粒，在经过喷洒机构后树脂基体微米级小颗粒与短纤维一起附着在连续纤维的表面，随后在热压滚轮(6)的压力作用下，树脂基体微米级小颗粒熔融进入连续纤维纱线的内部，使得连续纤维纱线得到更加充分的浸润；

所述的成丝模具(7)整体呈弧状，入口端呈平板状，出口端为圆形，中间为逐渐过渡的形状，浸渍片在成丝模具(7)的作用下向内卷缩，实现成丝；在出口端增加加热装置，使得浸渍片发生软化，但未达到熔融状态，以实现浸渍片卷成预浸丝材的过程。

2.根据权利要求1所述的一种连续纤维与短纤维共增强树脂的3D打印装置，其特征在于：所述的连续纤维分散机构(2)的辊轮选用摩擦力小的材料，材料摩擦系数范围为0.17-0.22，并采用大的纤维包围角，包围角的调整范围为90-150°；连续纤维分散机构(2)的上方设置风枪，风枪向下吹风，促使连续纤维纱线的分散；所述的辊轮上设有限宽挡板，限宽挡板的作用在于保持连续纤维间的间隙，以满足后续短纤维附着的要求。

3.根据权利要求1所述的一种连续纤维与短纤维共增强树脂的3D打印装置，其特征在于：所述的短纤维喷洒机构(3)包括料筒和喷洒板，料筒内设置有螺旋状的搅拌叶片(3-1)，料筒下方安装有喷洒头；将分散液与短切纤维放入料筒中，通过搅拌叶片(3-1)的搅拌作用，实现短纤维的充分分散；通过喷洒头将分散液和短纤维的混合液喷洒在喷洒板上的分散后的连续纤维上，短纤维附着在展开的连续纤维上方，多余的分散液从连续纤维的间隙渗透到喷洒板下方；所述的喷洒板的两端设有喷洒挡板以限制喷洒范围；所述的分散液为易挥发且不与短纤维发生反应的有机溶剂。

4.根据权利要求1所述的一种连续纤维与短纤维共增强树脂的3D打印装置，其特征在于：所述的铺放传送带(4)下方设置加热平板(401)，加热平板(401)使得残留的分散液完全挥发，并对连续纤维、短纤维进行预加热，有利于后续的浸渍；在完成浸渍后，加热平板(401)对浸渍片起到保温的作用，有利于进行后面的丝状成型。

5.根据权利要求1所述的一种连续纤维与短纤维共增强树脂的3D打印装置，其特征在于：所述的热压滚轮(6)设置在铺放传送带(4)的上方中间，带动热塑性树脂膜的移动，并在热压作用下，实现热塑性树脂膜与下方连续纤维和短纤维的熔融浸渍，形成浸渍片，浸渍片是由下向上依次为连续纤维(10-1)、短纤维(10-2)、热塑性树脂膜(10-3)的三层结构。

6.根据权利要求1所述的一种连续纤维与短纤维共增强树脂的3D打印装置，其特征在于：所述的连续纤维为碳纤维、凯夫拉纤维、玻璃纤维或其他天然纤维。

7.根据权利要求1所述的一种连续纤维与短纤维共增强树脂的3D打印装置，其特征在于：所述的热塑性树脂膜为PLA、PA或ABS。

8.根据权利要求1所述的一种连续纤维与短纤维共增强树脂的3D打印装置，其特征在于：所述的成丝模具(7)的内表面为光滑表面，并涂有脱模剂，使得浸渍片能在第二牵引机构(8-2)的驱动下，顺利通过成丝模具(7)；在通过成丝模具(7)后，丝材呈现短纤维在外侧包裹连续纤维，热塑性树脂完全浸润纤维的状态。