[发明专利]铝基连续碳纤维增强复合材料的3D成型系统

说明书

本发明公开了一种铝基连续碳纤维增强复合材料的3D成型系统，涉及碳纤维复合材料制备装置技术领域。本发明所述系统通过复合3D打印装置将碳纤维与铝合金熔体交替混合，然后被送至并凝固到工件基体上，后续另一铝合金3D打印装置将上一工序裸露的碳纤维通过铝合金熔体覆盖，凝固后通过旋转铣刀将该铝合金层的凝固界面平整化，以便于后续复合3D打印导辊工作，最终通过上述系统连续工作，在控制终端的作用下实现铝基连续碳纤维增强复合材料的3D成型；能够实现碳纤维定向分布均匀的复杂铸件的精密成型，在制备大型工件方面设备成本相对较低，制备的工件缺陷较少，质量较高。

技术领域

本发明涉及碳纤维复合材料制备系统技术领域，尤其涉及一种铝基连续碳纤维增强复合材料的3D成型系统。

背景技术

碳纤维复合材料是目前最先进且应用前景最为广阔的复合材料之一。在比强高、耐腐蚀、抗烧蚀等方面具有其他纤维复合材料无法比拟的优势。伴随着高性能碳纤维的发展，碳纤维增强金属复合材料也是当前发展最为迅速的方向之一。连续碳纤维增强铝基复合材料具有比强度高、比模量高、热膨胀系数小、热稳定性好等优异的力学性能及物理性能，在航空航天、化工、汽车机械等领域应用广泛。常用的碳纤维增强铝基复合材料的制造方法主要有：固态法（粉末冶金法、扩散粘接法等）和液态法（挤压铸造法、真空压渗法、无压浸渗法等）两大类，但均存难以实施碳纤维定向分布均匀的复杂铸件的精密成型，这些方法在制备大型工件方面也存在设备昂贵，制备工件缺陷较多等困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能够纤维定向分布均匀且制备的工件质量较高，成本相对较低的铝基连续碳纤维增强复合材料的3D成型系统。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种铝基连续碳纤维增强复合材料的3D成型系统，其特征在于包括：基座，所述基座用于放置碳纤维复合材料成型件，所述基座的左侧从外到内设置有第一导轨和第二导轨，所述基座的右侧设置有第三导轨，所述第一导轨上设置有第一滑轮，第一滑动轮上设置有用于驱动其转动的第一主驱动电机，所述第一驱动电机上设置有竖直的第一运动主臂，所述第一运动主臂的上端固定有第一伸缩驱动装置，所述第一伸缩驱动装置的动力输出端连接有水平设置的第一伸缩臂，所述第一伸缩驱动装置用于驱动所述第一伸缩臂水平运动，所述第一伸缩臂的自由端固定有竖直设置的第一辅助驱动装置，所述第一辅助驱动装置的动力输出端固定有第一转动丝杠，所述第一转动丝杠的下端设置有铝合金3D打印装置，所述第一辅助运动驱动装置用于通过驱动所述第一转动丝杆驱动所述铝合金3D打印装置上下竖直运动，所述铝合金3D打印装置用于输出打印用熔化状态的铝合金；

所述第二导轨上设置有第二滑轮，第二滑动轮上设置有用于驱动其转动的第二主驱动电机，所述第二驱动电机上设置有竖直的第二运动主臂，所述第二运动主臂的上端固定有第二伸缩驱动装置，所述第二伸缩驱动装置的动力输出端连接有水平设置的第二伸缩臂，所述第二伸缩驱动装置用于驱动所述第二伸缩臂水平运动，所述第二伸缩臂的自由端固定有竖直设置的第二辅助驱动装置，所述第二辅助驱动装置的动力输出端固定有第二转动丝杠，所述第二转动丝杠的下端设置有旋转铣刀，所述第二辅助运动驱动装置用于通过驱动所述第二转动丝杆驱动所述旋转铣刀进行升降以及旋转运动，所述旋转铣刀用于对铝合金表面进行平整处理；

所述第三导轨上设置有第三滑轮，第三滑动轮上设置有用于驱动其转动的第三主驱动电机，所述第三驱动电机上设置有竖直的第三运动主臂，所述第三运动主臂的上端固定有第三伸缩驱动装置，所述第三伸缩驱动装置的动力输出端连接有水平设置的第三伸缩臂，所述第三伸缩驱动装置用于驱动所述第三伸缩臂水平运动，所述第三伸缩臂的自由端固定有竖直设置的第三辅助驱动装置，所述第三辅助驱动装置的动力输出端固定有第三转动丝杠，所述第三转动丝杠的下端设置有复合3D打印装置，所述第三辅助运动驱动装置用于通过驱动所述第三转动丝杆驱动所述复合3D打印装置上下竖直运动，所述复合3D打印装置用于输出打印用复合材料。