[发明专利]一种可编程连续纤维复合材料智能结构的4D打印方法

权利要求书

1.一种可编程连续纤维复合材料智能结构的4D打印方法，其特征在于，以下步骤：

(1)根据变形体结构尺寸，利用计算机辅助设计软件，建立连续纤维复合材料结构的三维模型；

(2)依据变形部位的变形特征，对连续纤维复合材料智能结构进行子区域划分，为子区域选择连续纤维复合材料或纯基体材料；

(3)依据变形部位的形状特征、变形速率和变形角度设计导电线路形状；

(4)依据各区域材料的不同，选择不同的打印喷头，设计相应的工艺参数，根据纤维和导电线路走向，规划打印路径，生成与连续纤维复合材料、微纳制造多功能3D打印机相匹配的数据文件；

(5)将步骤(4)的数据文件导入连续纤维复合材料、微纳制造多功能3D打印机，依据各区域的划分及材料选择完成3D打印一体化成形；

(6)依据变形部位的变形顺序，依次给各变形部位通电，产生焦耳热，由于各部位的加热顺序不同，各部位按照预定顺序完成弯曲变形，导电线路的排布方式和层数不同，实现变形部位不同的变形速率和变形角度。

2.根据权利要求1所述的一种可编程连续纤维复合材料智能结构的4D打印方法，其特征在于，所述的步骤(1)中计算机辅助设计软件为Autodesk Inventor、SolidWorks、CATIA、中望3D、Pro/E、AutoCAD、UG NX、SolidEdge或Onespace。

3.根据权利要求1所述的一种可编程连续纤维复合材料智能结构的4D打印方法，其特征在于，所述的步骤(2)中连续纤维为碳纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、玻璃纤维、聚对苯撑苯并双噁唑纤维、玄武岩纤维、聚酰亚胺纤维、金属纤维、SiC纤维、导电高分子纤维、石墨纤维、硼纤维、氮化硅纤维、苎麻纤维、黄麻纤维、亚麻纤维或竹纤维。

4.根据权利要求1所述的一种可编程连续纤维复合材料智能结构的4D打印方法，其特征在于，所述的步骤(2)中基体材料为为PLA、PEEK、PI、PEI、ABS、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙缩醛、丙烯酸树脂、乙烯丙烯酸乙酯、尼龙、酚醛树脂、聚苯乙烯、聚氨酯、聚偏二氟乙烯、丁苯橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、丙烯酸酯橡胶、丙烯酸脂体系形状记忆聚合物、硫醇-烯烃体系形状记忆聚合物、环氧树脂体系形状记忆聚合物或低熔点合金。

5.根据权利要求1所述的一种可编程连续纤维复合材料智能结构的4D打印方法，其特征在于，所述的步骤(5)中3D打印装备为多自由度连续纤维复合材料及维纳制造多功能3D打印机。

6.根据权利要求1所述的一种可编程连续纤维复合材料智能结构的4D打印方法，其特征在于，所述的步骤(5)中打印连续纤维复合材料的3D打印工艺包括原位熔融浸渍挤出成形方法、纤维预浸丝挤出成形方法。

7.根据权利要求1所述的一种可编程连续纤维复合材料智能结构的4D打印方法，其特征在于，所述的步骤(3)中导电线路材料为导电银浆料、导电铜浆料、导电金浆料、金属纳米线浆料。

8.根据权利要求1所述的一种可编程连续纤维复合材料智能结构的4D打印方法，其特征在于，所述的步骤(3)中导电线路的厚度为50-300微米。

9.根据权利要求1所述的一种可编程连续纤维复合材料智能结构的4D打印方法，其特征在于，所述的步骤(5)中3D打印技术包括电场驱动喷射沉积微纳3D打印技术、气溶胶喷射打印、物理气相沉积3D打印、化学气相沉积3D打印。

10.根据权利要求1所述的一种可编程连续纤维复合材料智能结构的4D打印方法，其特征在于，导电线路的层数和排布根据变形速度和角度的大小成正比设计，即先变形的层数多、排布密集，后变形的层数少，排布稀疏。