[发明专利]一种用于连续纤维预浸丝材的打印头结构

说明书

本发明提供一种用于连续纤维预浸丝材的打印头结构，包括固定架、送丝模块、断丝模块、加热块及喷嘴；连续纤维预浸丝材基于打印路径，通过送丝模块实现低损伤稳定送进，通是断丝模块实现固定小变形切断，最终经加热块熔融连续纤维预浸丝材基体树脂，在打印平台按设定路径堆积打印成形。本发明中该打印头通过同步带式线接触送丝机构实现连续纤维预浸丝材低损伤稳定送进，通过辅助限位固定连续纤维预浸复合丝材两端，进行切断操作，实现切断位置小变形位移的技术效果，最终实现连续纤维预浸丝材的低损伤高质量送丝及剪断。

技术领域

本发明涉及一种用于连续纤维预浸丝材的打印头结构，属于先进制造技术领域。

背景技术

连续纤维增强树脂基复合材料由纤维材料与基体材料构成，具有重量轻、强度高、成形方便、耐腐蚀等优点，主要应用于航空航天、轨道交通、汽车船舶等领域。相比传统的纤维铺放或缠绕制造技术，基于熔融挤出原理的3D打印制造技术凭借更易成形复杂结构，且不需模具，工艺相对简单实现等特性，已成为未来重点的发展趋势。

当前针对连续纤维打印头的送丝机构设计多采用多齿挤出轮搭配U型轮实现丝材送进，由于连续纤维预浸复合丝材质地较脆，该短接触送丝方式易造成丝材缺陷。而剪丝机构设计多单纯考虑对丝材的剪断，忽略在剪断处丝材的变形位移，进而影响后续丝材的重新送进。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种用于连续纤维预浸丝材的打印头结构，，目的是弱化或避免送丝结构对丝材造成损伤，以及限制断丝导致丝材的变形位移，最终实现连续纤维预浸丝材的低损伤高质量送丝及剪断。

一种用于连续纤维预浸丝材的打印头结构，包括固定架、送丝模块、断丝模块、加热块及喷嘴；连续纤维预浸丝材基于打印路径，通过送丝模块实现低损伤稳定送进，通是断丝模块实现固定小变形切断，最终经加热块熔融连续纤维预浸丝材基体树脂，在打印平台按设定路径堆积打印成形。

进一步的，送丝模块包括送进电机、调节螺栓、调节螺母、调节弹簧、同步送进带、同步轮、轴承、送进固定轴、送进压板、送进压板轴承和送进压板固定轴；所述调节螺栓、调节螺母、调节弹簧安装在固定架的T型滑槽内，且该结构为上、下两组，以固定平衡送进压板的压紧动作，其中送进压板上、下两固定端为T形结构，与T型滑槽相互配合；所述同步轮共有4个，搭配有两根同步送进带，其中位于右上端的同步轮与送进电机通过键连接，提供送进动力源，位于右下端的同步轮与固定在固定架上的送进固定轴通过轴承连接，位于左侧上、下布置的同步轮与固定在送进压板上的送进压板固定轴通过送进压板轴承连接；

进一步的，送丝模块可通过旋转上、下俩调节螺栓，调整送进压板的位置，实现对连续纤维预浸丝材送进压紧力的调节；其中同步送进带为粗糙橡胶材质；通过软质橡胶材料高的摩擦力，提升稳定送进效果。

进一步的，断丝模块包括断丝电机、连杆一、连杆二、方形滑轨、上调节弹簧组、上弹簧压板、上固定压板、滑块、切刀、下调节弹簧组、下弹簧压板和下固定压板；连杆二的一端与滑块转动连接且另一端与连杆一转动连接；其中所述连杆一的一端与断丝电机的输出轴连接，上弹簧压板、上调节弹簧组、下弹簧压板、下调节弹簧组和切刀固定在滑块上，而滑块在方形滑轨上做水平移动；上固定压板、下固定压板固定在固定架上。

本发明断丝模块通过断丝电机驱动连杆机构使切刀做水平往复运动，其中上弹簧压板、下弹簧压板在上调节弹簧组、下调节弹簧组初始松弛状态下位置在切刀左侧，执行断丝操作后，上弹簧压板、下弹簧压板随滑块左移，与上固定压板、下固定压板配合将连续纤维预浸丝材两端压住固定，滑块继续左移，上调节弹簧组、下调节弹簧组受力压缩变形，切刀相对位置突出左移，进行切断操作。

进一步的，加热块与喉管螺纹连接，喉管与喷嘴通过加热块螺纹连接；连续纤维预浸丝材自伤而下同轴贯穿固定架、喉管、喷嘴。

进一步的，连续纤维预浸丝材直径范围在0.4mm~2.0mm，喷嘴直径为丝材直径的1.4~1.6倍。

本发明的有益效果如下：