一种适用于FDM3D打印技术的连续纤维复合材料的制备装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种适用于FDM3D打印技术的连续纤维复合材料的制备装置，包括：第一辊筒、第一驱动机构、通孔电机、料筒、螺杆、喷嘴、第二辊筒、第二驱动机构，料筒的下端与所述喷嘴连接，喷嘴的下端开设有一与料筒内腔连通的通孔；螺杆的轴线位置设置有一贯穿其上下端面的第一通槽，螺杆的下端与所述喷嘴的上端设置有浸润间隙；通孔电机的转轴的轴线位置设置有贯穿其上下端面的第二通槽，料筒用于盛装树脂，通孔电机、料筒、螺杆、喷嘴共同构成一个竖直布置的单螺杆挤出机构，原丝依次穿过第二通槽、第一通槽后缠绕与第二滚筒上，原丝在浸润间隙内被树脂充分浸润，单螺杆挤出机构可以精确调控树脂的挤出速率、可增加树脂包覆于原丝外周面的均匀度。

A preparation device of continuous fiber composite for fdm3d printing technology

【技术实现步骤摘要】
一种适用于FDM3D打印技术的连续纤维复合材料的制备装置
本专利技术涉及连续纤维复合材料制备
，具体涉及一种适用于FDM3D打印技术的连续纤维复合材料的制备装置。
技术介绍
纤维增强复合材料由于其比重小、比模量高、耐磨性、耐腐蚀性等优点被广泛应用在航天航空、汽车零部件、船舶零部件等领域，但纤维增强复合材料的制备工艺复杂、周期长、制造成本贵等特点制约其应用范围。目前，国内外学者结合具有成本低、周期短、设计自由度高等优势的3D打印技术研发了连续纤维复合材料3D打印新型技术，克服了传统连续纤维复合材料成型工艺的缺点。连续纤维复合材料的制备工艺是以上技术的核心关键，目前提出的相关制备方法存在浸润不充分、复合比例不精确、树脂搅拌不充分等缺点从而影响复合材料的综合性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种适用于FDM3D打印技术的连续纤维复合材料的制备装置，采用单螺杆挤出热塑性树脂同时牵引连续纤维制备连续纤维复合材料，增加纤维与树脂的浸润程度。为达到上述技术目的，本专利技术的技术方案提供一种适用于FDM3D打印技术的连续纤维复合材料的制备装置，包括：第一辊筒、第一驱动机构、通孔电机、料筒、螺杆、喷嘴、第二辊筒、第二驱动机构，所述第一辊筒、通孔电机、螺杆、喷嘴、第二辊筒由上至下依次布置；所述料筒同轴套设于所述螺杆，所述料筒的下端与所述喷嘴连接，所述喷嘴的下端开设有一与所述料筒内腔连通的通孔，并且所述通孔与所述螺杆同轴；所述螺杆的轴线位置设置有一贯穿其上下端面的第一通槽，并且所述螺杆的下端与所述喷嘴的上端设置有浸润间隙；所述通孔电机的转轴竖直布置，所述通孔电机的转轴的下端与所述螺杆的上端同轴固定连接，并且所述通孔电机的转轴的轴线位置设置有贯穿其上下端面的第二通槽，所述第二通槽的下端与所述第一通槽的上端连通；所述第一驱动机构可驱动所述第一辊筒转动，所述第二驱动机构可驱动所述第二辊筒转动。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：该适用于FDM3D打印技术的连续纤维复合材料的制备装置在使用时，所述第一滚筒用于缠绕制备复合材料的原丝，所述料筒用于盛装树脂，所述通孔电机、料筒、螺杆、喷嘴共同构成一个竖直布置的单螺杆挤出机构，原丝依次穿过所述第二通槽、第一通槽后缠绕与所述第二滚筒上，原丝在所述浸润间隙内被树脂充分浸润，并且所述的单螺杆挤出机构可以精确调控树脂的挤出速率以及可增加树脂包覆于原丝外周面的均匀度。附图说明图1是本专利技术提供的适用于FDM3D打印技术的连续纤维复合材料的制备装置的一种实施方式的正面结构示意图；图2是图1中A-A面剖视结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1、图2，本实施例提供了一种适用于FDM3D打印技术的连续纤维复合材料的制备装置，包括：第一辊筒1、第一驱动机构2、通孔电机3、料筒4、螺杆5、喷嘴6、第二辊筒7、第二驱动机构8。所述第一辊筒1、通孔电机3、螺杆5、喷嘴6、第二辊筒7由上至下依次布置，所述料筒4同轴套设于所述螺杆5，所述料筒4的下端与所述喷嘴6连接，所述喷嘴6的下端开设有一与所述料筒4内腔连通的通孔6a，并且所述通孔4a与所述螺杆5同轴，所述螺杆5的轴线位置设置有一贯穿其上下端面的第一通槽5a，并且所述螺杆5的下端与所述喷嘴6的上端设置有浸润间隙a，所述通孔电机3的转轴竖直布置，所述通孔电机3的转轴的下端与所述螺杆5的上端同轴固定连接，并且所述通孔电机3的转轴的轴线位置设置有贯穿其上下端面的第二通槽3a，所述第二通槽3a的下端与所述第一通槽5a的上端连通，本实施例中，所述通孔电机3的转轴通过联轴器3b与所述螺杆5连接，所述第一驱动机构2可驱动所述第一辊筒1转动，所述第二驱动机构8可驱动所述第二辊筒7转动,本实施例中，第二驱动机构8作为卷料电机，第一驱动机构2采用阻尼电机。该适用于FDM3D打印技术的连续纤维复合材料的制备装置在使用时，所述第一滚筒1用于缠绕制备复合材料的原丝，所述料筒4用于盛装树脂，所述通孔电机3、料筒4、螺杆5、喷嘴6共同构成一个竖直布置的单螺杆挤出机构，原丝依次穿过所述第二通槽3a、第一通槽5a后缠绕与所述第二滚筒7上，原丝在所述浸润间隙a内被树脂充分浸润，并且所述的单螺杆挤出机构可以精确调控树脂的挤出速率以及可增加树脂包覆于原丝外周面的均匀度。本实施例提供了一种优选的实施方式，所述的适用于FDM3D打印技术的连续纤维复合材料的制备装置还包括漏斗9，所述料筒4为竖直布置的圆形管，所述漏斗9同轴固定于所述料筒4的上端开口，所述漏斗9的内腔的横截面积由上至下依次减小，从而便于通过所述漏斗9向所述料筒4内注入树脂。所述螺杆5包括螺杆本体及螺旋叶片，所述螺旋叶片沿着所述螺杆本体的轴线方向螺旋固定于所述螺杆本体的外周面，所述螺杆本体包括第一连接杆、第二连接杆、第三连接杆，所述第一连接杆、第二连接杆、第三连接杆由上至下依次同轴固定连接，所述第二连接杆的外径由上至下依次增大，所述第一连接杆的外径等于所述第二连接杆的最小外径，所述第三连接杆的外径等于所述第二连接杆的最大外径，所述第三连接段的下端还同轴固定有一个锥形头，所述第三连接段与所述料筒内壁之间的间隙较小，料筒4内的树脂为粘稠状，从而螺旋叶片进一步缩小了所述第三连接段与所述料筒4内壁之间的间隙，并在所述浸润间隙的上端形成密封状态，此时树脂在自身重力作用下无法穿出所述通孔6a，仅通过所述螺杆5的转动，才能将树脂输出，并且可将所述通孔6a设置成大小可以调节的通孔6a，从而可自由调整挤出复合材料直径大小。所述的适用于FDM3D打印技术的连续纤维复合材料的制备装置还包括降温风机b1、牵引辊筒b2、第三驱动机构b3、侧板b4，所述降温风机b1设置于所述喷嘴6的下方，并且所述降温风机b1的出风口相对所述通孔6a的轴线的一侧布置，所述降温风机b1用于加快树脂的散热速度。所述第一驱动机构2的壳体、第二驱动机构8的壳体、第三驱动机构b3的壳体、降温风机b1的壳体、通孔电机3的壳体、料筒4均与所述侧板b4固定连接，所述第二驱动机构8与所述第三驱动机构b3均可采用伺服电机，所述牵引辊筒b2与所述第三驱动机构b3均设置于所述风机b1的下方、所述第二辊筒7的上方，所述牵引辊筒b2为两个，所述第三驱动机构b3的驱动轴与一个所述牵引辊筒b2同轴固定连接，两个所述牵引辊筒b2的轴线相平行，两个所述牵引辊筒b2的外周面的一侧母线相互抵接，并且所述牵引辊筒b2的外周面为硬质海绵材料，从而不伤害复合材料表面性能又能有足够的牵引力。工作原理：该适用于FDM3D打印技术的连续纤维复合材料的制备装置在使用时，所述第一滚筒1用于缠绕制备复合材料的原丝，所述料筒4用于盛装树脂，所述通孔电机3、料筒4、螺杆5、喷嘴6共同构成一个竖直布置的单螺杆挤出机构，原丝依次穿过所述第二通槽3a、第一通槽5a后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于FDM3D打印技术的连续纤维复合材料的制备装置，其特征在于，包括：第一辊筒、第一驱动机构、通孔电机、料筒、螺杆、喷嘴、第二辊筒、第二驱动机构，所述第一辊筒、通孔电机、螺杆、喷嘴、第二辊筒由上至下依次布置；所述料筒同轴套设于所述螺杆，所述料筒的下端与所述喷嘴连接，所述喷嘴的下端开设有一与所述料筒内腔连通的通孔，并且所述通孔与所述螺杆同轴；所述螺杆的轴线位置设置有一贯穿其上下端面的第一通槽，并且所述螺杆的下端与所述喷嘴的上端设置有浸润间隙；所述通孔电机的转轴竖直布置，所述通孔电机的转轴的下端与所述螺杆的上端同轴固定连接，并且所述通孔电机的转轴的轴线位置设置有贯穿其上下端面的第二通槽，所述第二通槽的下端与所述第一通槽的上端连通；所述第一驱动机构可驱动所述第一辊筒转动，所述第二驱动机构可驱动所述第二辊筒转动。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于FDM3D打印技术的连续纤维复合材料的制备装置，其特征在于，包括：第一辊筒、第一驱动机构、通孔电机、料筒、螺杆、喷嘴、第二辊筒、第二驱动机构，所述第一辊筒、通孔电机、螺杆、喷嘴、第二辊筒由上至下依次布置；所述料筒同轴套设于所述螺杆，所述料筒的下端与所述喷嘴连接，所述喷嘴的下端开设有一与所述料筒内腔连通的通孔，并且所述通孔与所述螺杆同轴；所述螺杆的轴线位置设置有一贯穿其上下端面的第一通槽，并且所述螺杆的下端与所述喷嘴的上端设置有浸润间隙；所述通孔电机的转轴竖直布置，所述通孔电机的转轴的下端与所述螺杆的上端同轴固定连接，并且所述通孔电机的转轴的轴线位置设置有贯穿其上下端面的第二通槽，所述第二通槽的下端与所述第一通槽的上端连通；所述第一驱动机构可驱动所述第一辊筒转动，所述第二驱动机构可驱动所述第二辊筒转动。


2.根据权利要求1所述的适用于FDM3D打印技术的连续纤维复合材料的制备装置，其特征在于，所述的适用于FDM3D打印技术的连续纤维复合材料的制备装置还包括漏斗，所述料筒为竖直布置的圆形管，所述漏斗同轴固定于所述料筒的上端开口，所述漏斗的内腔的横截面积由上至下依次减小。


3.根据权利要求2所述的适用于FDM3D打印技术的连续纤维复合材料的制备装置，其特征在于，所述螺杆包括螺杆本体及螺旋叶片，所述螺旋叶片沿着所述螺杆本体的轴线方向螺旋固定于所述螺杆本体的外周面，所述螺杆本体包括第一连接杆、第二连...

【专利技术属性】
技术研发人员：张帆，张俊，涂一文，崔坤腾，谭跃刚，
申请(专利权)人：武汉理工大学，绍兴市上虞区理工高等研究院，
类型：发明
国别省市：湖北;42