一种适用于连续纤维复合材料的双喷头机构及打印系统技术方案

本发明专利技术公开一种适用于连续纤维复合材料的双喷头机构，包括第一喷头单元、第二喷头单元以及裁剪单元，当需要打印基体材料时，基体材料经由第一连接头到达第一喷嘴，经加热元件加热后，基体材料达到熔融状态并由第一喷嘴挤出；当需要打印连续纤维材料时，第一喷头单元停止工作，纤维材料供给管向第二喷头单元的纤维材料通道输送连续纤维材料，连续纤维材料经加热元件加热后由第二喷嘴挤出；当需要切换材料或跳转打印路径时，裁剪单元的固定块滑动，带动剪切刀运动，剪切刀进入剪切槽内并切断连续纤维，以实现材料切换或路径跳转。本发明专利技术还提供一种打印系统，利用裁剪单元，在打印过程中可便捷地进行材料切换或路径跳转。中可便捷地进行材料切换或路径跳转。中可便捷地进行材料切换或路径跳转。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于连续纤维复合材料的双喷头机构及打印系统


[0001]本专利技术涉及增材制造
，特别是涉及一种适用于连续纤维复合材料的双喷头机构及打印系统。

技术介绍

[0002]纤维复合材料以其轻质高强的特性已成为航空航天领域的优选材料，复合材料的应用也逐步从次承力构件向主承力构件方向发展，但由于目前主流复合材料制造工艺依赖于模具进行成型，难以实现具有复杂结构的复合材料零件的一体化成型，为此复合材料增材制造技术应运而生。
[0003]然而，由于纤维材料的连续性，常规熔融沉积打印方法无法实现打印过程的路径任意跳转，导致连续纤维复合材料的增材制造应用受限。
[0004]因此，如何改变现有技术中，采用连续纤维复合材料进行增材制造成型时，材料无法实现切换以及无法跳转路径的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种适用于连续纤维复合材料的双喷头机构及打印系统，以解决上述现有技术存在的问题，实现连续纤维材料与基体材料的切换打印以及连续纤维材料的路径跳转，提高连续纤维复合材料增材制造的适应性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种适用于连续纤维复合材料的双喷头机构，包括：
[0007]第一喷头单元，所述第一喷头单元包括第一连接头和第一喷嘴，所述第一连接头能够与基体材料供给管相连通并形成基体材料通道，所述第一连接头与所述第一喷嘴相连通；
[0008]第二喷头单元，所述第二喷头单元包括第二连接头、连接组件以及第二喷嘴，所述第二连接头能够与纤维材料供给管相连通，所述第二连接头利用所述连接组件与所述第二喷嘴相连通，并形成允许连续纤维材料通过的纤维材料通道，所述连接组件开设剪切槽，所述剪切槽与所述纤维材料通道相连通；
[0009]所述第一喷嘴以及所述第二喷嘴并排设置，所述第一喷嘴以及所述第二喷嘴均连接有加热元件；
[0010]裁剪单元，所述裁剪单元包括固定块和剪切刀，所述剪切刀设置于所述固定块上，所述剪切刀正对所述剪切槽设置，所述固定块滑动设置于所述第二喷头单元的一侧，所述剪切刀能够伸入所述剪切槽内。
[0011]优选地，所述的适用于连续纤维复合材料的双喷头机构还包括支架，所述第一喷头单元以及所述第二喷头单元均设置于所述支架上，所述裁剪单元可滑动地设置于所述支架上。
[0012]优选地，所述的适用于连续纤维复合材料的双喷头机构还包括驱动单元，所述驱
动单元包括驱动器和驱动凸轮，所述驱动器固定于所述支架上，所述驱动凸轮可转动地设置于所述支架上，所述驱动器与所述驱动凸轮传动相连，所述驱动凸轮的轴线垂直于所述裁剪单元的滑动方向，所述固定块还连接有推杆，所述驱动凸轮与所述推杆相抵，且所述推杆与所述连接组件之间还设置弹性件；所述推杆以及所述连接组件上均设置限位槽。
[0013]优选地，所述驱动单元还包括主动齿轮、从动齿轮以及凸轮轴，所述驱动器的输出端与所述主动齿轮相连，所述主动齿轮与所述从动齿轮相啮合，所述从动齿轮设置于所述凸轮轴上，所述凸轮轴可转动地与所述支架相连，所述驱动凸轮设置于所述凸轮轴上。
[0014]优选地，所述固定块连接有滑块，所述支架上设置有与所述滑块相适配的滑轨，所述滑块可滑动地设置于所述滑轨上。
[0015]优选地，所述连接组件包括上金属连接体和下金属连接体，所述上金属连接体与所述第二连接头相连，所述下金属连接体的顶部具有凹槽，所述上金属连接体与所述下金属连接体相连，所述凹槽与所述上金属连接体围成的空间形成所述所述剪切槽，所述剪切槽内设置限位块，所述限位块位于所述纤维材料通道远离所述裁剪单元的一侧。
[0016]优选地，所述上金属连接体与所述下金属连接体可拆卸连接，所述上金属连接体内设置上套管，所述上套管由树脂材质制成，所述下金属连接体内设置下套管，所述下套管由聚四氟乙烯材质制成。
[0017]优选地，所述加热元件为加热块，所述加热块套设于所述基体材料通道以及所述纤维材料通道的外部，所述加热块上设置测温孔，所述加热块靠近所述第一喷嘴以及所述第二喷嘴设置；所述基体材料通道外部还设置有散热片，所述散热片位于所述第一连接头与所述加热块之间。
[0018]优选地，所述散热片套设于所述基体材料通道的外部，所述散热片的数量为多片，多片所述散热片沿所述基体材料通道的轴线方向等间距均布。
[0019]本专利技术还提供一种打印系统，包含上述的适用于连续纤维复合材料的双喷头机构。
[0020]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0021]本专利技术的适用于连续纤维复合材料的双喷头机构，当需要打印基体材料时，基体材料供给管向第一喷头单元的基体材料通道输送基体材料，基体材料经由第一连接头到达第一喷嘴，经加热元件加热后，基体材料达到熔融状态并由第一喷嘴挤出，在打印平台上实现基体材料的打印；当需要打印连续纤维材料时，第一喷头单元停止工作，纤维材料供给管向第二喷头单元的纤维材料通道输送连续纤维材料，连续纤维材料经加热元件加热后由第二喷嘴挤出，在打印平台上实现纤维材料的打印；当需要切换材料或跳转打印路径时，裁剪单元的固定块滑动，带动剪切刀运动，剪切刀进入剪切槽内并切断连续纤维，以实现材料切换或路径跳转。
[0022]本专利技术还提供一种打印系统，包含上述的适用于连续纤维复合材料的双喷头机构，利用裁剪单元，在打印过程中可便捷地进行材料切换或路径跳转，从而实现对具有复杂结构纤维复合材料结构件的成型，提高连续纤维复合材料增材制造的适应性。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所
需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术的适用于连续纤维复合材料的双喷头机构的轴测示意图；
[0025]图2为本专利技术的适用于连续纤维复合材料的双喷头机构的主视示意图；
[0026]图3为本专利技术的适用于连续纤维复合材料的双喷头机构的剖切结构示意图；
[0027]图4为本专利技术的适用于连续纤维复合材料的双喷头机构的第一喷头单元的结构示意图；
[0028]图5为本专利技术的适用于连续纤维复合材料的双喷头机构的第二喷头单元的部分结构示意图；
[0029]图6为图5沿A
‑
A向的剖切结构示意图。
[0030]其中，100为适用于连续纤维复合材料的双喷头机构，200为第一喷头单元，300为第二喷头单元，400为裁剪单元，500为驱动单元；
[0031]1为第一连接头，2为第一喷嘴，3为第二连接头，4为连接组件，401为上金属连接体，402为下金属连接体，403为上套管，404为下套管，5为第二喷嘴，6为加热元件，601为加热棒，602为测温孔，7为固定块，8为剪切刀，9为支架，10为驱动器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于连续纤维复合材料的双喷头机构，其特征在于，包括：第一喷头单元，所述第一喷头单元包括第一连接头和第一喷嘴，所述第一连接头能够与基体材料供给管相连通并形成基体材料通道，所述第一连接头与所述第一喷嘴相连通；第二喷头单元，所述第二喷头单元包括第二连接头、连接组件以及第二喷嘴，所述第二连接头能够与纤维材料供给管相连通，所述第二连接头利用所述连接组件与所述第二喷嘴相连通，并形成允许连续纤维材料通过的纤维材料通道，所述连接组件开设剪切槽，所述剪切槽与所述纤维材料通道相连通；所述第一喷嘴以及所述第二喷嘴并排设置，所述第一喷嘴以及所述第二喷嘴均连接有加热元件；裁剪单元，所述裁剪单元包括固定块和剪切刀，所述剪切刀设置于所述固定块上，所述剪切刀正对所述剪切槽设置，所述固定块滑动设置于所述第二喷头单元的一侧，所述剪切刀能够伸入所述剪切槽内。2.根据权利要求1所述的适用于连续纤维复合材料的双喷头机构，其特征在于：还包括支架，所述第一喷头单元以及所述第二喷头单元均设置于所述支架上，所述裁剪单元可滑动地设置于所述支架上。3.根据权利要求2所述的适用于连续纤维复合材料的双喷头机构，其特征在于：还包括驱动单元，所述驱动单元包括驱动器和驱动凸轮，所述驱动器固定于所述支架上，所述驱动凸轮可转动地设置于所述支架上，所述驱动器与所述驱动凸轮传动相连，所述驱动凸轮的轴线垂直于所述裁剪单元的滑动方向，所述固定块还连接有推杆，所述驱动凸轮与所述推杆相抵，且所述推杆与所述连接组件之间还设置弹性件；所述推杆以及所述连接组件上均设置限位槽。4.根据权利要求3所述的适用于连续纤维复合材料的双喷头机构，其特征在于：所述驱动单元还包括主动齿轮、从动齿轮以及凸轮轴，所述驱动器的输出端与所述主动齿轮相连，所述主动齿轮与所述从动齿轮相啮合，...

【专利技术属性】
技术研发人员：景喜双，陈思宇，张承阳，谢福宝，王晓洋，赵罡，
申请(专利权)人：北京航空航天大学杭州创新研究院，
类型：发明
国别省市：