【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于3d打印，具体涉及一种气压式连续碳纤维3d打印机打印头。
技术介绍
1、碳纤维复合材料因具有轻质高强、抗冲击等优异性能被广泛应用于汽车制造、航空航天、体育用品、医疗、军事等领域。在众多以碳纤维为增强体的复合材料中，连续碳纤维增强热塑性树脂复合材料的力学性能更加突出，加之它自身具有耐腐蚀、抗冲击等优异性能，未来有望代替钢铁进入更广阔的工业生产领域，进一步拓展复合材料的应用领域。而通过3d打印工艺成型的连续碳纤维复合材料(ccfrp)同传统连续碳纤维复合材料成型工艺相比，更是具有无模具自由制造、成型速度快、成型件尺寸精度高等众多优势，降低了复合材料加工成本，提高了复合材料成型质量。
2、目前市面上使用的连续碳纤维3d打印机的挤出机大部分是由熔融沉积成型(fdm)3d打印机的挤出机改装而来，主要有两种形式：1.纤维在外部预浸渍后作为原材料挤出2.纤维与树脂在打印过程中浸渍并同时挤出，而第二种打印过程中浸渍有分为单喷头共挤出和双喷头浸渍纤维与树脂分别挤出，但是无论是哪种挤出方式，连续碳纤维都是依靠树脂挤出时树脂与纤维粘结的摩擦力带出，树脂的挤出主要依靠树脂挤压的力量，没有外力辅助，因此在打印一些熔融态粘度很大的热塑性树脂材料(如tpu、peek、sbs等)时，往往出现树脂打印不均匀、打印头和碳纤维针管堵塞以及由于挤出树脂量少造成的碳纤维脱粘等不良现象，从而产生许多打印构件的内部缺陷，严重影响3d打印构建的打印质量。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在是针对现有3
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种气压式连续碳纤维3d打印机打印头，包括打印头主体、加热单元、树脂输送单元、压缩空气供给单元、碳纤维输送单元、滑块单元和树脂喷头；
4、打印头主体的中心靠近底部开设有树脂槽，树脂喷头连接在打印头主体底部，并与树脂槽连通；
5、加热单元设置在打印头主体侧面并伸入至打印头主体内部，用于对树脂槽内的数值加热至熔化温度；
6、树脂输送单元倾斜设置在打印头主体的一侧，并伸入至树脂槽下方；压缩空气供给单元倾斜设置在打印头主体的另一侧，并伸入至树脂槽上方；碳纤维输送单元设置在打印头主体的顶部，并伸入至树脂槽下方；
7、滑块单元活动设置在树脂槽内，在压缩空气供给单元提供的压缩空气作用下，能够在树脂槽内向下移动，推动树脂槽下方熔融态树脂加压使其挤出树脂喷头。
8、本专利技术进一步的改进在于，打印头主体为对称楔形状结构。
9、本专利技术进一步的改进在于，加热单元包括温度传感器和加热棒，加热棒用于将树脂加热到熔化温度，并能够根据温度传感器提供的温度，调整加热温度。
10、本专利技术进一步的改进在于，树脂输送单元包括喉管、树脂导管和导料轮，喉管的一端伸入至树脂槽下方，另一端与树脂导管的一端连接，树脂导管的另一端用于输送树脂丝材，树脂丝材在导料轮的推力下，依次通过树脂导管和喉管输送至树脂槽内。
11、本专利技术进一步的改进在于，树脂输送单元还包括散热片，散热片设置在树脂导管的周向上，用于保证树脂丝材在进入树脂槽16之前为固体状态。
12、本专利技术进一步的改进在于，碳纤维输送单元包括纤维导管和纤维针管，纤维针管设置在打印头主体内的上方，纤维针管的一端伸入至树脂槽下方，另一端与纤维导管的一端连接，纤维导管的另一端用于输送碳纤维丝。
13、本专利技术进一步的改进在于，压缩空气供给单元包括气泵和压缩空气导管，压缩空气导管的一端伸入至树脂槽上方，另一端与气泵连接。
14、本专利技术进一步的改进在于，滑块单元包括限位卡扣和垫片，垫片活动设置在树脂槽内，树脂槽上部设置两个限位卡扣，防止垫片被树脂挤压超过压缩空气供给单元的出口。
15、本专利技术进一步的改进在于，在限位卡扣上方设置有一个与树脂槽连通的单向阀来维持树脂槽内气压稳定。
16、本专利技术进一步的改进在于，打印头主体的顶部开设有螺纹孔，工作时，通过螺纹孔固定到运动机构。
17、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益的技术效果：
18、本专利技术提供的气压式连续碳纤维3d打印机打印头，通过在打印头主体上安装加热单元、树脂输送单元、压缩空气供给单元、碳纤维输送单元、滑块单元和树脂喷头，进而通过加热单元实现了对树脂槽内的数值加热至熔化温度，通过树脂输送单元和碳纤维输送单元分别输送树脂丝材和碳纤维丝，通过压缩空气供给单元和滑块单元将加热后的树脂和碳纤维丝经过树脂喷头挤出，实现了气压式连续碳纤维3d打印。
19、进一步，本专利技术提供的气压式连续碳纤维3d打印机打印头，不同于以往梯形样式，改用楔形，并在一侧设置压缩空气流道，通过压缩空气导管连接气泵之后可以此导管向树脂槽中通入适量压缩空气，压缩空气进入树脂槽后由于受到垫片阻隔只能集中在树脂槽上方，当上方空间充满后，压缩空气开始挤压被垫片并对树脂槽下方待挤出的熔融树脂施加压力，通过打印前设置好单向阀的开启压力，可以让多余的压缩空气通过其排出打印头，使树脂槽上方的压力维持在单向阀的开启压力并稳定，而卡扣的设置，可以防止压缩空气未通入或者树脂挤入过多时垫片被反向挤压超过空气出口造成堵塞，这样压缩空气导管、垫片、卡扣、单向阀就可以给树脂槽下方的熔融树脂提供源源不断的稳定压力。
20、针对现在对于部分熔融粘度很高的树脂(如tpu、peek、sbs等)单纯依靠树脂充入树脂槽的挤压力挤出不畅问题，本专利技术设置压缩空气流道与单向阀，向树脂槽中通入压缩空气并维持稳定，让高粘度树脂在外力辅助下挤出，从而改善3d打印过程中由于树脂挤出不畅造成的打印质量问题。
21、针对连续碳纤维3d打印机打印头存在的喷头堵塞问题，也可以通过拔出纤维针管通入压缩空气的方式，将打印结束残留在打印头中的树脂废料以及纤维碎屑从喷头排出，解决了打印高粘性树脂需要经常更换打印喷头的问题。
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1.一种气压式连续碳纤维3D打印机打印头，其特征在于，包括打印头主体、加热单元、树脂输送单元、压缩空气供给单元、碳纤维输送单元、滑块单元和树脂喷头；
2.根据权利要求1所述的一种气压式连续碳纤维3D打印机打印头，其特征在于，打印头主体为对称楔形状结构。
3.根据权利要求1所述的一种气压式连续碳纤维3D打印机打印头，其特征在于，加热单元包括温度传感器和加热棒，加热棒用于将树脂加热到熔化温度，并能够根据温度传感器提供的温度，调整加热温度。
4.根据权利要求1所述的一种气压式连续碳纤维3D打印机打印头，其特征在于，树脂输送单元包括喉管、树脂导管和导料轮，喉管的一端伸入至树脂槽下方，另一端与树脂导管的一端连接，树脂导管的另一端用于输送树脂丝材，树脂丝材在导料轮的推力下，依次通过树脂导管和喉管输送至树脂槽内。
5.根据权利要求4所述的一种气压式连续碳纤维3D打印机打印头，其特征在于，树脂输送单元还包括散热片，散热片设置在树脂导管的周向上，用于保证树脂丝材在进入树脂槽16之前为固体状态。
6.根据权利要求1所述的一种气压式连续碳纤维
7.根据权利要求1所述的一种气压式连续碳纤维3D打印机打印头，其特征在于，压缩空气供给单元包括气泵和压缩空气导管，压缩空气导管的一端伸入至树脂槽上方，另一端与气泵连接。
8.根据权利要求1所述的一种气压式连续碳纤维3D打印机打印头，其特征在于，滑块单元包括限位卡扣和垫片，垫片活动设置在树脂槽内，树脂槽上部设置两个限位卡扣，防止垫片被树脂挤压超过压缩空气供给单元的出口。
9.根据权利要求8所述的一种气压式连续碳纤维3D打印机打印头，其特征在于，在限位卡扣上方设置有一个与树脂槽连通的单向阀来维持树脂槽内气压稳定。
10.根据权利要求1所述的一种气压式连续碳纤维3D打印机打印头，其特征在于，打印头主体的顶部开设有螺纹孔，工作时，通过螺纹孔固定到运动机构。
...【技术特征摘要】
1.一种气压式连续碳纤维3d打印机打印头，其特征在于，包括打印头主体、加热单元、树脂输送单元、压缩空气供给单元、碳纤维输送单元、滑块单元和树脂喷头；
2.根据权利要求1所述的一种气压式连续碳纤维3d打印机打印头，其特征在于，打印头主体为对称楔形状结构。
3.根据权利要求1所述的一种气压式连续碳纤维3d打印机打印头，其特征在于，加热单元包括温度传感器和加热棒，加热棒用于将树脂加热到熔化温度，并能够根据温度传感器提供的温度，调整加热温度。
4.根据权利要求1所述的一种气压式连续碳纤维3d打印机打印头，其特征在于，树脂输送单元包括喉管、树脂导管和导料轮，喉管的一端伸入至树脂槽下方，另一端与树脂导管的一端连接，树脂导管的另一端用于输送树脂丝材，树脂丝材在导料轮的推力下，依次通过树脂导管和喉管输送至树脂槽内。
5.根据权利要求4所述的一种气压式连续碳纤维3d打印机打印头，其特征在于，树脂输送单元还包括散热片，散热片设置在树脂导管的周向上，用于保证树脂丝材在进入树脂槽16之前为固体状态。
【专利技术属性】
技术研发人员：郭文华，郑文恺，张亚茹，冯学明，卢秉恒，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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