【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于3d打印，具体涉及一种用于连续纤维3d打印的可旋转热轧辊系统及方法。
技术介绍
1、为了满足制造业快速生产复杂结构的需求，3d打印技术在工业领域受到广泛关注；然而，现有3d打印材料在工程应用中的耐用性不足，加之3d打印设备硬件性能的局限性，使得该技术的应用仍主要集中于原型制作阶段。为将3d打印工艺扩展至最终产品制造阶段，以聚醚醚酮(peek)、聚醚酮酮(pekk)和聚苯硫醚(pps)为代表的高性能半结晶聚合物正逐步成为高性能3d打印的首选材料，这些材料凭借优异的高温稳定性和机械性能，适用于极端工作环境下零部件的制造，并与现有的3d打印系统具有较好的兼容性。
2、当前，高性能3d打印技术的主要挑战在于其层间结合强度较低。为提高打印件的力学性能，研究人员提出了一些改进措施，如专利申请“一种太空环境3d打印的地面模拟实验设备”(公开号：cn105716892a)真空环境下的3d打印、专利申请“基于半开放式高温回转打印装置及工艺”(公开号：cn118163354a)高温3d打印等方式，通过调整加工环境来改善打印件的力学性能；此外，另有专利申请“一种可变形热压3d打印装置”(cn112873830a)引入热轧辊装置，通过增加打印过程中的压力以改善打印件的机械性能。虽然这些方法能够在一定程度上提升3d打印件的力学性能，但它们存在应用场景受限、设备要求较高等问题。现有的热压装置使用固定的热轧辊，限制了打印的方向和路径选择，且无法在打印过程中动态调节压力大小与纤维张力，导致力学性能提升效果不显著。
3、综上
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供了一种用于连续纤维3d打印的可旋转热轧辊系统及方法，通过可旋转热轧辊实现热压方向与打印路径的精确匹配，并通过力控反馈装置实现热轧辊压力与纤维张紧力的实时调节，有效减少打印过程中可能产生的缺陷，显著提升打印样件的机械性能。
2、为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、一种用于连续纤维3d打印的可旋转热轧辊系统，包括纤维张紧装置1，纤维张紧装置1固定在龙门打印台横梁2上，龙门打印台横梁2通过连接件3与力控反馈装置4相连，力控反馈装置4底部连接有热压装置5。
4、所述的纤维张紧装置1包括固定筒12，固定筒12两端支撑在左纤维支架13与右纤维支架14上，固定筒12的一端连接有磁性阻尼器15；固定筒12上套有连续碳纤维11。
5、所述的力控反馈装置4包括与连接件3连接的丝杠导轨42，丝杠导轨42上连接第一步进电机41，丝杠导轨42上连接滑块44，第一步进电机41用于驱动滑块44进行直线运动；滑块44通过第一异形钣金件45与中空旋转平台410连接，第一异形钣金件45通过l形钣金件46与张力传感器47相连；中空旋转平台410下方和热压装置5之间连接有第一压力传感器48和第二压力传感器49；中空旋转平台410上方连接有第二步进电机411，第二步进电机411驱动热压装置5的旋转；丝杠导轨42通过第二异形钣金件43和加热块413连接，加热块413与中空旋转平台410位于同一轴线上，且在热压装置5的上方，加热块413下方连接有打印喷嘴412。
6、所述的热压装置5包括连接板51，连接板51的下方连接有u形钣金件52，u形钣金件52通过加热棒与热轧辊53连接。
7、所述的热轧辊53上开设有凹槽，以便在纤维转向时固定纤维位置。
8、利用一种用于连续纤维3d打印的可旋转热轧辊系统的方法，包括下列步骤：
9、1)生成打印复杂结构的打印路径，并设置相应的第二步进电机411脉冲值，使之在打印方向变化时通过中空旋转平台410驱动热压装置5旋转，实现在任意打印方向上有效热压；
10、2)第一步进电机41驱动滑块44下降到一定高度，通过第一压力传感器48和第二压力传感器49监测初始压力；
11、3)调节磁性阻尼器15的阻尼大小，使连续纤维11在磁性阻尼器15与热轧辊53压实的约束下张紧，通过张力传感器47监测当前张力；
12、4)根据打印要求，设定热轧辊53与加热块413的温度；
13、5)打印过程中实时监测打印压力与纤维张力，实现基于深度学习的多传感器实时反馈和闭环控制；
14、6)重复步骤1)～步骤5)，打印下一零件。
15、所述步骤5)中的实时监测是指建立基于深度学习的多传感器实时反馈和闭环控制，建立打印压力、纤维张力与层间剪切强度之间的关系，找到最优力学组合。
16、和现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
17、由于本专利技术可旋转热轧辊采取了力控反馈装置，通过多传感器实时监测与闭环控制，能够在打印过程中动态调节热压方向和压力，确保纤维张力的精确控制，因此具有有效减少微观孔隙、提升打印件表面质量和力学性能的优点；同时，打印过程中的灵活性和制造精度得以大幅提升，降低了整体制造成本，为高性能3d打印在工业应用中的推广提供了新的解决方案。
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1.一种用于连续纤维3D打印的可旋转热轧辊系统，包括纤维张紧装置(1)，其特征在于：纤维张紧装置(1)固定在龙门打印台横梁(2)上，龙门打印台横梁(2)通过连接件(3)与力控反馈装置(4)相连，力控反馈装置(4)底部连接有热压装置(5)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的纤维张紧装置(1)包括固定筒(12)，固定筒(12)两端支撑在左纤维支架(13)与右纤维支架(14)上，固定筒(12)的一端连接有磁性阻尼器(15)；固定筒(12)上套有连续碳纤维(11)。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的力控反馈装置(4)包括与连接件(3)连接的丝杠导轨(42)，丝杠导轨(42)上连接第一步进电机(41)，丝杠导轨(42)上连接滑块(44)，第一步进电机(41)用于驱动滑块(44)进行直线运动；滑块(44)通过第一异形钣金件(45)与中空旋转平台(410)连接，第一异形钣金件(45)通过L形钣金件(46)与张力传感器(47)相连；中空旋转平台(410)下方和热压装置(5)之间连接有第一压力传感器(48)和第二压力传感器(49)；中空旋转平
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的热压装置(5)包括连接板(51)，连接板(51)的下方连接有U形钣金件(52)，U形钣金件(52)通过加热棒与热轧辊(53)连接。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述的热轧辊(53)上开设有凹槽，以便在纤维转向时固定纤维位置。
6.利用权利要求1-5任一项所述的一种用于连续纤维3D打印的可旋转热轧辊系统的方法，其特征在于，包括下列步骤：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤5)中的实时监测是指建立基于深度学习的多传感器实时反馈和闭环控制，建立打印压力、纤维张力与层间剪切强度之间的关系，找到最优力学组合。
...【技术特征摘要】
1.一种用于连续纤维3d打印的可旋转热轧辊系统，包括纤维张紧装置(1)，其特征在于：纤维张紧装置(1)固定在龙门打印台横梁(2)上，龙门打印台横梁(2)通过连接件(3)与力控反馈装置(4)相连，力控反馈装置(4)底部连接有热压装置(5)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的纤维张紧装置(1)包括固定筒(12)，固定筒(12)两端支撑在左纤维支架(13)与右纤维支架(14)上，固定筒(12)的一端连接有磁性阻尼器(15)；固定筒(12)上套有连续碳纤维(11)。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的力控反馈装置(4)包括与连接件(3)连接的丝杠导轨(42)，丝杠导轨(42)上连接第一步进电机(41)，丝杠导轨(42)上连接滑块(44)，第一步进电机(41)用于驱动滑块(44)进行直线运动；滑块(44)通过第一异形钣金件(45)与中空旋转平台(410)连接，第一异形钣金件(45)通过l形钣金件(46)与张力传感器(47)相连；中空旋转平台(410)下方和热压装置(5)之间连接有第一压力传感器(48)...
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