CN113601836B - 机器人辅助大尺度纤维增强异质多材料原位增材制造系统 - Google Patents
机器人辅助大尺度纤维增强异质多材料原位增材制造系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113601836B CN113601836B CN202110832044.0A CN202110832044A CN113601836B CN 113601836 B CN113601836 B CN 113601836B CN 202110832044 A CN202110832044 A CN 202110832044A CN 113601836 B CN113601836 B CN 113601836B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fiber
- connecting plate
- fixed
- resin
- nozzle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 80
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 58
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 58
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 46
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 22
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 22
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 17
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims description 3
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 3
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 claims description 3
- 229920012287 polyphenylene sulfone Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 2
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 claims 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 claims 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims 1
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 claims 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 abstract 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 5
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 3
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 3
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 2
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 2
- -1 but not limited to Substances 0.000 description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 2
- 239000003733 fiber-reinforced composite Substances 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 1
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/165—Processes of additive manufacturing using a combination of solid and fluid materials, e.g. a powder selectively bound by a liquid binder, catalyst, inhibitor or energy absorber
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/205—Means for applying layers
- B29C64/209—Heads; Nozzles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/227—Driving means
- B29C64/241—Driving means for rotary motion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/295—Heating elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
- B33Y70/10—Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种机器人辅助大尺度纤维增强异质多材料原位增材制造系统，包括：多功能打印平台、机械臂以及与机械臂末端固定的纤维增强的多材料打印头，所述的多材料打印头上设有多路冷却系统；所述的机械臂在靠近末端的位置设有控制板，通过控制板控制多材料打印头在多功能打印平台上进行打印；所述多材料打印头包括：上连接板、与上连接板通过固定柱连接的下连接板、设置在上连接板和下连接板之间的四个树脂料盘和一个纤维料盘、与上连接板上端面固定的旋转机构、与下连接板下端面固定的喷嘴；所述喷嘴的进料端设有分别与四个树脂料盘和一个纤维料盘对应的五个进料口。利用本发明，可以实现大范围连续纤维与多种树脂的原位浸渍打印。
Description
技术领域
本发明涉及连续纤维增强树脂技术领域，尤其是涉及一种机器人辅助大尺度纤维增强异质多材料原位增材制造系统。
背景技术
碳纤维具有高比强度、高比模量，耐高温等优点，尤其是以连续碳纤维增强塑料为代表的复合材料，已经广泛应用于航空航天，交通运输，压力容器、体育用品以及其他高端制造领域。在碳纤维增强树脂复合材料中，主要分为短碳纤维增强和连续纤维增强两大部分，其中短纤维增强的复合材料打印的样件表面精度更高，但其机械性能提升并不明显，于此不同的是，连续纤维增强的复合材料的机械性能更优，其主要取决于复合材料中纤维的体积分数。
但目前连续碳纤维增强树脂以单种树脂和碳纤维复合的研究较多，涉及的塑料包括热塑性塑料(聚乳酸,丙烯腈丁二烯苯乙烯,聚碳酸酯，聚醚酰亚胺，聚亚苯基砜和聚醚醚酮树脂等)和热固性塑料(环氧树脂等)。
如公开号为CN111791515A的中国专利文献公开了一种大丝束长碳纤维热塑性复合材料及其制备方法，大丝束碳纤维受到上压辊和下支撑辊的牵引，从入模口进入模具，同时从出模口离开模具，树脂熔体从模腔上部进入模具，在重力作用下自上而下浸没大丝束碳纤维，二者可以充分接触，实现热塑性树脂熔体与大丝束碳纤维良好浸渍。
公开号为CN105348768A的中国专利文献公开了一种碳纤维增强热塑性树脂复合材料的制造方法，首先将碳纤维表面上浆剂的去除，再进行镀金属处理，水洗、表面热处理后以开纤状态导入到含有熔融热塑性树脂的浸渍模头中，使热塑性树脂熔融包覆在碳纤维表面，再经过冷却、切粒后，制成碳纤维增强热塑性树脂复合材料。
但是，现有的技术大多以单种树脂和碳纤维复合为主，连续碳纤维与多种树脂材料的复合较少出现。
发明内容
本发明提供了一种机器人辅助大尺度纤维增强异质多材料原位增材制造系统，可以实现大范围连续纤维与多种树脂的原位浸渍打印。
一种机器人辅助大尺度纤维增强异质多材料原位增材制造系统，包括：多功能打印平台、机械臂以及与机械臂末端固定的纤维增强的多材料打印头，所述的多材料打印头上设有多路冷却系统；所述的机械臂在靠近末端的位置设有控制板，通过控制板控制多材料打印头在多功能打印平台上进行打印；
所述多材料打印头包括：上连接板、与上连接板通过固定柱连接的下连接板、设置在上连接板和下连接板之间的四个树脂料盘和一个纤维料盘、与上连接板上端面固定的旋转机构、与下连接板下端面固定的喷嘴；所述喷嘴的进料端设有分别与四个树脂料盘和一个纤维料盘对应的五个进料口。
进一步地，所述喷嘴的进料端设有一个纤维进料口和四个树脂进料口；其中，纤维进料口位于中心，四个树脂进料口均匀布置在纤维进料口的四周，与纤维进料口的间距为15～25mm；
喷嘴在纤维进料口和树脂进料口之间的位置设有加热模块和温控模块；
所述喷嘴的出料端设有一个纤维出料口和四个树脂出料口，四个树脂出料口均匀布置在纤维出料口的四周，与纤维出料口的间距为0.2～2.5mm。
进一步地，所述下连接板的下端面固定有四个挤出电机，四个挤出电机的输入端分别与四个树脂料盘一一对应，四个挤出电机的输出端分别与喷嘴的四个树脂进料口连接。
所述的旋转机构包括：
与机械臂末端固定的固定法兰盘、与固定法兰盘下端固定的旋转电机、与旋转电机输出端连接的轴向连接件，所述轴向连接件的下端与上连接板固定，所述的旋转电机的外部设有电刷，电刷的上端与固定法兰盘固定。
通过设置旋转机构，可以使多材料打印头绕其自身轴线无限旋转，而不会出现导线的缠绕问题。
进一步地，所述的上连接板与下连接板之间至少设有两根固定柱，所述的下连接板上还设有至少一根竖杆；所述的固定柱和竖杆上均设有水平支撑杆，所述的树脂料盘和纤维料盘可转动的套设在对应的水平支撑杆上。
优选地，所述的纤维料盘设置在四个树脂料盘的中间位置。纤维料盘置于靠中间的位置，使得纤维料盘中的纤维进入喷嘴中心的纤维进料口时阻力更小，更顺畅。
所述的多路冷却系统包括：多路分气块、气泵、减压阀以及若干冷却管；
所述的多路分气块固定在固定柱上，所述多路分气块的进气端通过带减压阀的气管与气泵连接，所述多路分气块的出气端与若干冷却管固定连接，所述的若干冷却管的末端出气孔分别对应控制板和四个挤出电机。
可选择地，所述的四个树脂料盘内装填的材料包括但不限于聚乳酸、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚氨酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚醚酮和聚亚苯基砜树脂；
可选择地，所述的纤维料盘内装填的材料包括但不限于碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉纤维和玄武岩纤维。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过对打印平台、纤维增强的多材料打印头、冷却系统设计组合，同时结合机械臂的大范围运动空间，可以实现大范围连续纤维与多种树脂的原位浸渍的打印系统。
2、本发明通过设置旋转机构，使多材料打印头绕其自身轴线无限旋转，而不会出现导线的缠绕问题；喷嘴配合四个树脂料盘和一个纤维料盘，可同时实现树脂材料的四进四出以及连续纤维的进出；喷嘴上的加热模块和温控模块可以将树脂材料加热到指定温度，更好的与连续纤维复合；多路冷却系统可同时输出压缩气体对挤出电机和控制板进行冷却。
附图说明
图1为本发明一种机器人辅助大尺度纤维增强异质多材料原位增材制造系统的整体结构示意图；
图2为机械臂的结构示意图；
图3为多材料打印头的结构示意图；
图4为多材料打印头另一方向的结构示意图；
图5为多材料打印头中喷嘴的结构示意图；
图6为多材料打印头中喷嘴的出料端示意图；
图7为多路冷却系统的结构示意图；
图8为多路冷却系统安装在多材料打印头上的结构示意图；
图9为本发明实施例中打印的连续碳纤维增强的多材料复合结构的截面图；
图10为本发明系统的打印原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
如图1所示，一种机器人辅助大尺度纤维增强异质多材料原位增材制造系统，主要由多功能打印平台1、多路冷却系统2、纤维增强的多材料打印头3、控制板4和机械臂5构成。多材料打印头3固定在机械臂5的末端，多材料打印头3上设有多路冷却系统2；机械臂5在靠近末端的位置设有控制板4，通过控制板4控制多材料打印头3在多功能打印平台1上进行打印。
如图2和图3所示，机械臂5通过机械臂底座501固定在水平面上。机械臂5末端的法兰盘502和多材料打印头3的固定法兰盘303固定连接。
如图3、图4所示，多材料打印头3主要包括上连接板311、下连接板312、树脂料盘313、纤维料盘314、旋转电机315、轴向连接件301、电刷302、固定法兰盘303、固定柱304、挤出电机一305、挤出电机二306、喷嘴307、挤出电机三308、挤出电机四309和风扇310。风扇310用于对喷嘴307冷却。
上连接板311与下连接板312通过固定柱304连接，上连接板311和下连接板312之间的设有四个树脂料盘313和一个纤维料盘314。具体的，上连接板311与下连接板312之间至少设有两根固定柱304，下连接板312上还设有至少一根竖杆316。固定柱304和竖杆316上均设有水平支撑杆，树脂料盘313和纤维料盘314可转动的套设在对应的水平支撑杆上。本实施例中，纤维料盘314设置在四个树脂料盘313的中间位置。
如图5所示，喷嘴307的进料端设有一个纤维进料口41和四个树脂进料口42；其中，纤维进料口41位于中心，四个树脂进料口42均匀布置在纤维进料口41的四周，靠近喷嘴进料端的边缘，与纤维进料口的间距为15～25mm。喷嘴307在纤维进料口41和树脂进料口42之间的位置设有三个加热模块安装孔43和一个温控模块安装孔44，用于安装加热模块和温控模块。
如图6所示，喷嘴307的出料端设有一个纤维出料口45和四个树脂出料口46，四个树脂出料口46均匀布置在纤维出料口45的四周，与纤维出料口45的间距为0.2～2.5mm。
挤出电机一305、挤出电机二306、挤出电机三308和挤出电机四309固定在下连接板312的下端面，四个挤出电机的输入端分别与四个树脂料盘313一一对应，四个挤出电机的输出端分别与喷嘴307的四个树脂进料口42连接。
旋转电机315固定在固定法兰盘303的下端，旋转电机315的输出端与轴向连接件301的上端连接，轴向连接件301的下端与上连接板311固定，旋转电机315的外部设有电刷302，电刷302的上端与固定法兰盘303固定。
如图7和图8所示，多路冷却系统2主要由多路分气块205、冷却管一201、冷却管二202、冷却管三203、冷却管四204、冷却管五206、冷却管六207、气管接头208、气管一209、减压阀210、气管二211和气泵212组成。
气泵212与气管二211固定连接，气管二211与减压阀210固定连接，减压阀210与气管一209固定连接，气管一209与气管连接件208固定连接，冷却管一201、冷却管二202、冷却管三203、冷却管四204、冷却管五206、冷却管六207分别与多路冷却块205固定连接。
多路冷却系统2冷却原理为：气泵212产生压缩空气，经由气管二211到达减压阀210，通过减压阀210调节气体压强，之后压缩空气通过气管一209到达多路分气块205，在多路分气块205中分别从冷却管一201、冷却管二202、冷却管三203、冷却管四204、冷却管五206、冷却管六207流出。其中冷却管一201、冷却管四204、冷却管二202和冷却管三203分别对挤出电机四309、挤出电机三308、挤出电机二306和挤出电机一305散热。冷却管五206和冷却管六207对控制板4散热。其中风扇310对喷嘴307冷却。
如图9所示，为本发明实施例中连续碳纤维增强的多材料复合结构的截面图，四个树脂进料口42分别对应三种树脂材料，分别为材料一11、材料二12、材料三13、材料二12，即材料一11和材料三13正对，两个材料二12正对，连续碳纤维15从纤维进料口41进入。
打印过程中，材料一11和材料二12，材料二12和材料三13之间加热后冷却固化在一起，材料二12浸渍并包裹连续碳纤维15。
如图10所示，为本发明系统的打印原理。单层打印路径中要求连续碳纤维增强的多材料复合结构与打印路径保持垂直。喷嘴307挤出连续碳纤维增强的多材料复合结构，喷嘴037沿着打印路径进行移动，同时绕自身轴线旋转一定角度，保证在打印路径上，打印出的连续碳纤维增强的多材料复合结构与打印路径垂直。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种机器人辅助大尺度纤维增强异质多材料原位增材制造系统，其特征在于，包括：多功能打印平台、机械臂以及与机械臂末端固定的纤维增强的多材料打印头，所述的多材料打印头上设有多路冷却系统；所述的机械臂在靠近末端的位置设有控制板，通过控制板控制多材料打印头在多功能打印平台上进行打印；
所述多材料打印头包括：上连接板、与上连接板通过固定柱连接的下连接板、设置在上连接板和下连接板之间的四个树脂料盘和一个纤维料盘、与上连接板上端面固定的旋转机构、与下连接板下端面固定的喷嘴；所述喷嘴的进料端设有分别与四个树脂料盘和一个纤维料盘对应的五个进料口；
所述喷嘴的进料端设有一个纤维进料口和四个树脂进料口；其中，纤维进料口位于中心，四个树脂进料口均匀布置在纤维进料口的四周，与纤维进料口的间距为15～25mm；喷嘴在纤维进料口和树脂进料口之间的位置设有加热模块和温控模块；所述喷嘴的出料端设有一个纤维出料口和四个树脂出料口，四个树脂出料口均匀布置在纤维出料口的四周，与纤维出料口的间距为0.2～2.5mm；
所述下连接板的下端面固定有四个挤出电机，四个挤出电机的输入端分别与四个树脂料盘一一对应，四个挤出电机的输出端分别与喷嘴的四个树脂进料口连接；
所述的旋转机构包括：与机械臂末端固定的固定法兰盘、与固定法兰盘下端固定的旋转电机、与旋转电机输出端连接的轴向连接件，所述轴向连接件的下端与上连接板固定，所述的旋转电机的外部设有电刷，电刷的上端与固定法兰盘固定。
2.根据权利要求1所述的机器人辅助大尺度纤维增强异质多材料原位增材制造系统，其特征在于，所述的上连接板与下连接板之间至少设有两根固定柱，所述的下连接板上还设有至少一根竖杆；所述的固定柱和竖杆上均设有水平支撑杆，所述的树脂料盘和纤维料盘可转动的套设在对应的水平支撑杆上。
3.根据权利要求2所述的机器人辅助大尺度纤维增强异质多材料原位增材制造系统，其特征在于，所述的纤维料盘设置在四个树脂料盘的中间位置。
4.根据权利要求1所述的机器人辅助大尺度纤维增强异质多材料原位增材制造系统，其特征在于，所述的多路冷却系统包括：多路分气块、气泵、减压阀以及若干冷却管；
所述的多路分气块固定在固定柱上，所述多路分气块的进气端通过带减压阀的气管与气泵连接，所述多路分气块的出气端与若干冷却管固定连接，所述的若干冷却管的末端出气孔分别对应控制板和四个挤出电机。
5.根据权利要求1所述的机器人辅助大尺度纤维增强异质多材料原位增材制造系统，其特征在于，所述的四个树脂料盘内装填的材料包括但不限于聚乳酸、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚氨酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚醚酮和聚亚苯基砜树脂。
6.根据权利要求1所述的机器人辅助大尺度纤维增强异质多材料原位增材制造系统，其特征在于，所述的纤维料盘内装填的材料包括但不限于碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉纤维和玄武岩纤维。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110832044.0A CN113601836B (zh) | 2021-07-22 | 2021-07-22 | 机器人辅助大尺度纤维增强异质多材料原位增材制造系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110832044.0A CN113601836B (zh) | 2021-07-22 | 2021-07-22 | 机器人辅助大尺度纤维增强异质多材料原位增材制造系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113601836A CN113601836A (zh) | 2021-11-05 |
| CN113601836B true CN113601836B (zh) | 2022-02-11 |
Family
ID=78305177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110832044.0A Active CN113601836B (zh) | 2021-07-22 | 2021-07-22 | 机器人辅助大尺度纤维增强异质多材料原位增材制造系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113601836B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114323595B (zh) * | 2022-01-17 | 2022-10-04 | 浙江大学 | 一种纤维复合材料增材制造设备激光性能综合测试平台 |
| WO2024105574A1 (en) | 2022-11-14 | 2024-05-23 | Solntsev Oleksii | Automated system for separating and removing a printed three-dimensional object from a table |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105599302A (zh) * | 2016-01-20 | 2016-05-25 | 鑫烯三维科技（上海）有限公司 | 一种连续纤维熔融沉积3d打印方法及应用 |
| CN106515041A (zh) * | 2016-11-10 | 2017-03-22 | 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 | 一种长纤维热塑性复合材料构件的三维打印成形方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6061261B2 (ja) * | 2014-05-27 | 2017-01-18 | 学校法人日本大学 | 三次元プリンティングシステム、三次元プリンティング方法、成形装置、繊維入りオブジェクト及びその製造方法 |
| CN104097326B (zh) * | 2014-07-09 | 2016-08-24 | 西安交通大学 | 一种纤维增强复合材料多自由度3d打印机及其打印方法 |
| JP2016141094A (ja) * | 2015-02-04 | 2016-08-08 | マーベリックパートナーズ株式会社 | 押出積層による３次元造形物作成用樹脂フィラメント及びその造形品 |
| US9944016B2 (en) * | 2015-07-17 | 2018-04-17 | Lawrence Livermore National Security, Llc | High performance, rapid thermal/UV curing epoxy resin for additive manufacturing of short and continuous carbon fiber epoxy composites |
| ITUB20155642A1 (it) * | 2015-11-17 | 2017-05-17 | Milano Politecnico | Apparecchiatura e metodo per la stampa tridimensionale di materiali compositi a fibra continua |
| US10173410B2 (en) * | 2015-12-08 | 2019-01-08 | Northrop Grumman Systems Corporation | Device and method for 3D printing with long-fiber reinforcement |
| RU2662015C1 (ru) * | 2017-04-10 | 2018-07-23 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Анизопринт" | Печатающая головка для аддитивного производства изделий |
| CN106915079A (zh) * | 2017-04-18 | 2017-07-04 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种连续碳纤维3d打印装置 |
| CN108189386A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-06-22 | 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 | 一种纤维增强树脂基复合材料三维打印成形方法 |
| US10081129B1 (en) * | 2017-12-29 | 2018-09-25 | Cc3D Llc | Additive manufacturing system implementing hardener pre-impregnation |
| CN108381924B (zh) * | 2018-03-05 | 2021-03-16 | 新疆大学 | 一种用于生物复合材料的3d打印喷头 |
-
2021
- 2021-07-22 CN CN202110832044.0A patent/CN113601836B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105599302A (zh) * | 2016-01-20 | 2016-05-25 | 鑫烯三维科技（上海）有限公司 | 一种连续纤维熔融沉积3d打印方法及应用 |
| CN106515041A (zh) * | 2016-11-10 | 2017-03-22 | 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 | 一种长纤维热塑性复合材料构件的三维打印成形方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113601836A (zh) | 2021-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113601836B (zh) | 机器人辅助大尺度纤维增强异质多材料原位增材制造系统 | |
| CN106313496A (zh) | 连续纤维增强热塑性树脂基复合材料3d打印方法及打印头 | |
| CN112140529A (zh) | 一种回转类曲面结构复合材料增材制造装置 | |
| KR20210150381A (ko) | 지지 구조체의 평활화를 구비하는 3d 복합 구조체를 제조하는 방법 | |
| CN107856298A (zh) | 一种连续纤维增强复合材料回转式3d打印机 | |
| KR20210150379A (ko) | 3d 집적 복합 구조체를 위한 다중-재료 구조체를 제조하는 방법 | |
| CN109016490A (zh) | 一种集成结构的连续纤维增强复合材料3d打印机喷头装置 | |
| CN113752550A (zh) | 一种连续纤维增强热塑性复合材料高温3d打印机 | |
| CN109080168A (zh) | 一种连续纤维热塑性材料结构件复合增材制造设备 | |
| CN116001141B (zh) | 用于3d打印的异型连续纤维预浸料的生产装置及方法 | |
| KR20210150380A (ko) | 3d 집적 복합 구조체의 증착 및 제조를 위한 방법 | |
| CN114030179A (zh) | 双通道进料连续纤维增强复合材料3d打印机及控制方法 | |
| CN110328843A (zh) | 超声辅助浸渍的复合材料3d打印装置 | |
| CN115384059A (zh) | 一种双喷头3d打印装置 | |
| CN109049756B (zh) | 一种连续纤维复合材料壳体制造设备 | |
| CN113211788A (zh) | 一种带超声振动辅助浸渍功能的连续纤维3d打印喷头及其使用方法 | |
| CN113601837B (zh) | 多自由度耦合连续纤维增强异质多材料原位增材制造平台 | |
| US11958241B2 (en) | Ultrasonic device for compaction allowing coordinated actuation and motion of multiple ultrasonic compaction horns | |
| CN115847811A (zh) | 一种连续纤维复合材料回转结构多轴一体化3d打印机及其打印方法 | |
| CN113619106B (zh) | 连续纤维增强高性能树脂复合材料原位增材制造设备 | |
| CN114536746A (zh) | 一种超声辅助连续纤维增强热塑性树脂3d打印装置及方法 | |
| US11872761B2 (en) | Ultrasonic compaction device using reciprocating disk horns | |
| CN218430088U (zh) | 一种便于脱模拉挤异型材料的玻璃钢成型器 | |
| US20240025134A1 (en) | An apparatus and system for depositing fiber material | |
| CN112848202A (zh) | 一种钢丝涂覆挤出机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |