一种用于打印连续纤维复合材料的喷头装置的制作方法

1.本实用新型属于纤维复合材料打印领域，尤其涉及一种用于打印连续纤维复合材料的喷头装置。

背景技术：

2.一般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，但传统基于模具的纤维增强复合材料零部件制造由于工艺复杂、周期长、制造成本高等不足制约了其应用范围。
3.而具有成本低、周期短、设计自由度高等优势的增材制造技术进行连续纤维复合材料3d打印新型工艺的零部件制造，克服了传统连续纤维复合材料成型工艺的缺点。
4.为满足连续纤维复合材料层间贴合充分的问题，目前连续纤维复合材料打印机的速度慢，效率低；且纤维复合材料是依靠自身重力以及喷头处轻微的压力粘粘，层间的结合力不强，未能体现连续纤维的高性能优势从而降低了打印件的强度。

技术实现要素：

5.针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种用于打印连续纤维复合材料的喷头装置，在提高连续纤维复合材料的打印效率的同时，能增加层间结合力从而提高样件强度。
6.为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：
7.本发明提供一种用于打印连续纤维复合材料的喷头装置，包括：
8.连接件，所述连接件包括总连接件和z字连接件，所述z字连接件固定安装在总连接件上；
9.进料机构，所述进料机构固定安装在所述z字连接件上，用于输送连续纤维材料；
10.喷头机构，所述进料机构用于将所述连续纤维材料输送至所述喷头机构，所述喷头机构安装在所述z字连接件上，用于将所述连续纤维材料熔融铺放在样件表面；
11.施压机构，所述施压机构安装在总连接件上，所述施压机构用于对所述连续纤维材料进行熔融施压，使纤维材料在熔融的状态下与所述样件表面粘合；
12.剪断机构，所述剪断机构安装在所述总连接件上，用于对所述连续纤维材料进行剪断。
13.进一步的，还包括预热机构，所述预热机构安装在所述z字连接件上，用于对样件的表面进行预热。
14.进一步的，所述进料机构包括主动轮、从动轮和进料电机，所述进料电机用于驱动所述主动轮转动，所述连续纤维材料从所述主动轮和从动轮之间传送至所述喷头机构。
15.进一步的，所述预热机构与所述z字连接件柔性连接，所述预热机构包括弹簧、预热块以及预热加热棒，所述z字连接件设有安装槽，所述弹簧套设在所述安装槽内，且一端固定安装在所述z字连接件上，另一端与所述预热块连接，所述预热加热棒固定安装在所述预热块上。
16.进一步的，所述施压机构包括第一驱动机构、第二驱动机构、热压块和冷压块，所述第一驱动机构和第二驱动机构均固定安装在所述总连接件上，所述热压块固定安装所述第一驱动机构的输出端，所述冷压块固定安装在所述第二驱动机构的输出端，所热压块用于对铺设在所述样件表面的连续纤维材料熔融施压，使连续纤维材料在熔融的状态下与样件表面粘合，所述冷压件使所粘合的连续纤维材料合样件表面在压力状态下快速冷却。
17.进一步的，热压块采用热压块电热棒进行加热，通过调节所述热压块加热棒的加热温度可以调节所述加热块的加热温度。
18.进一步的，所述第一驱动机构和第二驱动机构均为驱动电机。
19.进一步的，喷头机构包括喷头和喷头加热棒组成，喷头加热棒可使喷头达到指定温度从而熔融材料，并结合预热结构的预热作用，可快速的将连续纤维材料铺放在样件表面。
20.进一步的，所述剪断机构包括第三驱动机构、刀片连接杆以及刀片，所述第三驱动机构的输出端与所述刀片连接杆连接，所述刀片安装在所述刀片连接杆上。
21.进一步的，所述第三驱动机构包括剪断电机和联轴器，所述剪断电机的输出端通过所述联轴器与所述刀片连接杆连接。
22.本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
23.1)所述施压机构用于对所述连续纤维材料进行熔融施压，使纤维材料在熔融的状态下与所述样件表面粘合，增加层间结合性，从而增加打印样件的强度。
24.2)本喷头的施压机构采用热压块以及冷压块相结合的方式，在连续纤维铺放后，对材料进行温度梯度的施压处理，增加层间结合性，从而增加打印样件的强度，同时提高打印的效率。
25.3)本喷头结构采用预热块对样件表面提前加热，在纤维复合材料铺放前使样件表面融化，减少热传导的时间，从而在满足层间材料粘粘程度的前提下可提高打印速度，进而提高打印效率。
附图说明
26.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
27.图1是本实用新型实施例提供的用于打印连续纤维复合材料的喷头装置的结构示意图；
28.图2是用于打印连续纤维复合材料的喷头装置的另一角度的结构示意图；
29.图3是图2的破视图；
30.附图中各标记表示如下：
31.1-连接件、2-连续纤维材料、3-进料机构、4-施压机构、5-预热机构、6-打印样件、7-喷头机构、8-剪断机构、11-总连接件、12-z字连接件、31-从动轮、32-主动轮、33-进料电机、41-第一驱动机构、42-第一施压导轨、43-热压块、44-热压块加热棒、45-冷压块、51-弹簧、52-预热块、53-预热加热棒、71-喷头、72-喷头加热棒、81-剪断电机、82-联轴器、83-刀片连接杆、84-刀片。
具体实施方式
32.下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施方式。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
33.本发明的实施例提供一种用于打印连续纤维复合材料的喷头装置，所述喷头装置用于使连续纤维复合材料快速牢固地粘合在样件表面。
34.所述用于打印连续纤维复合材料的喷头装置包括连接件1、连续纤维材料2、进料机构3、施压机构4、预热机构5、打印样件6、喷头机构7、剪断机构8。所述连接件1包括总连接件11和z字连接件12，所述z字连接件12固定安装在总连接件11上。所述进料机构3固定安装在所述z字连接件12上，用于输送连续纤维材料。所述进料机构3用于将所述连续纤维材料2输送至所述喷头机构7，所述喷头机构7安装在所述z字连接件12上，用于将所述连续纤维材料2熔融铺放在样件6表面。所述施压机构4安装在总连接件上，所述施压机构4用于对所述连续纤维材料进行熔融施压，使纤维材料在熔融的状态下与所述样件4表面粘合。所述剪断机构8安装在所述总连接件1上，用于对所述连续纤维材料2进行剪断。
35.所述喷头装置7在进行打印时，首先通过所述进料机构3将连续纤维材料输送至所述喷头机构7，所述喷头机构7对所述连续纤维材料进行熔融，当连续纤维材料2的温度到达指定的温度熔融后，快速的将熔融的连续限位材料2铺放在样件表面。所述施压机构4对铺设在所述样件表面的连续纤维材料进行加热施压，以使所述使纤维材料2在熔融的状态下与所述样件表面粘合牢固。在所述连续纤维材料2完全与所述样件表面粘合后，再通过所述剪断机构8将所述连续纤维材料2剪断。
36.因此，本实用新型通过所述打印连续纤维复合材料2的喷头机构7对连续纤维复合材料2进行温度梯度的施压处理，增加层间结合性，从而增加打印样件的强度。
37.为了进一步提高打印的效率，以及提高打印样件的强度，所述施压机构4包括第一驱动机构41、第二驱动机构、热压块43和冷压块45，所述动力，所述第一驱动机构和第二驱动机构均固定安装在所述总连接件11上，所述热压块43固定安装所述第一驱动机构41的输出端，所述冷压块45固定安装在所述第二驱动机构的输出端，所热压块43用于所述对铺设在所述样件表面的连续纤维材料2熔融施压，使连续纤维材料2在熔融的状态下与样件表面粘合，所述冷压件45对使所粘合的连续纤维材料2合样件表面在压力状态下快速冷却。
38.所述热压块43采用电热棒44进行加热，通过调节所述热压块加热棒44的加热温度可以调节所述加热块的加热温度。所述第一驱动机构41和第二驱动机构均为驱动电机。
39.在材料铺放后，先由热压块43对材料熔融施压，使连续纤维材料2在熔融的状态下与样件表面粘合，然后在冷压块45的作用下，使材料在保持压力的情况下冷却固化，从而可增加打印样件层间结合力，且提高打印的效率。
40.所述热压块43采用热压块电热棒进行加热，通过调节所述热压块加热棒的加热温度可以调节所述加热块的加热温度，所述施压机构4还包括第一施压导轨42和第二施压导轨，所述热压块43和冷压块分别在所述第一驱动机构和第二驱动机构的驱动作用下沿所述第一施压导轨42和第二施压导轨上下移动。所述热压块43和冷压块45沿着所述第一施压导轨42和第二施压导轨上下移动以调节所述压力大小。
41.所述高效高强打印连续纤维复合材料2的喷头装置还包括预热机构5，所述预热机构5安装在所述z字连接件12上，用于对样件6的表面进行预热。本喷头装置采用预热块5对样件表面提前加热，在纤维复合材料2铺放前使样件表面融化，减少热传导的时间，从而在满足层间材料粘合程度的前提下可提高打印速度，进而提高打印效率。
42.所述预热机构5与所述z字连接件12柔性连接，所述预热机构5包括弹簧51、预热块52以及预热加热棒53，所述z字连接件12设有安装槽，所述弹簧51套设在所述安装槽内，且一端固定安装在所述z字连接件12上，另一端与所述预热块52连接，所述预热加热棒53固定安装在所述预热块52上。预热机构5与z字连接件柔性12连接，可灵活调节预热机构5的高度从而实现样件表面的预热；预热加热棒53可使预热块达到指定温度从而可快速预热。
43.所述进料机构3包括主动轮32、从动轮31和进料电机33，所述进料电机33用于驱动所述主动轮32转动，所述连续纤维材料2从所述主动轮32和从动轮31之间传送至所述喷头机构7。
44.喷头机构7包括喷头71和喷头加热棒72组成，喷头加热棒72可使喷头达到指定温度从而熔融材料，并结合预热结构5的预热作用，可快速的将连续纤维材料2铺放在样件表面。
45.所述剪断机构包括第三驱动机构、刀片连接杆83以及刀片84，所述第三驱动机构的输出端与所述刀片连接杆83连接，所述刀片84安装在所述刀片连接杆83上。
46.所述第三驱动机构包括剪断电机81和联轴器82，所述剪断电机81的输出端通过所述联轴器82与所述刀片连接杆83连接。
47.本实用新型提供的用于打印连续纤维复合材料的喷头装置，此装置采用预热以及热压与冷压相结合的打印过程，在提高连续纤维复合材料的打印效率的同时，能增加层间结合力从而提高样件强度。
48.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种用于打印连续纤维复合材料的喷头装置，其特征在于，包括：连接件，所述连接件包括总连接件和z字连接件，所述z字连接件固定安装在总连接件上；进料机构，所述进料机构固定安装在所述z字连接件上，用于输送连续纤维材料；喷头机构，所述进料机构用于将所述连续纤维材料输送至所述喷头机构，所述喷头机构安装在所述z字连接件上，用于将所述连续纤维材料熔融铺放在样件表面；施压机构，所述施压机构安装在总连接件上，所述施压机构用于对所述连续纤维材料进行熔融施压，使纤维材料在熔融的状态下与所述样件表面粘合；剪断机构，所述剪断机构安装在所述总连接件上，用于对所述连续纤维材料进行剪断。2.根据权利要求1所述的用于打印连续纤维复合材料的喷头装置，其特征在于，还包括预热机构，所述预热机构安装在所述z字连接件上，用于对样件的表面进行预热。3.根据权利要求1所述的用于打印连续纤维复合材料的喷头装置，其特征在于，所述进料机构包括主动轮、从动轮和进料电机，所述进料电机用于驱动所述主动轮转动，所述连续纤维材料从所述主动轮和从动轮之间传送至所述喷头机构。4.根据权利要求2所述的用于打印连续纤维复合材料的喷头装置，其特征在于，所述预热机构与所述z字连接件柔性连接，所述预热机构包括弹簧、预热块以及预热加热棒，所述z字连接件上设有安装槽，所述弹簧套设在所述安装槽内，且一端固定安装在所述z字连接件上，另一端与所述预热块连接，所述预热加热棒固定安装在所述预热块上。5.根据权利要求1所述的用于打印连续纤维复合材料的喷头装置，其特征在于，所述施压机构包括第一驱动机构、第二驱动机构、热压块和冷压块，所述第一驱动机构和第二驱动机构均固定安装在所述总连接件上，所述热压块固定安装所述第一驱动机构的输出端，所述冷压块固定安装在所述第二驱动机构的输出端，所热压块用于对铺设在所述样件表面的连续纤维材料熔融施压，使连续纤维材料在熔融的状态下与样件表面粘合，所述冷压块使所粘合的连续纤维材料合样件表面在压力状态下快速冷却。6.根据权利要求5所述的用于打印连续纤维复合材料的喷头装置，其特征在于，所述热压块采用热压块加热棒进行加热，通过调节所述热压块加热棒的加热温度可以调节所述热压块的加热温度，所述施压机构还包括第一施压导轨和第二施压导轨，所述热压块和冷压块分别在所述第一驱动机构和第二驱动机构的驱动作用下沿所述第一施压导轨和第二施压导轨上下移动。7.根据权利要求5所述的用于打印连续纤维复合材料的喷头装置，其特征在于，所述第一驱动机构和第二驱动机构均为驱动电机。8.根据权利要求1所述的用于打印连续纤维复合材料的喷头装置，其特征在于，所述喷头机构包括喷头和喷头加热棒组成，喷头加热棒可使喷头达到指定温度从而熔融材料，并结合预热结构的预热作用，将连续纤维材料铺放在样件表面。9.根据权利要求1所述的用于打印连续纤维复合材料的喷头装置，其特征在于，所述剪断机构包括第三驱动机构、刀片连接杆以及刀片，所述第三驱动机构的输出端与所述刀片连接杆连接，所述刀片安装在所述刀片连接杆上。10.根据权利要求9所述的用于打印连续纤维复合材料的喷头装置，其特征在于，所述第三驱动机构包括剪断电机和联轴器，所述剪断电机的输出端通过所述联轴器与所述刀片
连接杆连接。

技术总结

本实用新型涉及一种用于打印连续纤维复合材料的喷头装置，包括连接件；进料机构，所述进料机构固定安装在所述连接件上，用于输送连续纤维材料；喷头机构，所述进料机构用于将所述连续纤维材料输送至所述喷头机构，所述喷头机构安装在所述连接件上，用于将所述连续纤维材料熔融铺放在样件表面；施压机构，所述施压机构安装在连接件上，所述施压机构用于对所述连续纤维材料进行熔融施压；剪断机构，所述剪断机构安装在所述总连接件上，用于对所述连续纤维材料进行剪断。所述用于打印连续纤维复合材料的喷头装置，在提高连续纤维复合材料的打印效率的同时，能增加层间结合力从而提高样件强度。强度。强度。