一种纤维增强复合材料多自由度3D打印机及其打印方法

摘要

一种纤维增强复合材料多自由度3D打印机及其打印方法，利用了机械手的灵活性，从而可以以任意角度和任意运动轨迹进行3D打印，其上安装的3D打印头，既能够进行高强度短纤维增强复合材料的3D打印，也可以进行连续树脂基长纤维的拼接和编织，从而制造出连续纤维增强树脂基复合材料结构体，本发明可以精确地控制3D打印过程中增强纤维在复合材料零件中纤维的取向，可以实现具有特定机械、电和热性能的具有复杂结构复合材料零件的快速制造；同时，该过程中无需预先定制模具以及预先处理过的纤维预浸带，不仅适用于大型零件的制造，也适合小型零件的大批量制造，大大地减少了制造成本和生产周期，进一步推动复合材料零件的广泛应用。

主权项

一种纤维增强复合材料多自由度3D打印机，包括3D打印头(7)，其特征在于：3D打印头(7)连接在六自由度机械手(13)上，六自由度机械手(13)和计算机(14)连接，3D打印头(7)外部设有剪切装置(18)，剪切装置(18)和计算机(14)连接，3D打印头(7)下方设有可移动工作台(1)，可移动工作台(1)通过其上的调平螺钉(2)和加热底板(3)连接，加热底板(3)上面连接有打印平台(4)；所述的3D打印头(7)包括螺杆(9)，螺杆(9)内设有中空孔道，螺杆(9)外连接有螺杆外壳(8)，螺杆(9)、螺杆外壳(8)的端头连接有喷嘴(12)，螺杆(9)的根部连接减速器(16)，减速器(16)与步进电机(15)连接，螺杆外壳(8)的根部连接有丝材导向管(6)，丝材(5)通过丝材导向管(6)的导向缠绕在螺杆(9)上，连续树脂基长纤维(10)经过张紧装置(11)张紧后，通过螺杆(9)的中空孔道，到达喷嘴(12)，螺杆外壳(8)和喷嘴(12)的连接处设有加热装置(17)。