本技術(shù)屬于3d打印，具體涉及一種連續(xù)碳纖維的擠出機(jī)。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的飛速發(fā)展，3d打印技術(shù)作為現(xiàn)代制造業(yè)的重要一環(huán)，已經(jīng)在全球范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用和認(rèn)可。3d打印技術(shù)，又稱增材制造，通過逐層累加材料的方式構(gòu)建三維實(shí)體。目前，該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、醫(yī)療器械、建筑設(shè)計(jì)、消費(fèi)品制造等多個(gè)領(lǐng)域。

2、3d打印機(jī)的擠出原理是通過擠出機(jī)將細(xì)絲喂入加熱塊中，加熱絲熔化后，液態(tài)長絲從噴嘴孔中流出并凝固到指定位置，逐層構(gòu)建打印件。擠出機(jī)需要精確控制擠出的線材長度，是3d打印機(jī)的核心部件之一。

3、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料因其優(yōu)異的力學(xué)性能已被廣泛應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域，但由于傳統(tǒng)制造工藝的限制，復(fù)合材料依然無法應(yīng)用于一些具有復(fù)雜構(gòu)型的結(jié)構(gòu)。近年來，3d打印技術(shù)的快速發(fā)展有望實(shí)現(xiàn)復(fù)雜幾何形狀復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的有效制造，從而進(jìn)一步拓展復(fù)合材料的應(yīng)用范圍。連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料3d打印技術(shù)的成熟應(yīng)用對于中國高端裝備的制造具有重要意義。

4、目前連續(xù)纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料的3d打印設(shè)備和方案并不多見，主流的解決方案是3d打印機(jī)采用雙噴頭打印頭和雙擠出機(jī)(即傳統(tǒng)熱塑性材料擠出機(jī)和連續(xù)碳纖維線材擠出機(jī))，打印過程中需要不斷地切換噴頭才能完成同層復(fù)合材料與基體材料混合鋪設(shè)。當(dāng)由連續(xù)纖維復(fù)合材料的3d打印頭切換至基體材料打印頭時(shí)，必須切斷連續(xù)纖維絲，以便于基體打印頭進(jìn)行打印。采用此方案的現(xiàn)有技術(shù)主要存在以下幾點(diǎn)缺點(diǎn)和需要解決的問題：

5、(1)目前國內(nèi)打印連續(xù)碳纖維材料的3d打印才杠起步，使用此方案的3d打印機(jī)很少見，因此配合使用的連續(xù)碳纖維擠出機(jī)也不多見。

6、(2)連續(xù)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料絲容易斷開，不利于送料和導(dǎo)致打印容易出現(xiàn)斷層；

7、(3)由于打印過程連續(xù)纖維材料是斷斷續(xù)續(xù)供給打印的，為了使碳纖維絲與基材更好的浸漬粘結(jié)，需要對擠出長度做精準(zhǔn)控制，這就需要擠出機(jī)能很好的監(jiān)測纖維絲的擠出速率和狀況，一旦出現(xiàn)異常就影響整個(gè)打印機(jī)的質(zhì)量甚至無法使打印機(jī)無法完成打印。

8、因此，需要設(shè)計(jì)一種新型的連續(xù)碳纖維擠出機(jī)，來解決以上連續(xù)纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料的3d打印設(shè)備存在的幾點(diǎn)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種連續(xù)碳纖維的擠出機(jī)，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

2、為實(shí)現(xiàn)前述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案包括：一種連續(xù)碳纖維的擠出機(jī)，包括：

3、壓力塊，其具有空腔；

4、進(jìn)料驅(qū)動(dòng)組件，其包括位于所述空腔內(nèi)的支撐塊和安裝在所述支撐塊上的驅(qū)動(dòng)組件，所述驅(qū)動(dòng)組件包括電機(jī)和單向轉(zhuǎn)動(dòng)的滾花輪組件，所述電機(jī)安裝在所述支撐塊上，所述滾花輪組件與所述電機(jī)的電機(jī)軸連接，在所述電機(jī)的帶動(dòng)下單向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)碳纖維絲往壓力塊內(nèi)進(jìn)料；

5、速度檢測組件，其具體包括安裝于所述壓力塊上且靠近所述滾花輪組件設(shè)置的被動(dòng)輪組件和與所述被動(dòng)輪組件相連的檢測組件，進(jìn)料時(shí)，碳纖維絲自所述被動(dòng)輪組件與所述滾花輪組件之間通過，所述滾花輪組件轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)通過碳纖維絲與被動(dòng)輪組件的摩擦力，帶動(dòng)所述被動(dòng)輪組件和檢測組件跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所述檢測組件通過轉(zhuǎn)動(dòng)檢測得到所述被動(dòng)輪組件的轉(zhuǎn)速，根據(jù)所述被動(dòng)輪組件的轉(zhuǎn)速進(jìn)而得到碳纖維絲的進(jìn)料速度和電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

6、在一優(yōu)選實(shí)施例中，所述滾花輪組件包括滾花輪、單向軸承和旋轉(zhuǎn)軸套，所述單向軸承安裝于所述滾花輪內(nèi)且兩者均安裝于所述旋轉(zhuǎn)軸套上，所述旋轉(zhuǎn)軸套與所述電機(jī)軸相連接。

7、在一優(yōu)選實(shí)施例中，所述滾花輪組件還包括位于所述滾花輪內(nèi)且位于所述單向軸承兩端的兩個(gè)普通軸承。

8、在一優(yōu)選實(shí)施例中，所述被動(dòng)輪組件包括被動(dòng)輪和被動(dòng)輪軸，所述被動(dòng)輪通過軸承安裝于所述被動(dòng)輪軸上，所述被動(dòng)輪軸軸向穿過所述壓力塊。

9、在一優(yōu)選實(shí)施例中，所述檢測組件包括編碼輪、光電開關(guān)和電路板，所述編碼輪安裝于所述被動(dòng)輪軸上，隨被動(dòng)輪軸和被動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所述編碼輪上安裝有所述光電開關(guān)和電路板，所述編碼輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)觸發(fā)所述光電開關(guān)，通過所述光電開關(guān)的觸發(fā)次數(shù)獲得編碼輪的轉(zhuǎn)速，即被動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速。

10、在一優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)所述被動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速和被動(dòng)輪的半徑以及滾花輪的半徑，得到所述碳纖維絲的進(jìn)料速度和所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

11、在一優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)所述編碼輪的轉(zhuǎn)速和電機(jī)的轉(zhuǎn)速的匹配情況來判斷是否出現(xiàn)進(jìn)料打滑的情況。

12、在一優(yōu)選實(shí)施例中，所述壓力塊和支撐塊之間通過一惰輪軸活動(dòng)連接；和/或，所述壓力塊和支撐塊之間還通過彈簧彈性連接。

13、在一優(yōu)選實(shí)施例中，所述支撐塊的兩側(cè)還各設(shè)一用于給碳纖維絲起導(dǎo)向作用的限位組件，所述限位組件正對所述滾花輪組件和被動(dòng)輪組件之間的間隙處；和/或，所述限位組件包括進(jìn)料限位柱和進(jìn)料管，所述進(jìn)料限位柱安裝在所述進(jìn)料管上，所述進(jìn)料管從所述支撐塊的側(cè)邊穿過并正對所述滾花輪組件和被動(dòng)輪組件之間的間隙處。

14、在一優(yōu)選實(shí)施例中，所述擠出機(jī)通過一固定座固定到打印機(jī)上。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型的有益效果至少在于：

16、1、本實(shí)用新型提供了一種新型的應(yīng)用于3d打印機(jī)的連續(xù)碳纖維的擠出機(jī)，該擠出機(jī)能高效完成連續(xù)碳纖維復(fù)合材料絲的擠出工作。

17、2、本實(shí)用新型將擠出機(jī)設(shè)計(jì)為單向進(jìn)料，即只進(jìn)料不退料，以配合3d打印機(jī)不帶收卷功能，且因連續(xù)碳纖維絲容易斷，一旦退料很容易使纖維絲斷掉，為了避免這種情況發(fā)生，碳纖維絲就只進(jìn)不退，即實(shí)現(xiàn)了連續(xù)碳纖維擠出機(jī)只自動(dòng)進(jìn)料不自動(dòng)退料功能。

18、3、本實(shí)用新型通過增設(shè)速度檢測組件，來獲知碳纖維絲的擠出速度和電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況來調(diào)節(jié)電機(jī)速度，同時(shí)可根據(jù)電機(jī)速度和編碼輪的實(shí)際速度可得知線材是否出現(xiàn)打滑或無料的異常出現(xiàn)，很好的避免了打印機(jī)的無效工作。

19、4、本實(shí)用新型將壓力塊與支撐塊之間彈性連接，使得壓力塊具有一定的彈性，當(dāng)碳纖維絲通過時(shí)，壓力塊給予的壓力是具有一定彈性的，即壓力帶有緩沖功能，不至于因壓力太大而使碳纖維絲斷絲，從而保證整個(gè)打印機(jī)的質(zhì)量并使打印機(jī)順利完成打印。

技術(shù)特征：

1.一種連續(xù)碳纖維的擠出機(jī)，其特征在于：所述擠出機(jī)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)碳纖維的擠出機(jī)，其特征在于：所述滾花輪組件包括滾花輪、單向軸承和旋轉(zhuǎn)軸套，所述單向軸承安裝于所述滾花輪內(nèi)且兩者均安裝于所述旋轉(zhuǎn)軸套上，所述旋轉(zhuǎn)軸套與所述電機(jī)軸相連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種連續(xù)碳纖維的擠出機(jī)，其特征在于：所述滾花輪組件還包括位于所述滾花輪內(nèi)且位于所述單向軸承兩端的兩個(gè)普通軸承。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種連續(xù)碳纖維的擠出機(jī)，其特征在于：所述被動(dòng)輪組件包括被動(dòng)輪和被動(dòng)輪軸，所述被動(dòng)輪通過軸承安裝于所述被動(dòng)輪軸上，所述被動(dòng)輪軸軸向穿過所述壓力塊。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種連續(xù)碳纖維的擠出機(jī)，其特征在于：所述檢測組件包括編碼輪、光電開關(guān)和電路板，所述編碼輪安裝于所述被動(dòng)輪軸上，隨被動(dòng)輪軸和被動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所述編碼輪上安裝有所述光電開關(guān)和電路板，所述編碼輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)觸發(fā)所述光電開關(guān)，通過所述光電開關(guān)的觸發(fā)次數(shù)獲得編碼輪的轉(zhuǎn)速，即被動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種連續(xù)碳纖維的擠出機(jī)，其特征在于：根據(jù)所述被動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速和被動(dòng)輪的半徑以及滾花輪的半徑，得到所述碳纖維絲的進(jìn)料速度和所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種連續(xù)碳纖維的擠出機(jī)，其特征在于：根據(jù)所述編碼輪的轉(zhuǎn)速和電機(jī)的轉(zhuǎn)速的匹配情況來判斷是否出現(xiàn)進(jìn)料打滑的情況。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)碳纖維的擠出機(jī)，其特征在于：所述壓力塊和支撐塊之間通過一惰輪軸活動(dòng)連接；和/或，所述壓力塊和支撐塊之間還通過彈簧彈性連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)碳纖維的擠出機(jī)，其特征在于：所述支撐塊的兩側(cè)還各設(shè)一用于給碳纖維絲起導(dǎo)向作用的限位組件，所述限位組件正對所述滾花輪組件和被動(dòng)輪組件之間的間隙處；和/或，所述限位組件包括進(jìn)料限位柱和進(jìn)料管，所述進(jìn)料限位柱安裝在所述進(jìn)料管上，所述進(jìn)料管從所述支撐塊的側(cè)邊穿過并正對所述滾花輪組件和被動(dòng)輪組件之間的間隙處。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)碳纖維的擠出機(jī)，其特征在于：所述擠出機(jī)通過一固定座固定到打印機(jī)上。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種連續(xù)碳纖維的擠出機(jī)，包括壓力塊、進(jìn)料驅(qū)動(dòng)組件、速度檢測組件和固定座，進(jìn)料驅(qū)動(dòng)組件用于往壓力塊內(nèi)進(jìn)碳纖維絲，速度檢測組件用于檢測擠出機(jī)的送料情況，固定座用于將擠出機(jī)固定到3D打印機(jī)上。本技術(shù)提供了一種新型的應(yīng)用于3D打印機(jī)的連續(xù)碳纖維的擠出機(jī)，該擠出機(jī)能高效完成連續(xù)碳纖維復(fù)合材料絲的擠出工作。

技術(shù)研發(fā)人員：張永毅,李華鋒,袁昌文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西省納米技術(shù)研究院
技術(shù)研發(fā)日：20240807
技術(shù)公布日：2025/5/15