供稿人:劉虎 王玲 發(fā)布日期：2018-09-04
最近特溫特大學一研究機構關于擠壓成型連續(xù)纖維的增材制造工藝取得了一定進展，并且已經(jīng)開發(fā)了一種將現(xiàn)有混合紗線轉變成聚丙烯玻璃絲材的擠壓成型工藝，開發(fā)了熔融沉積打印設備，該設備包括一種改進的沉積策略和一種新穎的低成本纖維剪斷裝置。
眾所周知，常規(guī)的擠壓成型連續(xù)纖維增強3D打印機的原理為噴頭控制樹脂材料的進給，熔融狀態(tài)的樹脂材料從噴頭出口處被擠出時會粘結纖維，從而將纖維與樹脂一同參與堆積成型。由于纖維的加入，成型件的強度能夠實現(xiàn)顯著提升，由于纖維的連續(xù)性，此種方法成型的復雜結構件質量很差。因此針對常規(guī)連續(xù)纖維增強3D打印機的這種缺陷，荷蘭特溫特大學的THJ提出了自己的解決方案。THJ首先通過加熱擠出裝置制成由樹脂包裹連續(xù)纖維的絲材，如圖1所示，其中1為用于成型紗線的黃銅模具，2為加熱設備，3為牽引電機，4要通過一個較大輪子（圖上并未畫出）用于存放預處理的紗線。
圖1 擠壓成型機制.
這樣經(jīng)過加工處理的絲材冷卻打包之后可供一般的擠壓成型3D打印設備使用。除此之外，為了解決噴頭在打印過程中改變方向時纖維出現(xiàn)的分布偏差問題，THJ還設計了絲材的自動剪斷機構，如圖2所示，其中1為纖維擠出頭，2為伺服系統(tǒng)，3為螺線管，4為刀具，5為四連桿機構，該機構的的原理總的來說就是由單獨的伺服電機通過一個四連桿機構控制剪刀的位置，剪刀的剪斷動作由螺線管控制。
圖2 自動剪斷裝置
當一層打印完成，噴頭上移但是絲材未擠出或兩條連續(xù)直線路徑的夾角小于120°或曲率半徑小于6mm時，剪斷裝置就會剪斷噴頭出口處的絲材。
自制連續(xù)纖維增強絲材與自動剪斷裝置對于FDM打印機改良以及提高連續(xù)纖維打印質量有著很好的借鑒作用和指導意義，并且將能夠極大改善由于纖維的連續(xù)性造成復雜結構件質量很差的狀況。