連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造裝置的制作方法

本發(fā)明屬于增材制造領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造裝置。

背景技術(shù)：

增材制造技術(shù)是制造業(yè)領(lǐng)域內(nèi)正在快速發(fā)展的一項新興技術(shù)，被稱為“具有第三次工業(yè)革命重要標(biāo)志意義的制造技術(shù)”，各主要發(fā)達國家將其列為戰(zhàn)略發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。目前，增材制造技術(shù)依托多個學(xué)科領(lǐng)域尖端技術(shù)，在航空航天技術(shù)、汽車家電制造生產(chǎn)、生物醫(yī)藥、食品加工等領(lǐng)域得到了一定應(yīng)用。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，增材制造三維快速成型制造技術(shù)省略了產(chǎn)品模具的加工制造，從而在時間上極大的縮短了產(chǎn)品的研制周期，提高了生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。經(jīng)濟效益與前景方面有非常大的發(fā)展?jié)摿?，根?jù)國際快速制造行業(yè)權(quán)威報告《wohlersreport2011》發(fā)布的調(diào)查結(jié)果顯示，全球3d打印產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值在1988年到2010年之間以26.2％的年均速度增長。報告預(yù)測，3d打印產(chǎn)業(yè)未來仍將會保持著較快地增長速度，到2020年，包含設(shè)備制造和服務(wù)在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值將達到52億美元。在2012年的國際新技術(shù)發(fā)展趨勢調(diào)查中，3d打印制造技術(shù)居首位。目前，現(xiàn)有的增材制造技術(shù)還面臨著諸多方面的瓶頸和探索，因此，需要進一步深入研究，擴大其應(yīng)用領(lǐng)域。

利用增材制造技術(shù)打印出的纖維增強復(fù)合材料制品，不僅具備高強度、高剛度、質(zhì)量輕等特點，而且可以控制纖維的分布方向，從而控制制品的性能。纖維增強復(fù)合材料的增材制造技術(shù)無論是在民用還是軍事上都具有重大的意義。例如，利用碳纖維復(fù)合材料制作汽車零部件，提升汽車性能并降低油耗；碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)品涵蓋航天光學(xué)遙感器的各個部位，如相機鏡筒、相機支架、遮光罩、桁架等。依靠打印材料的快速發(fā)展和增材制造技術(shù)的日益成熟，基于纖維增強復(fù)合材料的增材制造技術(shù)將會應(yīng)用到各行各業(yè)，推動制造產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

但是目前的連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造技術(shù)研究較少，尚處于研發(fā)階段，存在諸多問題。比如，樹脂無法充分進入纖維絲帶內(nèi)部，無法將各個纖維絲通過樹脂粘結(jié)在一起，從而在打印工件內(nèi)部形成空洞，嚴重降低了工件的力學(xué)性能。此外，連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造容易堵頭，從而導(dǎo)致纖維無法出絲或樹脂從噴頭內(nèi)部往外溢出。

專利號為201611004458.x的發(fā)明專利一種適用于連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造的噴頭和專利號為201611026706.0的發(fā)明專利一種適用于連續(xù)纖維增強復(fù)合材料3d打印的噴頭均公開了一種適用于連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造的噴頭，但是噴頭的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，導(dǎo)致噴頭尺寸較大，容納樹脂材料的腔體體積較大，此外內(nèi)頭出口與外頭出口之間的距離無法調(diào)節(jié)，無法控制纖維復(fù)合材料的對中性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造裝置，噴頭結(jié)構(gòu)簡單，尺寸較小，可以提高成型精度；此外，內(nèi)噴頭的出口與外噴頭的出口之間的豎直距離可調(diào)，可以控制纖維復(fù)合材料的對中性，改善成型質(zhì)量；還包括維浸潤裝置和光源，可以改善纖維與樹脂之間的界面粘結(jié)質(zhì)量，進一步提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明屬于增材制造領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造裝置，包括連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭、二維運動平臺、一維運動平臺、工作臺、擠絲機構(gòu)、控制裝置、加熱裝置和溫度監(jiān)測裝置，噴頭結(jié)構(gòu)簡單，尺寸較小，可以提高成型精度；此外，內(nèi)噴頭的出口與外噴頭的出口之間的豎直距離可調(diào)，可以控制纖維復(fù)合材料的對中性，改善成型質(zhì)量；還包括維浸潤裝置和光源，可以改善纖維與樹脂之間的界面粘結(jié)質(zhì)量，進一步提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。

連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭安裝在二維運動平臺上，連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭的下方設(shè)置有工作臺，工作臺安裝在一維運動平臺上，擠絲機構(gòu)、加熱裝置和溫度監(jiān)測裝置均安裝在連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭上并跟隨二維運動平臺運動，加熱裝置用于加熱連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭，溫度監(jiān)測裝置用于測量連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭的溫度，控制裝置控制二維運動平臺、一維運動平臺、擠絲機構(gòu)、加熱裝置和溫度監(jiān)測裝置的工作狀態(tài)。

所述連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭由外噴頭和內(nèi)噴頭組成，所述內(nèi)噴頭螺紋連接在外噴頭的內(nèi)部，所述內(nèi)噴頭的內(nèi)部設(shè)有用于穿纖維絲的內(nèi)腔ⅱ，所述外噴頭的內(nèi)部設(shè)有容納樹脂材料的內(nèi)腔ⅰ，所述內(nèi)腔ⅰ與內(nèi)腔ⅱ同軸，所述外噴頭上還設(shè)有連通內(nèi)腔ⅰ的連接孔，所述連接孔位于外噴頭的側(cè)面。

作為本技術(shù)方案的進一步優(yōu)化，本發(fā)明連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造裝置所述外噴頭的上端為圓柱體，下端為圓錐體，所述圓柱體上對稱設(shè)有兩個平面，所述連接孔位于其中一個平面上，另一個平面上設(shè)有定位孔，所述定位孔為螺紋盲孔。

作為本技術(shù)方案的進一步優(yōu)化，本發(fā)明連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造裝置所述內(nèi)噴頭為圓柱體，內(nèi)噴頭的上端直徑大于下端直徑，內(nèi)噴頭的上端設(shè)有擰緊頭，所述擰緊頭的下端設(shè)置有擋塊，所述內(nèi)腔ⅱ貫穿內(nèi)噴頭并與內(nèi)噴頭同軸，所述內(nèi)腔ⅱ為兩個圓柱形腔體組成，上端圓柱形腔體的直徑大于下端圓柱形腔體的直徑，兩個圓柱形腔體的連接處為弧形過渡。

作為本技術(shù)方案的進一步優(yōu)化，本發(fā)明連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造裝置所述內(nèi)噴頭由上噴頭和下噴頭組成，所述上噴頭和下噴頭螺紋連接，所述上噴頭的內(nèi)部設(shè)有貫穿上噴頭的圓柱通孔ⅰ，所述圓柱通孔ⅰ與上噴頭同軸，所述下噴頭的內(nèi)部設(shè)有貫穿下噴頭的圓柱通孔ⅱ，所述圓柱通孔ⅱ與下噴頭同軸，所述圓柱通孔ⅰ與圓柱通孔ⅱ同軸，所述圓柱通孔ⅰ的直徑大于圓柱通孔ⅱ的直徑。

作為本技術(shù)方案的進一步優(yōu)化，本發(fā)明連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造裝置所述圓柱通孔ⅰ與圓柱通孔ⅱ通過過渡弧形段連接，所述過渡弧形段為光滑弧面。

作為本技術(shù)方案的進一步優(yōu)化，本發(fā)明連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造裝置所述內(nèi)噴頭的出口位于外噴頭之內(nèi)，所述內(nèi)噴頭的出口與外噴頭的出口之間的豎直距離為1-6mm，所述外噴頭和內(nèi)噴頭之間設(shè)置有彈性墊片。

作為本技術(shù)方案的進一步優(yōu)化，本發(fā)明連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造裝置還包括纖維浸潤裝置和光源，所述纖維浸潤裝置中裝有光敏樹脂，所述纖維浸潤裝置用于將光敏樹脂滲入纖維束內(nèi)部，所述光源為紫外激光器，波長350nm，輸出功率應(yīng)為0-200mw可調(diào)。

作為本技術(shù)方案的進一步優(yōu)化，本發(fā)明連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造裝置所述的纖維浸潤裝置為長方體，纖維浸潤裝置的內(nèi)部設(shè)置有腔體，腔體內(nèi)部裝有光敏樹脂，腔體的內(nèi)部還設(shè)置有多個高低不同的張緊柱，所述張緊柱均位于光敏樹脂內(nèi)，所述纖維浸潤裝置的一側(cè)連接有擠出頭，擠出頭上設(shè)置有連通腔體內(nèi)部的拉出通孔。

本發(fā)明連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭及打印機的有益效果為：

1.樹脂進口位于外噴頭的側(cè)面，而不是外噴頭的上端，可以有效減小外噴頭的直徑，從而縮小噴頭的尺寸，降低噴頭的質(zhì)量，提高成型精度。

2.噴頭僅由外噴頭和內(nèi)噴頭組成，噴頭結(jié)構(gòu)簡單，易于加工并且尺寸較小。

3.內(nèi)噴頭的出口與外噴頭的出口之間的豎直距離可調(diào)，可以控制纖維復(fù)合材料的對中性，改善成型質(zhì)量。

4.外噴頭和內(nèi)噴頭通過螺紋連接，便于拆卸，易于清理堵頭。

5.噴頭整體尺寸較小，從而減小了容納樹脂材料的腔體體積，不僅可以縮短加熱時間還可以防止樹脂過多溢出。

6.包括維浸潤裝置和光源，可以改善纖維與樹脂之間的界面粘結(jié)質(zhì)量，進一步提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方法對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

圖1為本發(fā)明連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造裝置中連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭的主視圖。

圖3為連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭的左視圖。

圖4為連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭的仰視圖。

圖5為連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭的俯視圖。

圖6為圖2中a-a向剖視圖。

圖7為內(nèi)殼2的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為打印的纖維樹脂復(fù)合材料的微觀形貌圖。

圖9為內(nèi)噴頭出口與外噴頭出口之間的豎直距離對纖維復(fù)合材料纖維對中性的影響規(guī)律。

圖10為含有纖維浸潤裝置和光源的連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11為纖維浸潤裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12為圖11的立體示意圖。

圖13為加入光敏樹脂后打印樣件力學(xué)性能的對比圖。

圖中：外噴頭1；連接孔1-1；定位孔1-2；內(nèi)腔ⅰ1-3；內(nèi)噴頭2；擰緊頭2-1；擋塊2-2；內(nèi)腔ⅱ2-3；上噴頭21；圓柱通孔ⅰ211；擋塊ⅰ212；過渡弧形段213；下噴頭22；圓柱通孔ⅱ221；纖維浸潤裝置3；腔體3-1；擠出頭3-2；拉出通孔3-2-1；張緊柱3-3；光源4。

具體實施方式

具體實施方式一：

下面結(jié)合圖1-13說明本實施方式，本發(fā)明屬于增材制造領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭，包括連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭、二維運動平臺、一維運動平臺、工作臺、擠絲機構(gòu)、控制裝置、加熱裝置和溫度監(jiān)測裝置，噴頭結(jié)構(gòu)簡單，尺寸較小，可以提高成型精度；此外，內(nèi)噴頭的出口與外噴頭的出口之間的豎直距離可調(diào)，可以控制纖維復(fù)合材料的對中性，改善成型質(zhì)量；還包括維浸潤裝置和光源，可以改善纖維與樹脂之間的界面粘結(jié)質(zhì)量，進一步提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。

連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭安裝在二維運動平臺上，連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭的下方設(shè)置有工作臺，工作臺安裝在一維運動平臺上，擠絲機構(gòu)、加熱裝置和溫度監(jiān)測裝置均安裝在連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭上并跟隨二維運動平臺運動，加熱裝置用于加熱連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭，溫度監(jiān)測裝置用于測量連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭的溫度，控制裝置控制二維運動平臺、一維運動平臺、擠絲機構(gòu)、加熱裝置和溫度監(jiān)測裝置的工作狀態(tài)。連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭由外噴頭1和內(nèi)噴頭2組成。其中二維運動平臺、一維運動平臺、工作臺、擠絲機構(gòu)、控制裝置、加熱裝置和溫度監(jiān)測裝置均為現(xiàn)有熔融沉積成型3d打印機的零部件，可以直接選購。本發(fā)明就是在現(xiàn)有熔融沉積成型3d打印機的基礎(chǔ)上直接更換了打印頭，用自行設(shè)計的連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭代替了熔融沉積成型3d打印機上的打印頭。

所述內(nèi)噴頭2螺紋連接在外噴頭1的內(nèi)部，所述內(nèi)噴頭2的內(nèi)部設(shè)有用于穿纖維絲的內(nèi)腔ⅱ2-3，所述外噴頭1的內(nèi)部設(shè)有容納樹脂材料的內(nèi)腔ⅰ1-3，所述內(nèi)腔ⅰ1-3與內(nèi)腔ⅱ2-3同軸，所述外噴頭1上還設(shè)有連通內(nèi)腔ⅰ1-3的連接孔1-1，所述連接孔1-1位于外噴頭1的側(cè)面。外噴頭1與內(nèi)噴頭2之間通過螺紋連接，可以方便噴頭拆卸，當(dāng)噴頭堵塞時便于快速清理。內(nèi)腔ⅱ2-3位于噴頭內(nèi)部，用于穿過連續(xù)纖維絲，樹脂材料通過連接孔1-1進入內(nèi)腔ⅰ1-3，當(dāng)樹脂熔化后會被不斷進入的樹脂材料擠出并包裹在連續(xù)纖維絲的四周，并帶動纖維絲不斷穿出。內(nèi)腔ⅰ1-3與內(nèi)腔ⅱ2-3同軸可以保證纖維絲位于樹脂的中心。連接孔1-1位于外噴頭1的側(cè)面，而不是位于外噴頭1的上端可以有效減小外噴頭1的直徑，從而縮小噴頭的尺寸，降低噴頭的質(zhì)量，噴頭的質(zhì)量越輕，成型精度越高。

具體實施方式二：

下面結(jié)合圖1-12說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，所述外噴頭1的上端為圓柱體，下端為圓錐體，所述圓柱體上對稱設(shè)有兩個平面，所述連接孔1-1位于其中一個平面上，另一個平面上設(shè)有定位孔1-2，所述定位孔1-2為螺紋盲孔。對稱設(shè)置的兩個平面便于外噴頭1與導(dǎo)熱塊固定，也便于加工連接孔1-1和定位孔1-2。連接孔1-1為設(shè)有內(nèi)螺紋的通孔，用于連接喉管。定位孔1-2用于與導(dǎo)熱塊上的孔配合，從而通過螺釘將導(dǎo)熱塊與定位孔1-2固定連接，使得外噴頭1與導(dǎo)熱塊固定連接在一起，防止外噴頭1移動。

具體實施方式三：

下面結(jié)合圖1-13說明本實施方式，本實施方式對實施方式一或二作進一步說明，所述內(nèi)噴頭2為圓柱體，內(nèi)噴頭2的上端直徑大于下端直徑，內(nèi)噴頭2的上端設(shè)有擰緊頭2-1，所述擰緊頭2-1的下端設(shè)置有擋塊2-2，所述內(nèi)腔ⅱ2-3貫穿內(nèi)噴頭2并與內(nèi)噴頭2同軸，所述內(nèi)腔ⅱ2-3為兩個圓柱形腔體組成，上端圓柱形腔體的直徑大于下端圓柱形腔體的直徑，兩個圓柱形腔體的連接處為弧形過渡。擰緊頭2-1便于扳手等工具旋轉(zhuǎn)內(nèi)噴頭2，可以使得內(nèi)噴頭2與外噴頭1緊密連接，從而防止樹脂從內(nèi)噴頭2與外噴頭1連接的縫隙中溢出。擋塊2-2便于在外噴頭1與內(nèi)噴頭2之間放置彈性墊片。內(nèi)腔ⅱ2-3的上端圓柱形腔體的直徑大于下端圓柱形腔體的直徑，便于纖維絲穿入。由于纖維絲是多根細絲組成的纖維束，如果上端直徑太小不便于纖維絲穿入，如果下端直徑太大，纖維絲容易分散。兩個圓柱形腔體的連接處為弧形過渡，便于纖維絲穿入。

具體實施方式四：

下面結(jié)合圖1-13說明本實施方式，本實施方式對實施方式一或二作進一步說明，所述內(nèi)噴頭2由上噴頭21和下噴頭22組成，所述上噴頭21和下噴頭22螺紋連接，所述上噴頭21的內(nèi)部設(shè)有貫穿上噴頭21的圓柱通孔ⅰ211，所述圓柱通孔ⅰ211與上噴頭21同軸，所述下噴頭22的內(nèi)部設(shè)有貫穿下噴頭22的圓柱通孔ⅱ221，所述圓柱通孔ⅱ221與下噴頭22同軸，所述圓柱通孔ⅰ211與圓柱通孔ⅱ221同軸，所述圓柱通孔ⅰ211的直徑大于圓柱通孔ⅱ221的直徑。在打印的過程中，長時間穿入纖維絲會發(fā)生纖維絲堵頭的情況，而堵頭均是發(fā)生在直徑較小的內(nèi)噴頭2出口。圓柱通孔ⅰ211和圓柱通孔ⅱ221用于穿纖維絲，由于纖維絲是多根細絲組成的纖維束，如果圓柱通孔ⅰ211的直徑太小不便于纖維絲穿入，如果圓柱通孔ⅱ221的直徑太大，纖維絲容易分散。圓柱通孔ⅰ211和圓柱通孔ⅱ221形成的腔體與內(nèi)噴頭2同軸可以有效保證纖維絲位于正中心。由于內(nèi)噴頭2較長，如果內(nèi)部出口發(fā)生堵塞不容易清理，而且內(nèi)噴頭2分成上噴頭21和下噴頭22，當(dāng)堵塞時擰下下噴頭22便可以進行快速清理。

具體實施方式五：

下面結(jié)合圖1-13說明本實施方式，本實施方式對實施方式四作進一步說明，所述圓柱通孔ⅰ211與圓柱通孔ⅱ221通過過渡弧形段213連接，所述過渡弧形段213為光滑弧面，從而便于纖維絲穿入，減小纖維絲拉出時所受到的摩擦阻力，從而可以提高纖維復(fù)合材料的對中性。

具體實施方式六：

下面結(jié)合圖1-13說明本實施方式，本實施方式對實施方式一至五作進一步說明，所述內(nèi)噴頭2的出口位于外噴頭1之內(nèi)，所述內(nèi)噴頭2的出口與外噴頭1的出口之間的豎直距離為1-6mm，所述外噴頭1和內(nèi)噴頭2之間設(shè)置有彈性墊片。如圖8所示，纖維正常是位于噴頭的中心位置，打印出的纖維復(fù)合材料中纖維絲應(yīng)當(dāng)位于樹脂的中間位置，而圖中纖維并不是位于樹脂的正中間，lb是明顯大于la的，這種纖維對中性較差會影響纖維復(fù)合材料的成型質(zhì)量。內(nèi)噴頭2的出口與外噴頭1的出口之間的豎直距離過小，會出現(xiàn)纖維絲被拉斷的現(xiàn)象，其原因在于內(nèi)噴頭2與工作臺之間的距離較小，內(nèi)噴頭2會擠壓住纖維絲，而噴頭在打印過程中需要不斷移動，從而纖維絲也是不斷從噴頭內(nèi)拉出的，所受擠壓力過大，纖維絲便會被拉斷。當(dāng)內(nèi)噴頭2的出口與外噴頭1的出口之間的豎直距離過大時，纖維復(fù)合材料的對中性較差，纖維會從樹脂中被拉出，導(dǎo)致成型工件失效。從圖9中可以看出，隨著內(nèi)噴頭2的出口與外噴頭1的出口之間的豎直距離增大，纖維對中性的值增大，纖維對中性變差。外噴頭1和內(nèi)噴頭2之間設(shè)置有彈性墊片，可以實現(xiàn)內(nèi)噴頭2的出口與外噴頭1的出口之間的豎直距離的調(diào)節(jié)，并且不影響外噴頭1和內(nèi)噴頭2之間螺紋連接的緊密性。

具體實施方式七：

下面結(jié)合圖1-13說明本實施方式，本實施方式對實施方式一至五作進一步說明，所述的連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造裝置還包括纖維浸潤裝置3和光源4，所述纖維浸潤裝置3中裝有光敏樹脂，所述纖維浸潤裝置3用于將光敏樹脂滲入纖維束內(nèi)部，所述光源4為紫外激光器，波長350nm，輸出功率應(yīng)為0-200mw可調(diào)。纖維浸潤裝置3用于將光敏樹脂滲入到連續(xù)纖維絲的內(nèi)部，使得纖維絲之間均浸潤有光敏樹脂。待樹脂與纖維絲和光敏樹脂的復(fù)合材料打印到工作臺上后，光源4照射已打印的工件，使得包裹在樹脂內(nèi)部并粘結(jié)在纖維絲之間的光敏樹脂固化。影響纖維與樹脂界面粘結(jié)質(zhì)量的因素主要是纖維與樹脂的接觸面積。

表面浸過光敏樹脂的連續(xù)纖維絲在連續(xù)纖維增強復(fù)合材料增材制造噴頭中樹脂的擠壓下會進一步滲入纖維絲之間的縫隙中，從而使得連續(xù)纖維絲與光敏樹脂的接觸面積進一步增大。光敏樹脂在紫外光的照射下發(fā)生光固化反應(yīng)，環(huán)氧樹脂和丙烯酸樹脂發(fā)生聚合交聯(lián)形成聚合物，與此同時，纖維表面的某些官能團與樹脂基團的官能團之間也會形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵連接，靠主價鍵力作用將光敏樹脂和連續(xù)纖維緊密結(jié)合起來，形成穩(wěn)定的界面相。樹脂的熱容較大，光敏樹脂的固化先行完成，形成附著于連續(xù)纖維絲絲的連續(xù)相。樹脂隨后固化，兩種樹脂的聚合物鏈在界面處形成半互穿的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。樹脂與光敏樹脂的界面作用機制主要為兩相之間的摩擦嚙合。

經(jīng)過光敏樹脂改性的連續(xù)纖維增強復(fù)合材料存在兩個界面：光敏樹脂與連續(xù)纖維界面和樹脂與光敏樹脂界面。光敏樹脂與連續(xù)纖維的界面由于增大了兩相的接觸面積，因此界面粘結(jié)質(zhì)量比樹脂與連續(xù)纖維界面有改善。而樹脂與光敏樹脂界面是一個樹脂共混界面，具有較高的界面結(jié)合強度。因此，光敏樹脂改性纖維增強樹脂復(fù)合材料較未改性復(fù)合材料具有更好的界面性能和機械性能，從而進一步改善了纖維與樹脂之間的界面粘結(jié)質(zhì)量，提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能。為了論證方案可行性，如圖13所示，選擇了五種不同參數(shù)打印了多組工件進行拉伸測試，測得的拉伸強度均有30％左右的提升。

此外，限制于目前光敏樹脂材料在高溫下可能發(fā)生蒸發(fā)，因此可以使用低溫熔化的pcl樹脂，待日后光敏樹脂的性能得到改善，可以適用高溫樹脂。

具體實施方式八：

下面結(jié)合圖1-13說明本實施方式，本實施方式對實施方式七作進一步說明，所述纖維浸潤裝置3為長方體，纖維浸潤裝置3的內(nèi)部設(shè)置有腔體3-1，腔體3-1內(nèi)部裝有光敏樹脂，腔體3-1的內(nèi)部還設(shè)置有多個高低不同的張緊柱3-3，所述張緊柱3-3均位于光敏樹脂內(nèi)，所述纖維浸潤裝置3的一側(cè)連接有擠出頭3-2，擠出頭3-2上設(shè)置有連通腔體3-1內(nèi)部的拉出通孔3-2-1。張緊柱3-3可以改善光敏樹脂與連續(xù)纖維絲之間的浸潤程度，擠出頭3-2可以使得浸潤有光敏樹脂的連續(xù)纖維絲聚合到一起。

工作原理：在打印之前，向內(nèi)噴頭2內(nèi)的內(nèi)腔ⅱ2-3中或圓柱通孔ⅰ211與圓柱通孔ⅱ221所形成的腔體中先穿入連續(xù)纖維絲，連續(xù)纖維絲從外噴頭1的出口穿出。通過外噴頭1的連接孔1-1向內(nèi)腔ⅰ1-3不斷送入樹脂材料，樹脂材料可以是pla樹脂、abs樹脂、pcl樹脂等，樹脂材料熔化后從內(nèi)腔ⅰ1-3的出口擠出，擠出的過程中樹脂材料會包裹在連續(xù)纖維的四周，形成圓柱狀的纖維樹脂復(fù)合材料并粘結(jié)在工作臺上，通過工作臺和噴頭的不斷移動實現(xiàn)增材制造打印工件。

需要改善纖維與樹脂界面粘結(jié)質(zhì)量時，先將連續(xù)纖維絲通過纖維浸潤裝置3浸潤后再送入腔體中，因此連續(xù)纖維絲之間會浸潤有光敏樹脂，擠出的過程中樹脂材料包裹在連續(xù)纖維的四周，同時將光敏樹脂包裹在樹脂材料內(nèi)部。待纖維、光敏樹脂和熔融樹脂所形成的復(fù)合材料粘結(jié)在工作臺上時，用紫外激光器照射已經(jīng)打印的工件，使得包裹在樹脂內(nèi)部并粘結(jié)在纖維絲之間的光敏樹脂固化。從而改善纖維與樹脂之間的界面粘結(jié)質(zhì)量，提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。

當(dāng)然，上述說明并非對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也屬于本發(fā)明的保護范圍。