【CN110001067A】一种连续纤维增强复合材料3D打印路径规划方法【专利】
连续纤维增强热固性复合材料3D打印工艺与装备项目
连续纤维增强热固性复合材料3D打印工艺与装备项目
本项目面向高性能复杂结构热固性复合材料构件在航空航天、汽车交通、机械制造等领域的迫切需求，在前期连续纤维增强热固性复合材料增材制造技术基础上，进一步开展"连续纤维增强热固性复合材料3D打印技术”的工程化装备与工艺研究。
本项目主要研究内容将困绕“连续纤维增强热固性复合材料增材制造缺陷控制”，“3D打印精度保持性”，“层间强化机制及工艺”及“低变形高效固化工艺”等方面开展，拟完成大型多自由度连续纤维增强热固性复合材料增材制造设备研制与复杂曲面3D打印路径规划算法及软件开发，实现大型高性能复杂热固性复合材料构件的高速高质量制备，突破热固性复合材料高精度高效率打印与缺陷控制的技术瓶颈,推动高性能热固性复合材料高效率高质量3D打印成型工艺与设备的工程化应用与产业化。
一种连续纤维增强复合材料三维打印成形方法[发明专利]
![一种连续纤维增强复合材料三维打印成形方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/7ddb285869dc5022abea000c.png)
专利名称：一种连续纤维增强复合材料三维打印成形方法专利类型：发明专利
发明人：单忠德,范聪泽,战丽,刘丰
申请号：CN201711345993.6
申请日：20171215
公开号：CN108248015A
公开日：
20180706
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种可实现连续纤维增强复合材料三维打印的方法，该方法中连续纤维可充分浸渍，从而提升成型件的内部界面结合质量；减少了成型件内部孔隙率，提升其力学性能。
在该方法中，将连续纤维与光敏树脂混合，置于打印喷头中充分浸润，并在纤维的拖拽下以一定速度挤出，光敏树脂遇紫外光源迅速固化凝结，沉积在加热底板上堆积成形。
通过控制连续纤维送丝、光敏树脂补液，喷头挤出等环节，可以实现任意比例连续纤维复合材料的成形。
本发明提出的方法提高了连续纤维增强复合材料的纤维/树脂界面的结合强度，改善了树脂基复合材料成型件的层间结合效果；以该方法为原理的装置可实现任意高纤维体积分数复合材料的快速、精确、低成本制造。
申请人：北京机科国创轻量化科学研究院有限公司
地址：100083 北京市海淀区学清路18号主楼3层308室
国籍：CN
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一种连续纤维增强复合材料的3D雕塑打印机结构[发明专利]
![一种连续纤维增强复合材料的3D雕塑打印机结构[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2500c306cdbff121dd36a32d7375a417866fc199.png)
专利名称：一种连续纤维增强复合材料的3D雕塑打印机结构专利类型：发明专利
发明人：谢沛芸,毕思远,邹晓枫,徐海亮,周晶
申请号：CN202111228904.6
申请日：20211021
公开号：CN113977944A
公开日：
20220128
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种连续纤维增强复合材料的3D雕塑打印机结构，包括筒体，所述筒体的下端固定连接有喷头，且筒体的上端设置有输丝管，所述筒体的外表面套接设置有防尘件，所述防尘件包括有套接安装于筒体外表面的L形板，所述L形板的前后侧下表面均设置有凸块，两个所述凸块相背的一面均转动连接有转盘一。
本发明涉及3D雕塑打印机技术领域，该连续纤维增强复合材料的3D雕塑打印机结构，通过设置防尘件，但该打印机工作完毕后，在电动推杆的作用下，能够使空心板条将喷头的下端给抵住，进而对喷头起到了防尘作用，防止外部灰尘进入到喷头的内部而使其受到污染，当需要使用喷头时，能够自动将空心板条给打开，方便打印机进行打印工作。
申请人：江苏理工学院
地址：213001 江苏省徐州市中吴大道1801号江苏理工学院
国籍：CN
代理机构：深圳紫晴专利代理事务所(普通合伙)
代理人：张世静
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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910237087.7
(22)申请日 2019.03.27
(71)申请人 北京机科国创轻量化科学研究院有
限公司
地址 100083 北京市海淀区学清路18号
(72)发明人 单忠德 闫东东 战丽 范聪泽
刘晓军
(51)Int.Cl.
B29C 64/393(2017.01)
B33Y 50/02(2015.01)
(54)发明名称一种连续纤维增强复合材料3D打印路径规划方法(57)摘要本发明涉及一种连续纤维增强复合材料3D 打印路径规划方法，属于复合材料和增材制造的交叉领域。
本发明利用有限元仿真技术模拟分析构件在载荷作用下的应力分布，根据构件应力分布方向和传递特征以及纤维连续的特点，规划连续纤维增强复合材料增材制造打印路径。
与传统路径规划方法相比，本发明提出的连续纤维增强复合材料3D打印路径规划方法可以有针对性的调整连续纤维取向，最大限度提升构件的承载能力，可以减少纤维材料的使用量，降低连续纤维增强复合材料的制造成本，实现连续纤维增强复合材料的高性能、高效率、高精度、低成本3D打印
成形。
权利要求书2页 说明书4页 附图2页CN 110001067 A 2019.07.12
C N 110001067
A
权 利 要 求 书1/2页CN 110001067 A
1.一种连续纤维增强复合材料3D打印路径规划方法，其特征在于：该方法根据目标成形构件的实际尺寸建立三维模型，经分层切片软件处理后获得构件模型的层片和轮廓信息；利用有限元软件分析构件载荷作用下内部应力传递方向和分布特征，以此为依据提取构件相关网格节点位置坐标和应力矢量；结合连续纤维在轴向上具有高强度、高模量的特性和3D打印技术特点对层片轮廓填充路径进行规划，最终获得连续纤维增强复合材料高性能、高效率3D打印成形新路径。
2.根据权利要求1所述的连续纤维增强复合材料3D打印路径规划方法，其特征在于，打印路径规划方法的具体步骤如下：
①利用计算机辅助设计(CAD)软件或三维重构软件，建立以数字模型文件为基础的连续纤维增强复合材料构件的三维模型，并将其导出为有限元软件可处理的STEP格式文件和切片软件可处理的STL格式文件备用；
②利用切片软件对步骤①中的STL格式文件进行切割分层处理，获得含有切割平面与STL模型三角面片交点坐标信息的构件单层轮廓(1)，并将层片轮廓信息导出为CLI格式文件备用；
③将步骤①中获得的STEP文件导入到有限元分析软件中，对构件进行网格划分，结合构件实际受力情况和材料属性，设置构件有限元仿真模型的边界条件并进行仿真分析，根据计算结果获得构件在载荷作用下三维模型中应力的传递特征和应力分布情况；
④提取构件网格节点坐标和主应力矢量，根据构件中应力分布情况选定轮廓线上的一个网格节点作为当前基准点P i(i＝1)并提取当前基准点的坐标，取i＝1时的基准点为初始基准点；
⑤提取当前基准点上的应力矢量，分别计算当前基准点应力矢量与相邻网格节点应力矢量构成的夹角α；当夹角α最小时，则取该相邻网格节点为下一个基准点P i(i＝i+1)，提取并保存当前基准点的坐标；当不同的网格节点与基准点P i的夹角α相同且最小时，则做过当前基准点P i且与基准点P i应力矢量方向重合的直线，取到直线距离最小的网格节点为当前基准点P i(i＝i+1)，提取并保存当前基准点的坐标；
⑥重复步骤④、⑤获得应力传递曲线上离散点(2)；采用数据拟合的方式将离散的网格节点拟合为样条曲线，将该样条曲线设置为初始基准填充路径(3)；
⑦在初始基准填充路径(3)的基础上，采用等距偏置算法，根据路径偏置距离δL和路径偏置方向D，对初始基准填充路径(3)进行偏置处理从而密化填充路径，最终剔除轮廓外路径(4)获得单层轮廓的填充路径；
⑧对CLI文件定义的所有层轮廓进行步骤⑥、⑦处理，获得模型的填充路径，提取填充路径线上的坐标信息并根据打印路径跳点最少的原则，对坐标信息重新排序，最终获得模型打印路径；
⑨综合连续纤维增强复合材料热床温度、喷头温度、打印速度、喷头直径工艺参数、纤维与基体材料配比数据以及步骤⑧中获得的打印路径，生成打印设备可以识别的G代码，并将打印路径显示于计算机屏幕上。
3.根据权利要求2所述的连续纤维增强复合材料3D打印路径规划方法，其特征在于，所述的数据拟合方式为，根据网格节点坐标通过插值拟合或者回归拟合的方式获得初始基准填充路径(3)。
2。