一种热塑性材料自动铺放与熔融沉积复合工艺的制作方法

本发明涉及热塑性材料加工，具体为一种热塑性材料自动铺放与熔融沉积复合工艺。

背景技术：

1、复合材料作为高性能结构材料具有轻质高强的优点，可以用于集成和制造大规模的整体组件。随着制造和加工技术的发展，该类材料的应用逐渐由航空航天领域扩展到其他行业，如汽车、公共交通、生物医学、海洋、电子和民用基础设施等；

2、传统上，复合材料的成型工艺包括手糊成型、模压成型、缠绕成型、拉挤成型、热压罐成型、树脂传递模塑等，复合材料结构件一直存在的问题是生产效率较低，限制了产量，其原因是成型过程中的手工铺层过程是劳动密集型工作，需要耗费大量时间和人力成本，另外，通常针对普通热固性复合材料的热压罐工艺需要较长固化和后处理时间；

3、然而，现有工艺技术制备的热塑性材料仍存在一些缺陷：

4、现有的热塑性材料制备一般采用铺放和熔融沉积复合工艺，在熔融沉积复合的过程中，不便在胚状材料的表面制成多层薄片层，从而导致制备的热塑性材料的抗冲击性能和抗损伤性能较差，同时，现有的工艺技术不便对热塑性材料进行后处理，从而导致热塑性材料的表面较为粗糙，不利于后续的精加工，进而使得制备的热塑性材料的使用范围受限；

5、针对上述问题，发明人提出一种热塑性材料自动铺放与熔融沉积复合工艺用于解决上述问题。

技术实现思路

1、为了解决上述的问题；本发明的目的在于提供一种热塑性材料自动铺放与熔融沉积复合工艺。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种热塑性材料自动铺放与熔融沉积复合工艺，包括以下步骤：

3、s1、基材铺开

4、首先将基材铺开，并确保基材的表面平整；

5、s2、单向预浸带的铺设

6、然后通过送料设备将单向预浸带向下铺设在基材的上表面，使单向预浸带与基材贴合；

7、s3、单向预浸带与基材的粘接

8、当单向预浸带和基材的表面接触时，使用加热设备对单向预浸带进行加热，然后通过压紧装置将熔化的单向预浸带及基材的表面相互压紧，实现粘结，得到自动铺放成型的目标部件胚状材料；

9、s4、加热

10、将s3中得到的目标部件胚状材料进行加热，提高目标部件胚状材料的表面温度；

11、s5、熔融沉积复合

12、根据熔融沉积路径，通过供丝设备将预浸丝材送至供丝设备的喷头，并在喷头中将预浸丝材加热熔化成半液态，然后将半液态丝材打印至加热后的目标部件胚状材料的表面，快速冷却后，在目标部件胚状材料的表面形成一层薄片层，然后根据上述步骤，在目标部件胚状材料的表面打印制成多层薄片层，冷却后即形成热塑性材料。

13、优选地，所述单向预浸带和预浸丝材均为相同的热塑性材料。

14、优选地，在s1和s5中，所述单向预浸带的宽度为6.35~25.4mm，所述预浸丝材的直径为1.5~1.85mm。

15、优选地，在s2中，所述单向预浸带向下铺设的速度为60~90mm/s，所述单向预浸带向下铺设的预紧力为35n~50n。

16、优选地，在s5中，所述半液态丝材打印的速度18~25mm/s。

17、优选地，在s5中，所述供丝设备采用双喷头，其中一个喷头用于沉积原型预浸丝材，另一个喷头用于沉积支撑预浸丝材，在上层薄片层与当前薄片层之间提供定位和支撑。

18、优选地，在s5中，所述打印制成的薄片层为5~8层。

19、优选地，在s5中，对冷却后即形成热塑性材料进行后处理，所述后处理的具体步骤如下：

20、a：在热塑性材料的表面涂覆一层增强剂，使后续表面处理有一个坚强的基底；

21、b：通过涂覆的方式，填充热塑性材料表面的微细丝材间隙；

22、c：通过水磨砂纸对热塑性材料进行打磨，打磨热塑性材料至表面无明显划痕；

23、d：将打磨后的热塑性材料放在烘箱内去除水分，然后用硝基底漆喷涂至热塑性材料的表面。

24、优选地，所述水磨砂纸的目数为500~1000目。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

26、1、本发明中，通过在熔融沉积复合的工艺中在目标部件胚状材料的表面打印制成多层薄片层，使得制备的热塑性材料具备优异的抗冲击性能和抗损伤性能，从而提高热塑性材料的整体强度；

27、2、本发明中，通过对制备得到的热塑性材料进行后处理，降低热塑性材料表面的粗糙度，从而便于后续对热塑性材料直接进行打磨抛光等精加工，可广泛应用于不同部件材料的生产。

技术特征：

1.一种热塑性材料自动铺放与熔融沉积复合工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种热塑性材料自动铺放与熔融沉积复合工艺，其特征在于，所述单向预浸带和预浸丝材均为相同的热塑性材料。

3.如权利要求1所述的一种热塑性材料自动铺放与熔融沉积复合工艺，其特征在于，在s1和s5中，所述单向预浸带的宽度为6.35~25.4mm，所述预浸丝材的直径为1.5~1.85mm。

4.如权利要求1所述的一种热塑性材料自动铺放与熔融沉积复合工艺，其特征在于，在s2中，所述单向预浸带向下铺设的速度为60~90mm/s，所述单向预浸带向下铺设的预紧力为35n~50n。

5.如权利要求1所述的一种热塑性材料自动铺放与熔融沉积复合工艺，其特征在于，在s5中，所述半液态丝材打印的速度18~25mm/s。

6.如权利要求1所述的一种热塑性材料自动铺放与熔融沉积复合工艺，其特征在于，在s5中，所述供丝设备采用双喷头，其中一个喷头用于沉积原型预浸丝材，另一个喷头用于沉积支撑预浸丝材，在上层薄片层与当前薄片层之间提供定位和支撑。

7.如权利要求1所述的一种热塑性材料自动铺放与熔融沉积复合工艺，其特征在于，在s5中，所述打印制成的薄片层为5~8层。

8.如权利要求1所述的一种热塑性材料自动铺放与熔融沉积复合工艺，其特征在于，在s5中，对冷却后即形成热塑性材料进行后处理，所述后处理的具体步骤如下：

9.如权利要求8所述的一种热塑性材料自动铺放与熔融沉积复合工艺，其特征在于，所述水磨砂纸的目数为500~1000目。

技术总结
本发明公开一种热塑性材料自动铺放与熔融沉积复合工艺，涉及热塑性材料加工技术领域；而本发明包括S1、基材铺开、S2、单向预浸带的铺设、S3、单向预浸带与基材的粘接、S4、加热、S5、熔融沉积复合；本发明中，通过在熔融沉积复合的工艺中在目标部件胚状材料的表面打印制成多层薄片层，使得制备的热塑性材料具备优异的抗冲击性能和抗损伤性能，从而提高热塑性材料的整体强度，通过对制备得到的热塑性材料进行后处理，降低热塑性材料表面的粗糙度，从而便于后续对热塑性材料直接进行打磨抛光等精加工，可广泛应用于不同部件材料的生产。

技术研发人员：陆卫忠,洪卫萍
受保护的技术使用者：南通市通州区创博塑料制品有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5