一种3D打印用多束长束纤维加捻丝材制备装置

本发明涉及3d打印，具体涉及一种3d打印用多束长束纤维加捻丝材制备装置。

背景技术：

1、3d打印技术又名增材制造，是快速成型技术的一种，是一门综合了材料、液压、计算机、光电等多方面的前沿技术，可以方便的制造复杂的部件，应用越来越广泛，随着对产品性能要求逐渐增高，对3d打印所用丝材性能也提出了更高的要求，开发出具有更加优良性能的丝材刻不容缓。

2、目前，3d打印所用丝材多数是由单一、单束纤维组成，未进行太多的加工处理，形成的丝材与树脂、塑料、橡胶、硅胶等基材相比力学性能提升较少，无法满足工程领域对部件高性能的需求。因此，需要设计出一种3d打印用多束长束纤维加捻丝材制备装置，实现对多束纤维的加捻，有效提升纤维复合丝材的综合力学性能，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是要解决上述背景技术中的问题，而提供一种3d打印用多束长束纤维加捻丝材制备装置。

2、一种3d打印用多束长束纤维加捻丝材制备装置，包括主光轴、驱动装置、过孔滑环导电环、放线装置、单束加捻装置、旋转装置、支撑装置、收线装置、挤出装置和对中装置，主光轴设置在驱动装置上，过孔滑环导电环、放线装置、单束加捻装置、旋转装置依次设置在主光轴上，支撑装置设置在旋转装置的下方，收线装置设置在旋转装置后侧，挤出装置设置在收线装置后侧，对中装置设置在挤出装置后侧。

3、所述驱动装置包括驱动支架、轴承座、减速电机、小圆柱齿轮、大圆柱齿轮，减速电机固定在驱动支架上，减速电机转速影响主光轴的转速，主光轴转速范围为0～180转/分钟，即多束纤维复合加捻圈数范围为0～180转/分钟，轴承座固定于驱动支架顶部两侧，小圆柱齿轮与减速电机输出轴相连接，大圆柱齿轮与小圆柱齿轮相啮合，并且与两个轴承座同轴心套在主光轴上，与主光轴固定在一起。

4、所述放线装置包括纤维中心固定架、纤维光轴固定架、卧式光轴座、光轴、超薄轴承、旋转纤维架和线卷阻挡座，纤维中心支架通过螺栓连接与法兰光轴座相连接，并固定在主光轴上，纤维光轴固定架固定在纤维中心支架上，光轴通过螺纹副固定在纤维中心支架上，卧式光轴座通过螺栓连接与纤维光轴固定架相连接，固定在光轴上，旋转纤维架通过超薄轴承套在光轴上，所需进行加捻的纤维缠绕在旋转纤维架上，线圈阻挡座通过螺栓连接固定在光轴末端。

5、所述单束加捻装置包括中心固定架、第一铝合金块、第一爪型连接件和旋转单体，中心固定架通过螺栓连接与法兰光轴座相连接，固定在主光轴，第一铝合金块一端与中心固定架相连接，另一端与第一爪型连接件相连接，单束加捻装置左右两侧安装方式相同，旋转单体两端分别通过螺栓连接与左侧第一爪型连接件和右侧第一爪型连接件相连接。

6、所述旋转单体包括步进电机、前轴承座、固定前板、输入端同步轮、同步带、输出端同步轮、黄铜转轴、前卧式光轴座、旋转光轴座垫片、旋转光轴座固定座、第一点胶针头、旋转模块胶轮固定板、胶轮、第二点胶针头、旋转光轴后固定座、后卧式光轴座、黄铜从动轴、固定后板和后轴承座，步进电机固定在固定前板上，其输出轴与输入端同步轮连接，步进电机转数即单束纤维加捻圈数，范围为0～180转/分钟，前轴承座固定在固定前板上，黄铜转轴转动连接在固定前板上，输出端同步轮与黄铜转轴同心配合，通过同步带与输入端同步轮相连接，前卧式光轴座、旋转光轴座垫片和旋转光轴固定座分别与黄铜转轴同心配合，依次设置在黄铜转轴上，第一点胶针头固定在旋转光轴座固定座上，第一点胶针头头部指向胶轮所在方向，第二点胶针头固定于旋转光轴座后固定座，第二点胶针头尾部指向胶轮所在方向，旋转模块胶轮固定板连接固定在旋转光轴座固定座上，另一端连接固定在旋转光轴座后固定座上，胶轮通过螺栓连接与旋转模块胶轮固定板相连接，两个胶轮相切，黄铜从动轴与黄铜转轴位于同一轴线上，一端连接在固定后板上，后卧式光轴座与黄铜从动轴同心配合，通过螺栓连接固定在旋转光轴座后固定座上，后轴承座与黄铜从动轴同心配合，通过螺栓连接固定于固定后板上，所述固定前板和固定后板通过螺栓连接固定在中心固定架。

7、所述旋转装置包括旋转中心固定架、第二铝合金块、第二爪型连接件、玻璃导管固定座、玻璃导管和转轮加工件，旋转中心固定架与主光轴同心配合，通过法兰光轴座固定在主光轴上，所述第二爪型连接件通过第二铝合金块与旋转中心固定架相连，转轮加工件通过螺栓连接与第二爪型连接件相连接，玻璃导管固定座设置在转轮加工件上，玻璃导管通过转动连接固定在玻璃导管固定座上，一端呈水平状态，另一端指向主光轴。

8、所述支撑装置包括转轮外板连接板、前旋转外板、后旋转外板和轴承，转轮外板连接板置于水平面上，前旋转外板和后旋转外板分别固定在转轮外板连接板两侧，所述轴承均匀分布在前旋转外和后旋转外板之间。

9、所述收线装置包括漏斗和漏斗支架，漏斗通过螺栓连接固定于漏斗支架上。

10、所述对中装置包括对中装置底座、水平挡板、水平长梯形螺杆、水平短梯形螺杆、梯形螺杆配套螺母、轴承座、旋转把手、卧式光轴座、直线轴承、水平滑台、竖直长梯形螺杆、竖直短梯形螺杆、水平挡板、竖直滑台、连接铝板、对中铝板和黄铜喷嘴，对中装置底座置于水平面上，水平挡板设置于对中装置底座顶部两侧，水平长梯形螺杆通过轴承座与两侧水平挡板相连接，但有一端贯穿一侧的水平挡板，与旋转把手相连接，梯形螺杆配套螺母套在水平长梯形螺杆上，水平短梯形螺杆两端通过卧式光轴座固定于两侧水平挡板上，其上分布有两个直线轴承，水平滑台的下侧通过螺栓连接与梯形螺杆配套螺母和直线轴承进行固定，在水平滑台的上侧设置有轴承座和卧式光轴座，竖直长梯形螺杆的一端固定于水平滑台的轴承座上，另一端连接有旋转把手，在竖直长梯形螺杆上套有梯形螺杆配套螺母，竖直短梯形螺杆的一端固定于水平滑台卧式光轴座上，另一端固定在水平挡板卧式光轴座上，其螺杆上通过螺栓连接设置有直线轴承，竖直滑台通过梯形螺杆配套螺母和直线轴承进行固定，连接铝板通过螺栓连接固定于竖直滑台上，对中铝板通过螺栓连接与连接铝板相连，黄铜喷嘴设置在对中铝板上，黄铜喷嘴的直径关乎挤出的丝材直径，挤出丝材直径范围为1～4mm。

11、本发明的有益效果：

12、本发明的有益效果是：本发明实现了一种3d打印用多束长束纤维加捻丝材制备过程，操作简单，容易上手，当需要更换纤维束的时候，更换旋转纤维架即可；可以自由控制加捻纤维的数量，从单束纤维加捻到六束纤维复合加捻均可实现；同时进行单束纤维加捻和多束纤维复合加捻；可以对多种不同材料的纤维进行复合加捻；除此之外还可以通过更改添加入挤出装置的包覆基材为纤维包覆不同的外层，从而制备出由不同纤维材料组成、具有不同包覆基材、具有不同加捻圈数的3d打印丝材，为制备新型的3d打印线材提供了行之有效的新思路。

技术特征：

1.一种3d打印用多束长束纤维加捻丝材制备装置，其特征在于：包括主光轴(1)、驱动装置(2)、过孔滑环导电环(3)、放线装置(4)、单束加捻装置(5)、旋转装置(6)、支撑装置(7)、收线装置(8)、挤出装置(9)和对中装置(10)，主光轴(1)设置在驱动装置(2)上，过孔滑环导电环(3)、放线装置(4)、单束加捻装置(5)、旋转装置(6)依次设置在主光轴(1)上，支撑装置(7)设置在旋转装置(6)的下方，收线装置(8)设置在旋转装置(6)后侧，挤出装置(9)设置在收线装置(8)后侧，对中装置(10)设置在挤出装置(9)后侧。

2.根据权利要求1所述的一种3d打印用多束长束纤维加捻丝材制备装置，其特征在于：所述驱动装置(2)包括驱动支架(201)、轴承座(202)、减速电机(203)、小圆柱齿轮(204)、大圆柱齿轮(205)，减速电机(203)固定在驱动支架(201)上，减速电机(203)转速影响主光轴(1)的转速，主光轴(1)转速范围为0～180转/分钟，即多束纤维复合加捻圈数范围为0～180转/分钟，轴承座(202)固定于驱动支架(201)顶部两侧，小圆柱齿轮(204)与减速电机(203)输出轴相连接，大圆柱齿轮(205)与小圆柱齿轮(204)相啮合，并且与两个轴承座(202)同轴心套在主光轴(1)上，与主光轴(1)固定在一起。

3.根据权利要求1所述的一种3d打印用多束长束纤维加捻丝材制备装置，其特征在于：所述放线装置(4)包括纤维中心固定架(401)、纤维光轴固定架(402)、卧式光轴座(403)、光轴(404)、超薄轴承(405)、旋转纤维架(406)和线卷阻挡座(407)，纤维中心支架(401)通过螺栓连接与法兰光轴座相连接，并固定在主光轴(1)上，纤维光轴固定架(402)固定在纤维中心支架(401)上，光轴(404)通过螺纹副固定在纤维中心支架(401)上，卧式光轴座(403)通过螺栓连接与纤维光轴固定架(402)相连接，固定在光轴(404)上，旋转纤维架(406)通过超薄轴承(405)套在光轴(404)上，所需进行加捻的纤维缠绕在旋转纤维架(406)上，线圈阻挡座(407)通过螺栓连接固定在光轴(404)末端。

4.根据权利要求1所述的一种3d打印用多束长束纤维加捻丝材制备装置，其特征在于：所述单束加捻装置(5)包括中心固定架(501)、第一铝合金块(502)、第一爪型连接件(503)和旋转单体(504)，中心固定架(501)通过螺栓连接与法兰光轴座相连接，固定在主光轴(1)，第一铝合金块(502)一端与中心固定架(501)相连接，另一端与第一爪型连接件(503)相连接，单束加捻装置(5)左右两侧安装方式相同，旋转单体(504)两端分别通过螺栓连接与左侧第一爪型连接件(503)和右侧第一爪型连接件(503)相连接。

5.根据权利要求4所述的一种3d打印用多束长束纤维加捻丝材制备装置，其特征在于：所述旋转单体(504)包括步进电机(50401)、前轴承座(50402)、固定前板(50403)、输入端同步轮(50404)、同步带(50405)、输出端同步轮(50406)、黄铜转轴(50407)、前卧式光轴座(50408)、旋转光轴座垫片(50409)、旋转光轴座固定座(50410)、第一点胶针头(50411)、旋转模块胶轮固定板(50412)、胶轮(50413)、第二点胶针头(50414)、旋转光轴后固定座(50415)、后卧式光轴座(50416)、黄铜从动轴(50417)、固定后板(50418)和后轴承座(50419)，步进电机(50401)固定在固定前板(50403)上，其输出轴与输入端同步轮(50404)连接，步进电机(50401)转数即单束纤维加捻圈数，范围为0～180转/分钟，前轴承座(50402)固定在固定前板(50403)上，黄铜转轴(50407)转动连接在固定前板(50403)上，输出端同步轮(50406)与黄铜转轴(50407)同心配合，通过同步带(50405)与输入端同步轮(50404)相连接，前卧式光轴座(50408)、旋转光轴座垫片(50409)和旋转光轴固定座(50410)分别与黄铜转轴(50407)同心配合，依次设置在黄铜转轴(50407)上，第一点胶针头(50411)固定在旋转光轴座固定座(50410)上，第一点胶针头(50411)头部指向胶轮(50413)所在方向，第二点胶针头(50414)固定于旋转光轴座后固定座(50415)，第二点胶针头(50414)尾部指向胶轮(50413)所在方向，旋转模块胶轮固定板(50412)连接固定在旋转光轴座固定座(50410)上，另一端连接固定在旋转光轴座后固定座(50415)上，胶轮(50413)通过螺栓连接与旋转模块胶轮固定板(50412)相连接，两个胶轮(50413)相切，黄铜从动轴(50417)与黄铜转轴(50407)位于同一轴线上，一端连接在固定后板(50418)上，后卧式光轴座(50416)与黄铜从动轴(50417)同心配合，通过螺栓连接固定在旋转光轴座后固定座(50415)上，后轴承座(50419)与黄铜从动轴(50417)同心配合，通过螺栓连接固定于固定后板(50418)上，所述固定前板(50403)和固定后板(50418)通过螺栓连接固定在中心固定架(501)。

6.根据权利要求1所述的一种3d打印用多束长束纤维加捻丝材制备装置，其特征在于：所述旋转装置(6)包括旋转中心固定架(601)、第二铝合金块(602)、第二爪型连接件(603)、玻璃导管固定座(604)、玻璃导管(605)和转轮加工件(606)，旋转中心固定架(601)与主光轴(1)同心配合，通过法兰光轴座固定在主光轴(1)上，所述第二爪型连接件(603)通过第二铝合金块(602)与旋转中心固定架(601)相连，转轮加工件(606)通过螺栓连接与第二爪型连接件(603)相连接，玻璃导管固定座(604)设置在转轮加工件(606)上，玻璃导管(605)通过转动连接固定在玻璃导管固定座(604)上，一端呈水平状态，另一端指向主光轴(1)。

7.根据权利要求1所述的一种3d打印用多束长束纤维加捻丝材制备装置，其特征在于：所述支撑装置(7)包括转轮外板连接板(701)、前旋转外板(702)、后旋转外板(703)和轴承(704)，转轮外板连接板(701)置于水平面上，前旋转外板(702)和后旋转外板(703)分别固定在转轮外板连接板(701)两侧，所述轴承(704)均匀分布在前旋转外(703)和后旋转外板(704)之间。

8.根据权利要求1所述的一种3d打印用多束长束纤维加捻丝材制备装置，其特征在于：所述收线装置(8)包括漏斗(801)和漏斗支架(802)，漏斗(801)通过螺栓连接固定于漏斗支架(802)上。

9.根据权利要求1所述的一种3d打印用多束长束纤维加捻丝材制备装置，其特征在于：所述对中装置(10)包括对中装置底座(1001)、水平挡板(1002)、水平长梯形螺杆(1003)、水平短梯形螺杆(1004)、梯形螺杆配套螺母(1005)、轴承座(1006)、旋转把手(1007)、卧式光轴座(1008)、直线轴承(1009)、水平滑台(1010)、竖直长梯形螺杆(1011)、竖直短梯形螺杆(1012)、水平挡板(1013)、竖直滑台(1014)、连接铝板(1015)、对中铝板(1016)和黄铜喷嘴(1017)，对中装置底座(1001)置于水平面上，水平挡板(1002)设置于对中装置底座(1001)顶部两侧，水平长梯形螺杆(1003)通过轴承座(1006)与两侧水平挡板(1002)相连接，但有一端贯穿一侧的水平挡板(1002)，与旋转把手(1007)相连接，梯形螺杆配套螺母(1005)套在水平长梯形螺杆(1003)上，水平短梯形螺杆(1004)两端通过卧式光轴座(1008)固定于两侧水平挡板(1002)上，其上分布有两个直线轴承(1009)，水平滑台(1010)的下侧通过螺栓连接与梯形螺杆配套螺母(1005)和直线轴承(1009)进行固定，在水平滑台(1010)的上侧设置有轴承座(1006)和卧式光轴座(1008)，竖直长梯形螺杆(1011)的一端固定于水平滑台(1010)的轴承座(1006)上，另一端连接有旋转把手(1007)，在竖直长梯形螺杆(1011)上套有梯形螺杆配套螺母(1005)，竖直短梯形螺杆(1012)的一端固定于水平滑台(1010)卧式光轴座(1008)上，另一端固定在水平挡板(1013)卧式光轴座(1008)上，其螺杆上通过螺栓连接设置有直线轴承(1009)，竖直滑台(1014)通过梯形螺杆配套螺母(1005)和直线轴承(1009)进行固定，连接铝板(1015)通过螺栓连接固定于竖直滑台(1014)上，对中铝板(1016)通过螺栓连接与连接铝板(1015)相连，黄铜喷嘴(1017)设置在对中铝板上(1016)，黄铜喷嘴(1017)的直径关乎挤出的丝材直径，挤出丝材直径范围为1～4mm。

技术总结本发明涉及一种3D打印用多束长束纤维加捻丝材制备装置，包括主光轴以及依次安放在主光轴上的驱动装置、过孔滑环导电环、放线装置、单束加捻装置、旋转装置，还包括支撑装置、收线装置、挤出装置、对中装置，其中支撑装置设置在旋转装置的下方。本发明可以完成纤维从释放、单束纤维加捻、多束纤维复合加捻、加捻后纤维外层的包裹、制成丝材的全过程，实现不同材料纤维的单束加捻后再多束复合加捻，且纤维材料的更换操作方便，最多可以实现六束纤维的复合加捻，可以制备出由不同纤维材料组成、具有不同包覆基材、具有不同加捻圈数的3D打印丝材，有效地丰富了3D打印丝材特性，本发明用于3D打印丝材制备与应用领域。技术研发人员：林兆华,卢旭亮,梁云虹,刘畅,刘子睿,马愫倩,谢夏,夏研,陈坤志,韩志武受保护的技术使用者：吉林大学技术研发日：技术公布日：2024/6/2