科创中国

近年来，3D打印发展迅速，在模具制造、航天航空、汽车、家电、医学等领域得到广泛应用。其中，熔融沉积造型技术(FDM)又以操作简单、成型速度快等特点应用最为广泛。但受到材料性能限值，传统FDM 3D打印制件往往力学性能较差，多用于产品设计后的模型试制阶段，而非正式工业应用。在FDM 3D打印技术基础上发展出连续纤维增强复合材料3D打印技术，通过在打印件内部嵌入连续纤维丝，可以有效弥补FDM打印件机械性能差、无法承受过大载荷的缺点，目前国外已有相关打印设备，但国内市场尚无可用于连续纤维增强复合材料的3D打印设备。

针对以上现状，自主研发了连续纤维增强复合材料3D打印机，实现了纤维增强复合材料制备。图1-a为本设备连续纤维增强复合材料打印原理图，纤维复合材料与基体热塑材料分别采用不同的打印头进行打印，打印铺设纤维丝时，将纤维丝外层的高分子热塑材料加热熔融，然后将纤维丝及熔融的热塑材料一同喷出，当需要铺设基体热塑材料时，将复合材料丝切断，切换打印头打印基体材料。图1-b为3D打印机样机，对纤维打印头进行设计，有效避免铺设纤维过程中的堵头现象，纤维丝采用近程切断，可打印小型复合材料构件。