毕业答辩-3D打印用复合材料丝材制备装置设计

3D打印用复合材料丝材制备装置设计答

辩

人：班

级：机械L173指导老师：答辩提纲1.设计背景及意义2.设计内容3.主要结论及创新点4.致谢1.设计背景及意义：

1.该装置可以实现连续纤维和树脂基体的可控配比输入、实时熔覆复合、高效固化成丝，所制备丝材可直接用于3D打印工艺，解决复合材料3D打印过程中的技术难题。

2.现有复合材料零件成形工艺过程复杂、手工和半自动工艺较多、模具开发周期长、制造成本高。

3.采用3D打印技术可以实现具有复杂结构复合材料零件的自动化、高效率、低成本制造。

4.复合材料3D打印工艺过程复杂，存在较多技术难题：①基体材料与纤维成分比例的实时调控；②基体材料对于纤维的有效包覆；③复合材料经由打印喷头的顺利挤出。2.设计内容：整体装置及工艺流程原材料破碎颗粒料落料及输送颗粒螺杆输送及加热熔化复合材料丝材制备工艺流程连续纤维输送熔融基体与连续纤维复合并挤出复合丝材冷却及收集梯子关键部件原材料破碎装置：该装置由三相异步电动机、破碎箱体、双破碎齿等组成，使用过程中由电机带动双破碎齿高速对向旋转，可以将放入的块状或棒状原材料充分、高效粉碎成所需粒料。基体材料与连续纤维熔融复合挤出装置：该装置由三相异步电动机、送料螺杆、加热装置、陶瓷隔热套、纤维输送装置、挤出喷头等组成，可以将送入的基体材料高效加热熔化，然后与连续纤维进行实时可控复合并高效冷却固化成丝。3.主要结论及创新点：主要结论：本毕业设计设计出一种3D打印用复合材料丝材制备装置，该装置的主要技术指标如下：①可实现ABS、PLA、PEEK等基体材料的高效熔化，以及与连续纤维的实时可控复合、高效冷却固化成丝；②熔融复合挤出装置内腔最高加热温度可达500℃；③可制备复合材料丝材直径为1.75mm，制丝速度最高可达50mm/s。创新点：创新性设计出一套3D打印用复合材料丝材制备装置，该装置可以实现基体材料与连续纤维的可控配比输入，实时熔融复合，高效固化成丝，为适用于航空航天等领域中复合材料零件的3D打印工艺提供高性能原材料支撑。4.致谢敬请各位专家领导批评指正！谢谢

毕业答辩教师提问环节1课题需求分析：该课题所研发设备用户的具体需求，用数据说明？3D打印常用的就是熔融沉积成型(FDM)，但此有一个缺点：难以实现连续纤维和树脂基体的可控配比输入、实时熔覆复合、高效固化成丝，所制备丝材不可以直接用于3D打印工艺，难以解决复合材料3D打印过程中的技术难题。因此本课题将以此为目的对此进行研究以及解决此类难题。市场常用装置为下图所示，本课题所研发设备完全解决以上难题，所制出的丝材可以直接用于3D打印，不用担心以上难题。

2总体结构方案设计：分为几大部件，分别对应何种功能？四大部件：物料破碎装置、粒料输送装置、粒料加热熔融装置、丝材输入与收集装置

物料破碎装置：装置内有破碎齿以及中心转轴来连接电机从而带动破碎齿将物料打碎从而向下传送给粒料输送装置进行接下来的输送与熔融。破碎支撑体具备破碎空腔，破碎空腔设有供给口，破碎用齿设置在破碎空腔内。

粒料输送装置：装置上方放置方形漏斗使用螺栓螺母进行固定，装置由推动螺杆、粒料输送筒、输送漏斗三方构成，推动螺杆连接电机进行运转以推动破碎的物料到下一装置内进行工作，底部略微宽厚以方便更好的固定，以防止在设备工作的时候因底部接触面积的原因造成不可弥补的意外。

粒料加热熔融装置：螺杆挤出喷头一般是电机，螺杆，机筒三部分组成。粒料加热熔融装置一般输送的物料都是破碎后的材料，挤出螺杆转动带动破碎后的材料，一直挤压到下方温度达到一定值，也就是破碎后的材料的熔点，成为熔融状态的材料在一定压力下被挤出。

丝材输入与收集装置：装置由收集转轮、支架、轴承、电机组成，丝材输入后与熔融的粒料进行融合后由喷头喷出后，在进行收集。3毕业设计过程中，感觉难点在哪？收获最大点在哪？

最大的难点在于第一步的设计，第一步的走向关乎全课题的设计走向，完善好第一步后所有的难题就会迎刃而解。在杨立宁老师的指导下完成了第一步对粒料破碎装置的设计后，本课题的设计豁然开朗。

最大的收获：1.在课题中多遇到困难后，在老师的指导与同学的共同学习、合作后能够完美的解决。2.所学到的知识能够合理运用以及对绘图软件更加的熟练掌握。3.通过这次设计使我更加明白学习是一个