汽車(chē)零部件快速成型碳纖維3d打印工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車(chē)零部件快速成型碳纖維3D打印工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)的品質(zhì)要求越來(lái)越高。為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展和消費(fèi)者的需求，世界各地的汽車(chē)生產(chǎn)商也在不斷地進(jìn)行創(chuàng)新，不僅提高汽車(chē)零部件的功效和品質(zhì)，而且對(duì)生產(chǎn)汽車(chē)零部件的一些工裝及生產(chǎn)線也進(jìn)行著各種改進(jìn)，以提高生產(chǎn)效率和降低節(jié)約成本。目前汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)件和半結(jié)構(gòu)件還是金屬制品，為了汽車(chē)輕量化的實(shí)現(xiàn)，世界上發(fā)達(dá)國(guó)家使用新型的碳纖維材料來(lái)代替金屬車(chē)身結(jié)構(gòu)件和半結(jié)構(gòu)件，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化。
[0003]碳纖維零件具有強(qiáng)度高，密度低，尺寸穩(wěn)定性高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，表面質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空航天，軍用領(lǐng)域。就比如我們采用Toray UT70-30單向碳布制作的碳纖維零件的拉伸強(qiáng)度可達(dá)1700MPa，但其密度只有1.5g/cm3左右。即其單向拉伸強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)高強(qiáng)度鋼的水平，密度卻只有鋼的1/5。即RTM碳纖維零件產(chǎn)品在汽車(chē)車(chē)身上的應(yīng)用可大幅降低車(chē)身的重量，對(duì)提高燃油效率和減少汽車(chē)尾氣排放有重要意義。
[0004]現(xiàn)在的汽車(chē)碳纖維汽車(chē)零部件制造還停留在傳統(tǒng)的RTM工藝制造上，因?yàn)閭鹘y(tǒng)RTM工藝自動(dòng)化程度較低，成型周期較長(zhǎng)，而且碳纖維復(fù)合材料的成本比較高，比之一般的材料成型時(shí)間長(zhǎng)，而且生產(chǎn)力也受到工業(yè)化生產(chǎn)率低和人工成本的壓制而導(dǎo)致產(chǎn)量有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的是，汽車(chē)碳纖維汽車(chē)零部件制造還停留在傳統(tǒng)的RTM工藝制造上，因?yàn)閭鹘y(tǒng)RTM工藝自動(dòng)化程度較低，成型周期較長(zhǎng)，而且碳纖維復(fù)合材料的成本比較高，比之一般的材料成型時(shí)間長(zhǎng),而且生產(chǎn)力也受到工業(yè)化生產(chǎn)率低和人工成本的壓制而導(dǎo)致產(chǎn)量有限的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是，汽車(chē)零部件快速成型碳纖維3D打印工藝，實(shí)現(xiàn)所述工藝包含3D打印技術(shù)和碳纖維工藝技術(shù)相結(jié)合，可以用3D打印技術(shù)運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料快速打印出汽車(chē)零部件，而后運(yùn)用碳纖維工藝技術(shù)將碳纖維材料通過(guò)樹(shù)脂凝膠附著于用3D打印技術(shù)快速打印出汽車(chē)零部件的外部以及需要加強(qiáng)和加固的部位。
[0007]其中，所述的3D打印技術(shù)包含:目前有的立體平板印刷術(shù)(SLA法)、分層激光燒結(jié)法(SLS法)、逐層輪廓成型法(L0M法)、光掩膜法(SGC法)、熔化沉積法(FDM法)、陶瓷殼法(DSPC法)。
[0008]其中，所述的碳纖維工藝技術(shù)包含:目前有的碳纖維手糊成型、真空導(dǎo)流成型、模壓成型、RTM低壓成型、RTM高壓成型、熱壓罐成型。
[0009]其中，所述的3D打印技術(shù)和碳纖維工藝技術(shù)可以根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)工藝使用不同的方法相結(jié)合使用。
[0010]本發(fā)明的有益效果是，汽車(chē)零部件快速成型碳纖維3D打印工藝使傳統(tǒng)的3D打印技術(shù)和手糊碳纖維技術(shù)相結(jié)合，生產(chǎn)的汽車(chē)零部件產(chǎn)品使用廉價(jià)的可粘合材料和碳纖維復(fù)合材料的結(jié)合，打破了碳纖維復(fù)合材料的高成本，而且既擁有了不輸于鋼的硬度，又大大提高了產(chǎn)品的強(qiáng)度、韌性和耐沖擊性。
【具體實(shí)施方式】
[0011]為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0012]本發(fā)明是一種汽車(chē)零部件快速成型碳纖維3D打印工藝，實(shí)現(xiàn)所述工藝的包括:3D打印技術(shù)中的分層激光燒結(jié)法(SLS法)和碳纖維工藝技術(shù)中的碳纖維手糊成型工藝相結(jié)合，首先是3D打印技術(shù)中的分層激光燒結(jié)法(SLS法)制作汽車(chē)零部件主體:首先利用電腦CAD軟件創(chuàng)建三維CAD數(shù)模，而后利用電腦根據(jù)三維CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模分層，再后用3D打印機(jī)進(jìn)行激光燒結(jié)進(jìn)行疊加，噴砂后處理用3D打印機(jī)打印出來(lái)的汽車(chē)零部件主體；而后用碳纖維工藝技術(shù)中的碳纖維手糊成型工藝:在汽車(chē)零部件主體需要加強(qiáng)和加固的部位上刷環(huán)氧樹(shù)脂，待樹(shù)膠凝固，將碳纖維干布鋪在汽車(chē)零部件主體需要加強(qiáng)和加固的部位上，待固化后用砂紙干磨，而后再刷一層環(huán)氧樹(shù)脂，可以根據(jù)不同產(chǎn)品需要加強(qiáng)的程度而刷制，碳纖維干布相應(yīng)的一層層疊加，待固化后用砂紙水磨至光滑，而后用拋光機(jī)進(jìn)行后處理就可以得到成品了。
[0013]為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0014]下面以為后視鏡，為例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0015]準(zhǔn)備過(guò)程中:
[0016]材料基體為環(huán)氧樹(shù)脂與環(huán)氧樹(shù)脂固化劑，脫模劑選用55-NC脫模劑
[0017]增強(qiáng)材料為日本Toray的3K平紋碳纖維干布，其克重為200g/m2.
[0018]其他輔料和工具包括:剪刀，無(wú)塵碎布，刀片、3M砂紙(800#、1000#)、氣槍、毛刷、3M拋光液、氣動(dòng)拋光機(jī)。
[0019]先用3M800#砂紙對(duì)3D打印產(chǎn)品表面進(jìn)行打磨，打磨至無(wú)印痕狀態(tài)，再用高壓氣槍和抹布將3D打印產(chǎn)品表面的異物和灰塵等清理干凈。
[0020]用剪刀將3K碳纖維干布尺寸裁切成500mm*500mm的碳布,并將2層整齊的疊在一起備用。
[0021]成型過(guò)程中:
[0022]將碳纖維用環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)合在3D打印制件上。按以下步驟進(jìn)行操作:
[0023]1.用毛刷在3D打印制件上手刷一層樹(shù)脂(環(huán)氧樹(shù)脂+38%的固化劑)。
[0024]2.待第一層樹(shù)脂凝膠后，將3K碳纖維干布粘帖在樹(shù)脂層上，然后再在3K碳纖維干布上手刷一層樹(shù)脂(環(huán)氧樹(shù)脂+38%固化劑)，待固化；
[0025]3.樹(shù)脂固化后，用3M砂紙(800#)干磨樹(shù)脂表面，再用氣槍吹干凈；
[0026]4.再刷一層樹(shù)脂(環(huán)氧樹(shù)脂+38%固化劑)，待凝膠；
[0027]5.再在凝膠的樹(shù)脂上貼上3K碳纖維干布，然后繼續(xù)刷一層樹(shù)脂(環(huán)氧樹(shù)脂+38%固化劑)；
[0028]6.待固化后，先后用800#與1000#3M砂紙水磨樹(shù)脂表面，打磨光滑。
[0029]后處理過(guò)程中:
[0030]將打磨好的產(chǎn)品用銼刀打磨邊緣，再用3M拋光液與氣動(dòng)拋光機(jī)拋光產(chǎn)品表面，得到成品。
[0031]本發(fā)明采用了上述工藝流程，生產(chǎn)的汽車(chē)零部件產(chǎn)品使用廉價(jià)的可粘合材料和碳纖維復(fù)合材料的結(jié)合，打破了碳纖維復(fù)合材料的高成本，而且既擁有了不輸于鋼的硬度，又大大提高了產(chǎn)品的強(qiáng)度、韌性和耐沖擊性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.汽車(chē)零部件快速成型碳纖維3D打印工藝，其特征在于:實(shí)現(xiàn)所述工藝包含3D打印技術(shù)和碳纖維工藝技術(shù)相結(jié)合，可以用3D打印技術(shù)運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料快速打印出汽車(chē)零部件，而后運(yùn)用碳纖維工藝技術(shù)將碳纖維材料通過(guò)樹(shù)脂凝膠附著于用3D打印技術(shù)快速打印出汽車(chē)零部件的外部以及需要加強(qiáng)和加固的部位。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)零部件快速成型碳纖維3D打印工藝，其特征在于:所述的3D打印技術(shù)包含:目前有的立體平板印刷術(shù)(SLA法)、分層激光燒結(jié)法(SLS法)、逐層輪廓成型法(LOM法)、光掩膜法(SGC法)、熔化沉積法(FDM法)、陶瓷殼法(DSPC法)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)零部件快速成型碳纖維3D打印工藝，其特征在于:所述的碳纖維工藝技術(shù)包含:目前有的碳纖維手糊成型、真空導(dǎo)流成型、模壓成型、RTM低壓成型、RTM高壓成型、熱壓罐成型。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)零部件快速成型碳纖維3D打印工藝，其特征在于:所述的3D打印技術(shù)和碳纖維工藝技術(shù)可以根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)工藝使用不同的方法相結(jié)合使用。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了汽車(chē)零部件快速成型碳纖維3D打印工藝，實(shí)現(xiàn)所述工藝包含3D打印技術(shù)和碳纖維工藝技術(shù)相結(jié)合，可以用3D打印技術(shù)運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料快速打印出汽車(chē)零部件，而后運(yùn)用碳纖維工藝技術(shù)將碳纖維材料通過(guò)樹(shù)脂凝膠附著于用3D打印技術(shù)快速打印出汽車(chē)零部件的外部以及需要加強(qiáng)和加固的部位。
【IPC分類(lèi)】B29C70/30, B22F3/105, B29C67/04
【公開(kāi)號(hào)】CN104972665
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410160039
【發(fā)明人】周剛, 劉敏, 朱正平
【申請(qǐng)人】寧波華翔汽車(chē)零部件研發(fā)有限公司
【公開(kāi)日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2014年4月14日