一種汽車零部件碳纖維復(fù)合材料3d打印工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車零部件碳纖維復(fù)合材料3D打印工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)汽車的品質(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，世界各地的汽車生產(chǎn)商也在不斷地進(jìn)行創(chuàng)新，不僅提高汽車零部件的功效和品質(zhì)，而且對(duì)生產(chǎn)汽車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。目前汽車車身結(jié)構(gòu)件和半結(jié)構(gòu)件還是金屬制品，為了汽車輕量化的實(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)代替金屬車身結(jié)構(gòu)件和半結(jié)構(gòu)件，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)汽車輕量化。
[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)品在汽車車身上的應(yīng)用可大幅降低車身的重量，對(duì)提高燃油效率和減少汽車尾氣排放有重要意義。
[0004]現(xiàn)在的汽車碳纖維汽車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，汽車碳纖維汽車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，一種汽車零部件碳纖維復(fù)合材料3D打印工藝，使用3D打印中的分層激光燒結(jié)法(SLS法)和碳纖維工藝中的碳纖維手糊成型法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)所述工藝的包括: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，碳纖維干布再鋪上一層，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。
[0007]其中:所述的碳纖維干布可以在同樣部位根據(jù)實(shí)際強(qiáng)度需要增加層數(shù)。
[0008]本發(fā)明的有益效果是，汽車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，又大大提聞了廣品的強(qiáng)度、朝性和耐沖擊性，大大提聞了生廣效率。
【具體實(shí)施方式】
[0009]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。
[0010]下面以為汽車B立柱為例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0011]準(zhǔn)備過(guò)程中:
[0012]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
[0013]增強(qiáng)材料為日本Toray的3K平紋碳纖維干布，其克重為200g/m2.
[0014]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)。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]成型過(guò)程中:
[0018]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:
[0019]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)。
[0020]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；
[0021]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；
[0022]4.再刷一層樹(shù)脂(環(huán)氧樹(shù)脂+38%固化劑)，待凝膠；
[0023]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)；
[0024]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。
[0025]后處理過(guò)程中:
[0026]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。
[0027]本發(fā)明采用了上述工藝流程，生產(chǎn)的汽車零部件產(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，又大大提聞了廣品的強(qiáng)度、朝性和耐沖擊性，大大提聞了生廣效率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種汽車零部件碳纖維復(fù)合材料3D打印工藝，其特征在于:使用3D打印中的分層激光燒結(jié)法(SLS法)和碳纖維工藝中的碳纖維手糊成型法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)所述工藝的包括: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，碳纖維干布再鋪上一層，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。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車零部件碳纖維復(fù)合材料3D打印工藝，其特征在于所述的碳纖維干布可以在同樣部位根據(jù)實(shí)際強(qiáng)度需要增加層數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種汽車零部件碳纖維復(fù)合材料3D打印工藝，使用3D打印中的分層激光燒結(jié)法(SLS法)和碳纖維工藝中的碳纖維手糊成型法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)所述工藝的包括：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，碳纖維干布再鋪上一層，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。
【IPC分類】B29C70/30, B29C70/74, B29B11/06, B29C67/00
【公開(kāi)號(hào)】CN104972677
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410160050
【發(fā)明人】周剛, 劉敏, 朱正平
【申請(qǐng)人】寧波華翔汽車零部件研發(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