本实用新型主要涉及新型热固性复合材料3D打印技术领域，具体涉及一种纤维增强热固性树脂基复合材料3D打印装置。
背景技术：
复合材料构件具有高比模量、高比强度、耐疲劳、耐腐蚀、减震性好、可设计性能等诸多优势，在替代金属、节能减排以及特殊用材等多个方面发挥着独特的作用。
复合材料传统的成型工艺非常多，例如手动铺放成型、树脂传递模塑成型、纤维缠绕成型等，各工艺方法成型复合材料构件的精度，尺寸，结构强度等要求或性能参差不齐，难以均衡。
3D打印技术是一种以数字模型为基础，通过运用金属粉末或塑料的线性丝材等可粘合的材料，以逐层打印或逐层选择性粘结的方式，来构造实体的快速增材制造技术。近年来，国内外相继成功研究出纤维增强热塑性树脂基复合材料的3D打印方法及装置，但是由于热塑性树脂基体的性能较差，成型构件的刚度，拉伸强度，压缩强度，层间剪切强度等均无法满足汽车、航空航天的领域大型高强度复合材料构件的要求。环氧树脂是一种耐腐蚀、绝缘性能和粘接性能良好的热固性高分子材料，但是由于其固化后，物质脆，抗冲击性、抗开裂性比较低，限制了其进一步的应用与发展。以环氧树脂作为基体材料制成的纤维增强热固性树脂基复合材料，综合了两者优点，弥补各自缺陷，较纤维增强热塑性树脂基体复合材料的性能得到大幅提升。
复合材料传统的固化技术多采用热固化的方法，而热固化的方法需要高温高压的密闭环境，周期长，热压罐的形状尺寸又限制了成型构件的形状尺寸，故针对大型复合材料构件的固化极其困难，成本极高。近年来，出现了一种新兴的辐照固化技术——电子束固化技术。电子束固化技术是指以电子加速器加速产生的高能电子束作为辐射源，通过诱导特殊的液体低聚物发生聚合交联反应，从而实现快速固化的技术，是一种新型非加热非加压的快速固化技术。低能电子束固化技术是指电子束能量低于300KeV的电子束固化技术。低能量虽然仅仅能够穿透固化几百乃至几十微米的复合材料厚度，但是它设备简单、辐射量小，屏蔽容易，操作便捷等诸多优势。
复合材料传统的成型工艺中存在自动化程度较低、精度差、尺寸形状限制、结构强度等性能无法满足要求等问题，复合材料传统的固化技术中又存在需要高温高压的密闭环境，周期长，热压罐的形状尺寸限制，成本高等问题，综合以上内容，无法实现对连续性长纤维增强热固性树脂基复合材料的3D打印。
技术实现要素：
为解决现有技术中的问题，本实用新型的目的在于提供一种纤维增强热固性树脂基复合材料3D打印装置，使纤维干丝边输送，边预浸，边打印，边低能电子束辐照固化，实现纤维增强热固性树脂基复合材料构件的快速制备。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种纤维增强热固性树脂基复合材料3D打印装置，包括放卷装置、输送装置、树脂槽、热熔预浸混合腔、低能电子束发射器和打印平台，其中，树脂槽内装有热固性树脂，热熔预浸混合腔上设置有打印喷嘴，输送装置设置在放卷装置与热熔预浸混合腔之间，树脂槽与热熔预浸混合腔相连通；纤维干丝料卷置于放卷装置上，通过输送装置驱动，将纤维干丝束输送进入热熔预浸混合腔中，纤维干丝被热固性树脂预浸后由打印喷嘴输出，铺设于打印平台或已打印的纤维层面上，再经过随动低能电子束发射器辐照固化，完成打印。
本实用新型进一步的改进在于，热熔预浸混合腔与竖直方向呈30°～60°设置。
本实用新型进一步的改进在于，输送装置包括两个相同的用于夹持纤维干丝束的输送机构。
本实用新型进一步的改进在于，该装置还包括设置在两个输送机构之间的张力控制装置。
本实用新型进一步的改进在于，热熔预浸混合腔下部出口处通过螺纹连接件连接打印喷嘴。
本实用新型进一步的改进在于，螺纹连接件上固定有牵引导向辊。
本实用新型进一步的改进在于，热熔预浸混合腔上部通过管道连接树脂槽。
本实用新型进一步的改进在于，热熔预浸混合腔内壁上设置有若干用于约束纤维干丝束并使纤维干丝束呈折线形式通过热熔预浸混合腔的导轮。
本实用新型进一步的改进在于，低能电子束发射器垂直于打印平台。
与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果：本实用新型通过设置热熔预浸混合腔和低能电子束发射器，纤维干丝料卷置于放卷装置上，通过输送装置驱动以及张力控制装置调节，将纤维干丝束输送进入热熔预浸混合腔中，纤维干丝被可电子束固化热固性树脂预浸后由打印喷嘴输出，铺设于打印平台或已打印的纤维层面上，再经过随动低能电子束发射器辐照固化，完成打印。本实用新型整个装置集预浸，打印，固化于一体，突破的传统的复合材料成型工艺，固化方式的禁锢，利用3D打印技术优势，其成型构件尺寸，形状可随移动机构的拓展而无限延伸，精度随移动机构的定位精度的提高而提高，又利用低能电子束固化技术即时固化，综合可实现高性能纤维增强热固性树脂基复合材料构件的快速制备。
进一步的，通过打印喷嘴约束，塑形成圆形截面丝束输出，再经过牵引导向辊压成矩形截面丝束铺设打印，圆形截面丝束带来了可任意角度，任意路径铺设的优势，而后压制成矩形截面丝束又便于定位，消除了丝束之间，层间的间隙。
本实用新型通过直接采用纤维干丝进行热熔预浸，3D打印成型和低能电子束辐照固化，替代了提前制备复合材料预浸带，然后进行铺放，最后热压固化的三步式方法，其纤维丝束选择性广泛，还可同时复合多种纤维，多种规格于一体，进行输送打印，热熔预浸过程中，通过张力控制，温度控制和预浸路径控制，使纤维丝束与树脂基体均匀复合，然后通过打印喷嘴输出，最后经由随动低能电子束发射器辐照固化，固化速度快，效率高，固化机理为化学键合，构件性能优异。
附图说明
图1是本实用新型的装置的原理示意图；
图中：1为放卷装置，2为输送装置，3为张力控制装置，4为树脂槽，5为热熔预浸混合腔，6为打印喷嘴，7为牵引导向辊，8为低能电子束发射器，9为打印平台。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步描述。本实用新型中低能电子束发射器发射低能电子束能量为80Kev～300Kev，束流小于等于25mA。热固化树脂为可电子束固化热固性树脂。
参见图1，本实用新型的一种纤维增强热固性树脂基复合材料3D打印装置包括放卷装置1、输送装置2、张力控制装置3、树脂槽4、热熔预浸混合腔5、打印喷嘴6、牵引导向辊7、低能电子束发射器8和打印平台9，其中，所述输送装置2包括两个相同的用于夹持纤维干丝束的输送机构，分别设置在放卷装置1之后和热熔预浸混合腔5之前，张力控制装置3设置在这两输送机构间，热熔预浸混合腔5与竖直方向呈30°～60°放置，其下部出口处，通过螺纹连接打印喷嘴6，同时螺纹连接件上固定有牵引导向辊7，热熔预浸混合腔5上部通过管道连接树脂槽4，树脂槽4又与电子束发射器8通过连接件固定在一起，垂直于打印平台9，向下灌入热固性树脂和发射低能电子束，纤维输送通道中，纤维干丝料卷置于放卷装置1上，通过输送装置2驱动，张力控制装置3调节，将纤维干丝束输送进入热熔预浸混合腔5中；树脂输送通道中，热固性树脂在气压推力作用下，由树脂槽4进入热熔预浸混合腔5中，热熔预浸混合腔5中，纤维干丝被可电子束固化热固性树脂基体均匀预浸后，从打印喷嘴6输出，经由牵引导向辊7作用后，铺设于打印平台9或已打印的纤维层面上，再经过随动低能电子束发射器8辐照固化，上述各部件集成于多自由度移动机构上，以提供打印所需三维运动。
本实用新型中纤维干丝为碳纤维、玻璃纤维等具有连续性长纤维特征的柔性线型丝材中的一种或多种、一根或多根，在热熔预浸混合腔5中，预浸可电子束固化热固性树脂后，由树脂本身粘性，经过塑形约束，复合成一股圆形截面丝束输出打印。
本实用新型中所述放卷装置1、输送装置2、张力控制装置3、打印喷嘴6、牵引导向辊7与集成了上述所有部件的多自由度移动机构构成协同控制系统，放卷装置1的放卷速率，输送装置2的输送速率，张力控制装置3的张力大小，打印喷嘴6和牵引导向辊7的移动速度，以及移动机构的移动速度相协调。
本实用新型中热熔预浸混合腔5包括内部纤维树脂混合腔和外围温控设备，混合腔中通过螺纹连接固定，根据腔体大小限制，对称布置4个或多个导轮，约束纤维干丝束导向，使纤维干丝束预浸路径为往复折线形式，折线间角度在30°～150°之间，预浸路线整体呈Z字型，以增大纤维与树脂复合后丝束的浸润性，腔内温度控制根据树脂配方、树脂粘性和丝束浸润性要求确定，控制区间为40℃～100℃。
本实用新型中低能电子束发射器8发射电子束能量为80Kev～300Kev可调，束流为0～25mA可调；低能电子束发射头可随纤维丝束运动，即时辐照固化，也可在单层打印完成之后，整面进行辐照固化。
基于上述装置的连续性长纤维增强热固性树脂基复合材料低能电子束固化3D方法为：热固性树脂在气压推力作用下，由树脂槽4进入热熔预浸混合腔5中，纤维干丝料卷置于放卷装置1上，通过输送装置2驱动以及张力控制装置3调节，将纤维干丝束输送进入热熔预浸混合腔5中；热熔预浸混合腔5中纤维干丝被热固性树脂均匀预浸后，通过打印喷嘴6约束，塑形成圆形截面丝束输出，再经过牵引导向辊7压成矩形截面丝束铺设于打印平台9或已打印的纤维层面上，再经过低能电子束发射器8辐照固化，完成打印。圆形截面丝束带来了可任意角度，任意路径铺设的优势，而后压制成矩形截面丝束又便于定位，消除了丝束之间，层间的间隙。
将样件整体打印并辐照完成之后，根据需要可进行微波、红外、加热等后处理过程以提升固化度和改善性能。
本实用新型采用的可电子束固化热固性树脂基体耐腐蚀，耐高温，绝缘性、粘接性能优异，强度高，3D打印技术工艺适用性强，既可满足小型复杂零件成型，又能满足大型复合材料构件制备，精度高，可任意自由度打印，而且低能电子束又具有节约能源，设备简单、辐射量小，屏蔽容易，操作便捷等优势，综合可实现纤维增强热固性树脂基复合材料构件的快速制备，尤其适用于汽车，航空航天等领域。