[0001] 本发明属于先进制造技术领域，具体涉及一种利用等离子体处理加强材料挤出成形界面结合的方法。

[0002] 3D打印技术是指打印头在程序控制下，按照当前层的截面信息进行材料填充制造，然后再通过层层累加快速制造出所需零件，由于其可制造任意复杂零件以及拥有较好的打印自由度，在工业生产及日常生活中越来越具有实际应用价值。

[0003] 材料挤出成形3D打印是利用热塑性材料成形复杂零部件的一种至关重要的打印方法，而材料挤出成形3D打印也因其可制备材料范围广、制件轻质高强等特点得到了机器人、航空航天、军事国防、医疗应用等各个行业的关注和青睐。因此，很多研究及发明均致力于提升材料挤出成形3D打印零部件的基本打印性能。

[0004] 目前，可用于材料挤出成形的材料包括热塑性树脂原材、利用短纤维增强的热塑性复合材料、连续纤维增强的热塑性复合材料等，并且，随着纤维的引入以及纤维长度的提高，挤出成形制件的力学性能均显著提高，尤其是其沿纤维方向的拉伸等力学性能，而其对应制件的耐温、耐腐蚀性能也随之显著提升。但与此同时，一个显著的问题也便同步产生了：

[0005] 随着纤维的引入和纤维长度的提高，利用材料挤出成形制备的零件其各向异性也更加明显，尤其是制件的层间结合性能非常差，很难匹配通过连续纤维打印或者短纤维预浸渍而明显提高的层内打印强度。

[0006] 针对材料挤出成形3D打印的层间强度提升，传统方法上，基本都是采用环境加热或层间结合过程中的局部温度调节来实现层间更好的熔融浸渍结合，而这一处理方法带来了更为复杂的温度控制和制件因熔融而产生的表层粗糙度及尺寸精度问题。

[0031] 下面结合附图对本发明方法作详细描述。

[0032] 实施例1，对于单挤出头小尺寸制件打印，一种利用等离子体处理加强材料挤出成形界面结合的方法，包括以下步骤：

[0033] 1)打印第一成形层201：参照图1，根据第一丝材2的原材料纤维长度不同，选取打印工艺，利用现有的普通熔融挤出成形工艺或者连续纤维复合材料熔融挤出成形工艺将第一丝材2通过第一打印喷头1挤出，并按照预先规划路径排布成形，形成第一成形层201；

[0034] 2)等离子处理：参照图2，由于制件尺寸较小，可用低温等离子设备3对已经打印完成的第一成形层201表面进行一次性等离子处理，调整低温等离子设备3喷射口距处理表面高度约5-7mm，保证在低温等离子设备3一次性通过第一成形层201时，能将喷射等离子完全覆盖在第一成形层201表面，根据第一成形层201尺寸选取低温等离子设备3的喷头数量及处理范围，根据成形材料选择低温等离子设备3匹配的气体类别；

[0035] 3)打印第二成形层202：在通过低温等离设备3对第一成形层201进行处理之后，需要迅速进行第二成形层202的材料挤出成形3D打印，一方面保证第一成形层201被处理后依然处于活化状态，另一方面尽可能降低因等离子处理引入而导致的打印效率问题；

[0036] 4)重复等离子处理及下一成形层打印：参照图3，按照要求，重复步骤2)和步骤3)，然后打印第三成形层203，以此类推直到达到指定厚度的成形件。

[0037] 实施例2，对于单挤出头大尺寸制件打印，参照图4，一种利用等离子体处理加强材料挤出成形界面结合的方法，包括以下步骤：

[0038] 1)打印第一成形层201：根据第一丝材2的原材料纤维长度不同，选取打印工艺，利用现有的普通熔融挤出成形工艺或者连续纤维复合材料熔融挤出成形工艺将第一丝材2通过第一打印喷头1挤出，并按照预先规划路径进行第一成形层201的打印；

[0039] 2)等离子处理：由于制件尺寸较大，等离子处理又具有时效性，因此，将低温等离子设备3与第一打印喷头1进行连接，在打印过程中始终保持低温等离子设备3的开启，保证对成形层的上表面在结合处进行实时等离子处理，调整低温等离子设备3喷射口距处理表面高度约5-7mm，根据第一成形层201成形过程中的单根材料丝径尺寸选取低温等离子设备3的喷头数量及处理范围，根据成形材料选择低温等离子设备3匹配的气体类别；

[0040] 3)重复等离子处理及成形层打印：按照要求，重复步骤1)和步骤2)，直到形成指定厚度的成形件。

[0041] 实施例3，对于多挤出头小尺寸制件打印，一种利用等离子体处理加强材料挤出成形界面结合的方法，包括以下步骤：

[0042] 1)打印第一成形层201：参照图5，根据第一丝材2的原材料纤维长度不同，选取打印工艺，利用现有的普通熔融挤出成形工艺或者连续纤维复合材料熔融挤出成形工艺将第一丝材2通过第一打印喷头1挤出，并按照预先规划路径排布成形，形成第一成形层201；

[0043] 2)等离子处理：参照图6，由于制件尺寸较小，可用低温等离子设备3对已经打印完成的第一成形层201表面进行一次性等离子处理，调整低温等离子设备3喷射口距处理表面高度约5-7mm，保证在低温等离子设备3一次性通过第一成形层201时，能将喷射等离子完全覆盖在第一成形层201表面，根据第一成形层201尺寸选取低温等离子设备3的喷头数量及处理范围，根据第一丝材2成形材料选择低温等离子设备3匹配的气体类别；

[0044] 3)打印二号成形层501：参照图7，在通过低温等离设备3对第一成形层201进行处理之后，需要迅速进行二号成形层501的材料挤出成形3D打印，根据第二丝材5的原材料纤维长度不同，选取打印工艺，利用现有的普通熔融挤出成形工艺或者连续纤维复合材料熔融挤出成形工艺将第二丝材5通过第二打印喷头4挤出，并按照预先规划路径排布成形，形成二号成形层501；

[0045] 4)重复以上等离子处理及成形层打印，如果还有更多种材料，按照要求，重复步骤2)和3)，参照图8，进行成形层202、成形层502打印，依此类推，进行不同材料之间的组合粘结，直到形成指定尺寸及材料组合方式的的成形件，针对多种材料的大尺寸可参考实施例2和实施例3方法组合进行处理打印。

[0046] 实施例4，对于打印材料与非打印材料粘结处理，参照图9和图10，一种利用等离子体处理加强材料挤出成形界面结合的方法，包括以下步骤：

[0047] 1)对非打印材料表面进行等离子处理：当以现有材料表面作为基板6进行打印的时候，可通过等离子处理增加第一成形层201和基板6之间的粘结，调整低温等离子设备3喷射口距处理表面高度5-7mm，根据基板6尺寸选取低温等离子设备3的喷头数量及处理范围，可根据基板6材料选择低温等离子设备3匹配的气体类别；

[0048] 2)基板6上进行材料挤出成形3D打印：在通过低温等离子设备3对基板6进行处理之后，需要迅速进行第一成形层201的材料挤出成形3D打印，一方面保证基板6被处理后依然处于活化状态，另一方面尽可能降低因等离子处理引入而导致的打印效率问题；

[0049] 3)重复以上等离子处理及成形层打印：按照要求，重复步骤1)和2)直到达到指定厚度的成形件。