连续纤维增强复合材料增材制造张力双向调控方法研究

针对连续纤维增强复合材料在增材制造过程中存在的无张紧力或张紧力只能单向调节的问题,提出连续纤维增材制造张紧力双向调控方法。搭建了以西门子1200-1217 PLC控制器为核心,以伺服电机为执行元件,以张力传感器为检测元件的连续纤维增材制造张力双向PID闭环调控试验平台。连续纤维增材制造打印喷头的无规则运动由步进电机带动纤维辊正反运动等效模拟。通过PID参数的自动调整及手动整定,得到可使张力稳定控制在一定范围内的PID参数。在无重力稳定模块情况下,研究了张力控制系统在不同收线速度、不同设置张力值下的控制精度,以及收线辊在正向加速、反向加速、正反向混合变速情况下系统的控制能力,增设重力稳定模块后,研究了其在收线速度发生正反向瞬间切换时对张力的稳定作用。研究结果表明系统的控制精度最高可达到±0.22 N,且在收线辊以一定速度正、反向瞬间切换时具有快速调节功能。增设重力稳定装置可减小因速度瞬时变化过大引起的张力突变,对张力控制系统具有稳定作用。