[發明專利]一種3D打印微納復合結構的噴頭系統及打印方法

在審

• 申請號: 201710917595.0
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107756791A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 張洪波
• 申請（專利權）人: 北京科田高新技術有限公司
• 主分類號: B29C64/209
• 分類號: B29C64/209;B29C64/112;B33Y30/00;B33Y10/00
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種3D打印微納復合結構的噴頭系統及打印方法。

背景技術

利用光固化樹脂的光固化特性，可實現3D打印，主要打印方式是立體光固化成型法（SLA），光源在液體表面或透明樹脂槽底部進行掃描或數字式曝光，形成固化層，移動Z方向位置實現逐層打印。

SLA技術具有很高的打印速度和打印精度，且表面層紋不是很明顯。在原型建模、工藝品制作等領域應用較為廣泛。

但是，傳統的SLA技術打印一個樣件一次只能采用一種材料，若在一個樣件中實現不同材料的同時打印或具有微結構是很難實現的。

熔融沉積法（FDM）通常以塑料絲為原料通過熔融，擠出，逐層沉積實現3D打印。目前該技術多限于熱塑性聚合物，單一噴頭僅限于使用同一種材料，無法實現微納米級復合結構。微納米級復合結構的材料具有意想不到的性能，在材料增韌、微型電路、光電領域具有潛在的應用價值。

為實現具有微納復合結構的3D打印制件，本發明公開了一種全新的3D打印噴頭系統及打印方法。

發明內容

本發明提供了一種3D打印微納復合結構的噴頭系統及打印方法，可以實現微納米級復合結構。

本發明提供了一種3D打印微納復合結構的噴頭系統及打印方法，其特征在于，3D打印噴頭系統包括：

1）同軸噴頭，包括外層噴頭和內層噴頭；

2）外層噴頭施壓裝置；

3）內層噴頭施壓裝置；

4）紫外曝光系統，環繞于噴頭外。

打印過程中，外層噴頭擠出第一類組分A，內層噴頭連續或不連續擠出第二類組分B，同時開啟紫外曝光系統，逐層擠出固化。

同軸噴頭是指具有外層噴頭101和內層噴頭102兩層噴頭，兩個噴頭是嵌套關系，兩個噴頭軸心線重合。

內層噴頭的輸料管從外層噴頭側面接入。

內層噴頭的輸料管從外層噴頭頂部接入。

外層噴頭內徑D_內=0.001-40mm，優選的為0.01-3.0mm，更優選的為0.05-1.5mm。

內層噴頭內徑d_內=0.00001-30mm，優選的為d_內=0.00005-0.1mm，更優選的為0.0001-0.01mm。

內層噴頭外徑d_外＜D_內。

外層噴頭縱剖面延長線與軸心線夾角α，0°＜α≤90°，優選的為30°＜α≤90°。

外層噴頭末端橫斷面較內層噴頭末端橫斷面間距離L=0-5.0mm，優選的為L=0-3.0mm，更優選的為L=0-1.0mm。

外層噴頭施壓裝置，是指將外層噴管料液定量擠出的裝置，比如微型柱塞泵，空氣壓縮泵，齒輪泵，螺桿輸料裝置等，但不限于上述裝置。

內層噴頭施壓裝置，是指將內層噴管料液定量擠出的裝置，比如微型柱塞泵，空氣壓縮泵，齒輪泵，螺桿輸料裝置等，但不限于上述裝置。

內層噴頭施壓裝置，是指將內層噴管氣體定量噴出的裝置，比如微型空氣壓縮泵等，但不限于上述裝置。

外層噴頭輸料管外層裝有加熱裝置，可保證料管內料液溫度維持在30-300攝氏度。

內層噴頭輸料管與空氣接觸的部分外層裝有加熱裝置，可保證料管內料液或氣體溫度維持在30-300攝氏度。

外層噴頭填裝組分A，其特征在于，其具有可流動性液體。

組分A是指熱塑性樹脂或含有可反應基團的熱塑性樹脂及組合物，室溫為固體，融化溫度低于300攝氏度，如聚乙烯，聚酯，含有馬來酸酐封端聚合物的聚丙烯等及其組合物，但不限于上述聚合物。

組分A是指熱固性樹脂前驅體及其組合物，室溫為固體，融化溫度低于300攝氏度，如陶瓷前驅體，聚酰亞胺前驅體等，但不限于上述物質。

組分A為光敏樹脂或含有光敏樹脂的物質，如丙烯酸類樹脂，環氧樹脂，乙烯類樹脂，含有光敏樹脂的陶瓷粉末混合物，含光敏基團的陶瓷前驅體，含光敏基團的聚酰亞胺前驅體，摻雜有無機或有機填料或功能材料的光敏樹脂等，但不限于上述含有光敏基團的化合物或組合物。

組分B為與組分A不同的物質，其不同體現在物理狀態、力學強度、物質結構及組成、光電性質及其它物理或化學特性，但不限于上述特征。

組分B是指熱塑性樹脂或含有可反應基團的熱塑性樹脂及組合物，融化溫度低于300攝氏度，如聚乙烯，聚酯，含有馬來酸酐封端聚合物的聚丙烯等及其組合物，但不限于上述聚合物。