[發明專利]一種適用于大型復雜地質模型3D成型的打印頭

有效

• 申請號: 201810383775.X
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108544633B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 馮夏庭;龔彥華;張希巍;李正偉;田軍;祝國強;盧高明
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B28B1/00
• 分類號: B28B1/00;B33Y30/00
• 代理公司: 21109 沈陽東大知識產權代理有限公司
• 代理人: 梁焱

一種適用于大型復雜地質模型3D成型的打印頭，包括打印頭安裝板、打印噴嘴快換機構、相似材料供料管、相似材料循環防堵塞機構及相似材料沖洗凈化防堵塞機構；打印噴嘴快換機構包括打印噴嘴快換驅動電機、電機安裝架、管道轉接盤及打印噴嘴轉接盤；打印噴嘴轉接盤上均布有三個打印噴嘴，三個打印噴嘴的噴嘴孔徑各不相同且打印精度由高到低；相似材料循環防堵塞機構包括相似材料循環進料管、相似材料循環回料管及相似材料循環料管快接機構；相似材料沖洗凈化防堵塞機構包括進水管、出水管及水管快接機構；本發明能夠快速調節打印精度，在暫停打印期間，可根據暫停時間的長短，啟用相似材料循環防堵塞功能或相似材料沖洗凈化防堵塞功能。

技術領域

本發明屬于大型三維物理模型制備技術領域，特別是涉及一種適用于大型復雜地質模型3D成型的打印頭。

背景技術

通過物理模型試驗來模擬自然巖體工程開挖過程，是預測和預報大型巖體工程地質災害的重要方法。地質模型需要由巖體相似材料制成，而巖體相似材料通常由水泥、石膏、砂子、鐵粉及重晶石等組成，在制作地質模型前，需要先將巖體相似材料攪拌均勻，然后由泵送設備將攪拌好的巖體相似材料供給3D成型機的打印頭進行使用。

目前，大型地質模型3D成型機的打印頭功能單一，其打印精度固定而無法調節，特別是在暫停打印的期間，打印頭內殘留的巖體相似材料極易出現快速凝固而堵塞打印頭的情況。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種適用于大型復雜地質模型3D成型的打印頭，能夠根據實際打印需要而快速調節打印精度，同時具備了打印頭的防堵塞功能，在暫停打印的期間，可根據暫停時間的長短，啟用相似材料循環防堵塞功能或相似材料沖洗凈化防堵塞功能。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種適用于大型復雜地質模型3D成型的打印頭，包括打印頭安裝板、打印噴嘴快換機構、相似材料供料管、相似材料循環防堵塞機構及相似材料沖洗凈化防堵塞機構；所述打印噴嘴快換機構包括打印噴嘴快換驅動電機、電機安裝架、管道轉接盤及打印噴嘴轉接盤，管道轉接盤固裝在電機安裝架上；所述相似材料供料管一端通過第一控制閥接入相似材料，相似材料供料管另一端通過管道密封圈水平固裝在管道轉接盤上，且在管道密封圈與管道轉接盤之間加裝有頂緊彈簧；所述打印噴嘴快換驅動電機固裝在電機安裝架上，打印噴嘴快換驅動電機的電機軸穿過管道轉接盤的中小孔與打印噴嘴轉接盤的圓心相固連；在所述打印噴嘴轉接盤的盤面上均勻分布有三個打印噴嘴，打印噴嘴的尾部管體通過噴嘴密封圈水平固裝在打印噴嘴轉接盤上，打印噴嘴的嘴部管體與尾部管體相垂直；所述相似材料循環防堵塞機構包括相似材料循環進料管、相似材料循環回料管及相似材料循環料管快接機構；所述相似材料循環進料管一端通過第二控制閥接入相似材料，相似材料循環進料管另一端通過管道密封圈水平固裝在管道轉接盤上，且在管道密封圈與管道轉接盤之間加裝有頂緊彈簧；所述相似材料循環回料管一端通過相似材料循環料管快接機構與打印噴嘴密封連通，相似材料循環回料管另一端導出相似材料并返回相似材料的供料源；所述相似材料沖洗凈化防堵塞機構包括進水管、出水管及水管快接機構；所述進水管一端通過第三控制閥與供水源相接，進水管另一端通過管道密封圈水平固裝在管道轉接盤上，且在管道密封圈與管道轉接盤之間加裝有頂緊彈簧；所述出水管一端通過水管快接機構與打印噴嘴密封連通，出水管另一端接入污水處理系統。

三個所述打印噴嘴的噴嘴孔徑各不相同，噴嘴孔徑最小的打印噴嘴的打印精度最高，噴嘴孔徑居中的打印噴嘴的打印精度次之，噴嘴孔徑最大的打印噴嘴的打印精度最低。

所述相似材料循環料管快接機構與水管快接機構結構相同，均包括軟管、打印噴嘴對接管、對接驅動電機、絲母、絲桿、對接管轉接架及對接驅動電機固定架；所述打印噴嘴對接管一端通過軟管與相似材料循環回料管或出水管相連接，打印噴嘴對接管與打印噴嘴壓接配合；所述對接驅動電機通過對接驅動電機固定架與打印頭安裝板相固連，絲桿與對接驅動電機的電機軸相固連，絲母套裝在絲桿上，且絲母固裝在對接管轉接架上，對接管轉接架固連在打印噴嘴對接管上；在所述對接驅動電機固定架上安裝有轉接架導向桿，且轉接架導向桿與絲桿相平行。