[發(fā)明專(zhuān)利]一種絲材實(shí)時(shí)復(fù)合的熔融沉積打印頭及其使用方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910378468.7
• 申請(qǐng)日: 2019-05-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110193939A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李滌塵;張倍寧;張菁華;楊春成;石長(zhǎng)全;王玲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);陜西聚高增材智造科技發(fā)展有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B29C64/209
• 分類(lèi)號(hào): B29C64/209;B29C64/118;B29C64/295;B29C64/321;B29C64/343;B29C64/393;B33Y30/00;B33Y10/00;B33Y40/00;B33Y50/02
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賀建斌

一種絲材實(shí)時(shí)復(fù)合的熔融沉積打印頭及其使用方法，熔融沉積打印頭包括傳熱塊內(nèi)部設(shè)有的熔體腔，熔體腔內(nèi)設(shè)有雙螺紋推桿，雙螺紋推桿下方和陶瓷加熱器的材料復(fù)合區(qū)入口對(duì)應(yīng)，材料復(fù)合區(qū)出口連接有打印頭；傳熱塊外固連有鑄銅加熱塊，傳熱塊的熔體腔的側(cè)面連接著進(jìn)料通道，進(jìn)料通道安裝有防回流裝置，熔體腔通過(guò)防回流裝置和材料庫(kù)連接，每個(gè)材料庫(kù)設(shè)有一個(gè)材料定量進(jìn)給器，材料定量進(jìn)給器和防回流裝置之間設(shè)有管道保證絲材順利通過(guò)；使用方法通過(guò)增加其他材料的材料庫(kù)和雙螺紋推桿，實(shí)現(xiàn)多材料復(fù)合打印；可根據(jù)功能分析結(jié)果，通過(guò)材料定量進(jìn)給器和防回流裝置，實(shí)現(xiàn)待復(fù)合材料的實(shí)時(shí)定量供給，從而得到適應(yīng)實(shí)際需要的各部位材料組成不同的制件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種絲材實(shí)時(shí)復(fù)合的熔融沉積打印頭及其使用方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展，生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)于產(chǎn)品的性能提出了更高的要求，尤其是在航空航天和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)，單一均勻材料的制件已經(jīng)難以滿(mǎn)足復(fù)雜多變的工作需求，因此，功能梯度材料的制造，受到廣泛關(guān)注和重視。

功能梯度材料即材料的成分并不是均勻的，而是根據(jù)需要，在制件上進(jìn)行變化，使得制件材料的性能和功能也呈現(xiàn)出一種變化。3D打印技術(shù)由于其制造原理的優(yōu)越性，在制造功能梯度材料上有很大潛力。熔融沉積成形(Fused Deposition Modeling,FDM)是使用最廣泛、發(fā)展最成熟的3D打印技術(shù)之一，然而現(xiàn)有的FDM梯度材料打印技術(shù)仍有一些問(wèn)題。

例如，目前材料比例成分控制的工藝并不成熟。對(duì)于多成分材料的3D打印，現(xiàn)有工藝是預(yù)先將各種材料進(jìn)行復(fù)合，制造成絲，再進(jìn)行熔融成型3D打印，這樣的方式無(wú)法在打印過(guò)程實(shí)時(shí)控制不同材料的進(jìn)給程度，無(wú)法制造梯度材料，顯然難以滿(mǎn)足復(fù)雜環(huán)境下的零件功能要求。

目前現(xiàn)有的多材料復(fù)合打印頭專(zhuān)利，沒(méi)有考慮材料復(fù)合后熔點(diǎn)的變化，并不能很好地保證打印過(guò)程中穩(wěn)地持續(xù)的進(jìn)給，也難以保證不同材料的實(shí)時(shí)調(diào)控和充分混合，對(duì)于同一材料的不同形態(tài)，如粉材和絲材，也需要使用不同的裝置來(lái)保證過(guò)程中的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供了一種絲材實(shí)時(shí)復(fù)合的熔融沉積打印頭及其使用方法，能保證不同材料的實(shí)時(shí)調(diào)控和充分混合。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種絲材實(shí)時(shí)復(fù)合的熔融沉積打印頭，包括傳熱塊2，傳熱塊2內(nèi)部設(shè)有熔體腔1，熔體腔1內(nèi)設(shè)有雙螺紋推桿11，雙螺紋推桿11下方和陶瓷加熱器7內(nèi)部的材料復(fù)合區(qū)5入口對(duì)應(yīng)，由陶瓷加熱器7對(duì)材料復(fù)合區(qū)5進(jìn)行加熱，材料復(fù)合區(qū)5出口連接有打印頭6；

傳熱塊2外固連有鑄銅加熱塊10，傳熱塊2的熔體腔1的側(cè)面連接著至少一個(gè)進(jìn)料通道，進(jìn)料通道安裝有防回流裝置8，熔體腔1通過(guò)防回流裝置8和材料庫(kù)9連接，每個(gè)材料庫(kù)9設(shè)有一個(gè)材料定量進(jìn)給器3，材料定量進(jìn)給器3和防回流裝置8之間設(shè)有管道4保證絲材順利通過(guò)。

所述的防回流裝置8包括第一基體13，第一基體13內(nèi)部的材料通道上設(shè)有三個(gè)不同高度由低向高的第一臺(tái)階14、第二臺(tái)階15、第三臺(tái)階16，絲材12首先經(jīng)過(guò)管道4，再通過(guò)第一臺(tái)階14、第二臺(tái)階15、第三臺(tái)階16擠出；在預(yù)熱前就需要將絲材12至少進(jìn)給到第三臺(tái)階16的位置。

所述的材料定量進(jìn)給器3包括第二基體19，第二基體19內(nèi)安裝有一對(duì)由電機(jī)控制的摩擦輪18，通過(guò)兩個(gè)摩擦輪18的旋轉(zhuǎn)推動(dòng)絲材12實(shí)現(xiàn)進(jìn)給功能。

所述的絲材實(shí)時(shí)復(fù)合的熔融沉積打印頭的使用方法，包括下列步驟：

1)在打印設(shè)備的計(jì)算機(jī)中建立三維模型，并對(duì)三維模型進(jìn)行分層處理和路徑數(shù)據(jù)處理，并根據(jù)生物功能分析確定不同位置的材料組成數(shù)據(jù)；

2)對(duì)基體材料進(jìn)行處理，獲得粒料、粉料或絲材，同時(shí)對(duì)生物陶瓷、短纖維或其他添加材料進(jìn)行處理，獲得絲材12，并將當(dāng)前層的工藝數(shù)據(jù)送入到打印設(shè)備的計(jì)算機(jī)中；