[發(fā)明專利]一種粉料實(shí)時(shí)復(fù)合的熔融沉積打印頭及其使用方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910378469.1
• 申請(qǐng)日: 2019-05-08
• 公開（公告）號(hào): CN110193930A
• 公開（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
• 主分類號(hào): B29C64/118
• 分類號(hào): B29C64/118;B29C64/209;B29C64/336;B29C64/295;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/00
• 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

一種粉料實(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)，由陶瓷加熱器對(duì)材料復(fù)合區(qū)進(jìn)行加熱，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)面連接著至少一個(gè)進(jìn)料通道，進(jìn)料通道安裝有單向控制閥，熔體腔通過單向控制閥和材料庫連接，每個(gè)材料庫設(shè)有一個(gè)材料定量進(jìn)給器；使用方法是通過材料庫和雙螺紋推桿，實(shí)現(xiàn)多材料復(fù)合打印；并且可以根據(jù)功能分析結(jié)果，通過材料定量進(jìn)給器和單向控制閥，實(shí)現(xiàn)待復(fù)合材料的實(shí)時(shí)定量供給，得到適應(yīng)實(shí)際需要的，各部位材料組成不同的制件，滿足力學(xué)多樣性的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種粉料實(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，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(FusedDeposition 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)仍存在一些問題。

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。這樣的方式無法在打印過程實(shí)時(shí)控制不同材料的進(jìn)給程度，無法制造梯度材料，顯然難以滿足復(fù)雜環(huán)境下的零件功能要求。

現(xiàn)有的多材料復(fù)合打印頭，沒有考慮材料復(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。

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)明于提出一種粉料實(shí)時(shí)復(fù)合的熔融沉積打印頭及其使用方法，能夠保證不同材料的實(shí)時(shí)調(diào)控和充分混合，可以制造梯度材料，能夠滿足復(fù)雜環(huán)境下的零件功能要求。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種粉料實(shí)時(shí)復(fù)合的熔融沉積打印頭，包括傳熱塊2內(nèi)部的熔體腔1，熔體腔1內(nèi)設(shè)有雙螺紋推桿10，雙螺紋推桿10下方和陶瓷加熱器6的材料復(fù)合區(qū)4入口對(duì)應(yīng)，由陶瓷加熱器6對(duì)材料復(fù)合區(qū)4進(jìn)行加熱，材料復(fù)合區(qū)4出口連接有打印頭5；

傳熱塊2外固連有鑄銅加熱塊9，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12，進(jìn)料通道12安裝有單向控制閥7，熔體腔1通過單向控制閥7和材料庫8連接，每個(gè)材料庫8設(shè)有一個(gè)材料定量進(jìn)給器3。

所述的單向控制閥7包括閥體13，閥體13的一側(cè)上方設(shè)有進(jìn)料通道A1，閥體13的另一側(cè)下方設(shè)有出料通道B1，通過閥體13內(nèi)安裝有擋塊11和彈簧14實(shí)現(xiàn)進(jìn)料通道A1和出料通道B1的聯(lián)通。

所述的材料定量進(jìn)給器3包括殼體15，殼體15內(nèi)配合安裝有推料板14，推料板14中心的螺紋孔安裝有螺桿13，螺桿13的一端伸出殼體15外和步進(jìn)電機(jī)連接。

所述的一種粉料實(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)在計(jì)算機(jī)中建立三維模型，并對(duì)該三維模型進(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，獲得粉料或粒料，并將當(dāng)前層的工藝數(shù)據(jù)送入到打印設(shè)備當(dāng)中；

3)由鑄銅加熱塊9對(duì)進(jìn)料口的基體材料進(jìn)行加熱，由電機(jī)帶動(dòng)帶動(dòng)雙螺紋推桿10，將熔融態(tài)的基體材料向下推送到熔體腔1；