[發明專利]一種環狀夾心多材料4D打印噴頭及4D打印設備

在審

• 申請號: 202011591838.4
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112743828A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 周燕;甘杰;李霏;文世峰;蔡志娟;馬國財;段隆臣;史玉升
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）;北京電子工程總體研究所
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/209;B29C64/20;B29C64/336;B29C64/30;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 張毅

本發明提供一種環狀夾心多材料4D打印噴頭，包括噴頭本體，所述噴頭本體上沿周向設置有多個進料口，所述噴頭本體的底端設置有與進料口一一對應的環狀同軸的出料口，所述進料口和出料口通過依次內嵌的流道連通。本發明提供的4D打印噴頭通過將多個進料口以內嵌流道的方式與出料口同軸化設置，既極大提升了噴頭本體空間結構的利用率，又能保證異種材料的相互隔離、互不浸染，同時提高了打印效率與精度。

技術領域

本發明涉及增材制造技術領域，尤其涉及一種環狀夾心多材料4D打印噴頭及4D打印設備。

背景技術

熔融沉積成型(FDM)是一種應用比較廣泛的快速成型工藝，它采用加熱器將ABS、PLA、PPSF等其他熱塑性材料融化為液體，并通過噴頭將熔融的熱塑性材料擠壓成為細絲，根據零件的3D數據模型，通過層層疊加的方式沉積成型，具有制造成本低、環境友好、零件強度高、韌性優良的特點，因而被廣泛應用于智能高分子聚合物材料的4D打印研究中。

多材料的4D打印一直是打印領域的技術瓶頸，目前常見的FDM擠出式打印機一般采用增加噴頭數量的方法來實現多材料一體化成型，但增加噴頭數量將導致相應配套裝置(如加熱裝置)的設計難度加大，且多噴頭設置增加了設備的體積占比；其次，多噴頭FDM打印機最大的缺陷在于難以在精確的位置及時更換材料，打印速度、精度與效率難以達到更高的水平。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種環狀夾心多材料4D打印噴頭及4D打印設備，以解決FDM多噴頭打印機設備設計復雜、難以精準快速更換打印材料及多噴頭擠出材料結合精度低的問題。

本發明提供一種環狀夾心多材料4D打印噴頭，包括噴頭本體，所述噴頭本體上沿周向設置有多個進料口，所述噴頭本體的底端設置有與進料口一一對應的環狀同軸的出料口，所述進料口和出料口通過依次內嵌的流道連通。

進一步地，所述噴頭本體上沿周向設置有第一進料口、第二進料口、第三進料口、第四進料口和第五進料口，所述噴頭本體的底端設有環狀同軸的第一出料口、第二出料口、第三出料口、第四出料口和第五出料口，所述第一進料口和第一出料口通過第一流道連通，所述第二進料口與第二出料口通過第二流道連通，所述第三進料口與第三出料口通過第三流道連通，所述第四進料口與第四出料口通過第四流道連通，所述第五進料口與第五出料口通過第五流道連通，所述第二流道內嵌于第一流道，所述第三流道內嵌于第二流道，所述第四流道內嵌于第三流道，所述第五流道內嵌于第四流道。

進一步地，所述第一流道、第二流道、第三流道、第四流道和第五流道同軸。

進一步地，所述第一流道的內壁與第二流道的外壁之間構成第一腔室，所述第二流道的內壁與第三流道的外壁之間構成第二腔室，所述第三流道的內壁與第四流道的外壁之間構成第三腔室，所述第四流道的內壁與第五流道的外壁之間構成第四腔室；從第一進料口進入的打印材料沿著第一腔室流至第一出料口，從第二進料口進入的打印材料沿著第二腔室流至第二出料口，從第三進料口進入的打印材料沿著第三腔室流至第三出料口，從第四進料口進入的打印材料沿著第四腔室流至第四出料口，從第五進料口進入的打印材料沿著第五流道的內壁流至第五出料口。

進一步地，所述第一進料口、第二進料口、第三進料口、第四進料口和第五進料口的截面為圓形。

進一步地，所述第一流道、第二流道、第三流道、第四流道和第五流道均為倒圓錐形。

進一步地，所述第一流道的底端的截面直徑小于第一進料口的截面直徑，所述第二流道的底端的截面直徑小于第二進料口的截面直徑，所述第三流道的底端的截面直徑小于第三進料口的截面直徑，所述第四流道的底端的截面直徑小于第四進料口的截面直徑，所述第五流道的底端的截面直徑小于第五進料口的截面直徑，

進一步地，所述第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室和第五流道的體積相同。