[發明專利]基于激光燒結的擠出式3D打印噴頭

在審

• 申請號: 202110017378.2
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112757436A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 韓基泰;汪磊;夏慶鋒;孫豐勇;武美萍;段為朋
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學濱江學院
• 主分類號: B28B1/00
• 分類號: B28B1/00;B33Y30/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種基于激光燒結的擠出式3D打印噴頭，包括送料斗、激光燒結組件和支撐及工作臺組件；送料斗中設有供料腔體以及在入口處設有蓋合的密封蓋，供料腔體由外部殼體和內部殼體組成；激光燒結組件放置在送料斗上，激光光路穿過擠出口對漿體材料直接燒結；支撐及工作臺組件包括用于夾持送料斗的夾具、固定支承夾具的支撐架以及工作臺組成，工作臺位于擠出口的正下方。本發明在送料斗中設置供料腔體，搭配激光燒結組件實現零部件的一體化成型；通過控制加熱組件的溫度提高漿體材料擠出的均勻性；利用敷設在平臺上的磁感線圈促使金屬顆粒緊密連接，提高樣件的加工質量，實現穩定可靠的擠出式3D打印噴頭，具有廣泛的實用性及普適性。

技術領域

本發明涉及機械加工噴頭領域，尤其涉及一種基于激光燒結的擠出式3D打印噴頭。

背景技術

增材制造是近年來產生并迅速發展起來的一種特種加工技術。與傳統機械加工方法相比，該技術以其可以實現零件的快速制造及自由成型，被越來越廣泛地應用到各個領域。

擠出式增材制造技術是經由噴嘴擠出材料至工作臺上的一種工藝。操作人員在壓力的幫助下推動推桿將管內材料慢慢擠出至工作臺上，通過控制噴頭的壓力、漿料的粘度等工藝參數實現對漿體擠出速度的控制，并在此基礎上控制平移臺的移動速度，實現漿料在工作臺上的增材制造加工。同時，利用激光器實現對漿體材料的實時燒結。

擠出式增材制造技術具有廣闊的應用前景，由于該技術產生的較晚，尚未完全成熟，還需進一步的研究分析和優化。該工藝的應用在目前市面上主要是用于陶瓷材料的加工，但由于加工精度不足、燒結強度不足等問題嚴重限制了其向需求更大的方向，如微電子、微電池等領域的應用。

發明內容

發明目的：本發明目的是為了解決現有技術加工精度低、裝置構造復雜、加工材料的體積及精度難以控制的問題，提供一種基于激光燒結的擠出式3D打印噴頭，實現打印噴頭與激光燒結一體化成型，提高打印精度及拓寬應用范圍。

技術方案：本發明提供一種基于激光燒結的擠出式3D打印噴頭，包括送料斗、激光燒結組件和支撐及工作臺組件；送料斗中設有供料腔體以及在入口處設有蓋合的密封蓋，供料腔體由外部殼體和內部殼體組成，漿體材料從外部殼體和內部殼體之間倒入；激光燒結組件放置在送料斗上，激光光路穿過擠出口對漿體材料直接燒結；支撐及工作臺組件包括用于夾持送料斗的夾具、固定支承夾具的支撐架以及工作臺組成，工作臺位于擠出口的正下方。

進一步地，擠出口為圓弧狀向內噴射結構。

進一步地，外部殼體外側套有加熱組件用于加熱供料腔體內的漿體材料。

進一步地，擠出口大小可調。

進一步地，激光燒結組件中的小型激光器放置于激光器墊塊之上，小型激光器的出光口對應放置于激光器墊塊上開出的圓孔內，激光器墊塊固定架設在密封蓋上。

進一步地，工作臺敷設有磁感線圈，磁感線圈用于固定所要打印漿體材料中金屬顆粒的位置。

進一步地，夾具內壁處設有吸震材料用于穩固送料斗。

進一步地，工作臺采用三維移動平臺，包括Z方向移動控制器、Y方向移動控制器以及X方向移動控制器；三個方向的控制器采用迭代學習控制算法智能控制。