一種熔融體多維取向的增材制造打印噴頭系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熔融體多維取向的增材制造打印噴頭系統(tǒng)，包括輸送熔融體的輸送管和連接在輸送管端部的噴頭，還包括驅(qū)動(dòng)輸送管轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，所述輸送管包括豎直管段和傾斜管段；本發(fā)明在不改變現(xiàn)有熔融體材料的基礎(chǔ)上，通過驅(qū)動(dòng)裝置使輸送管和噴頭運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致熔融體在X方向和Y方向同時(shí)取向，同時(shí)隨著打印高度的增加，熔融體還在Z方向上取向，由于熔融體同時(shí)在X、Y和Z方向的取向，彌補(bǔ)了現(xiàn)有打印方式只能確保熔融體線性取向的缺陷，多維取向使材料力學(xué)性能呈各向異性，因此能保證所打印出的產(chǎn)品在各個(gè)方向強(qiáng)度均提高，有利于擴(kuò)大打印產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。
【專利說明】一種熔融體多維取向的增材制造打印噴頭系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種增材打印設(shè)備，特別涉及一種熔融體多維取向的增材制造打印噴頭系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]經(jīng)過20多年的發(fā)展，增材制造(即快速成型)技術(shù)發(fā)展迅速。以打印材料分類，可分為金屬、非金屬、陶瓷材料、復(fù)合材料以及生物材料的三維打印技術(shù)；以打印方式分類，可分為粉末燒結(jié)技術(shù)(SLS)，粉末熔融技術(shù)(SLM)，激光近成型技術(shù)(LENS)以及擠出熔融技術(shù)(FDM)。其中，以熔融體材料為基礎(chǔ)的擠出成型技術(shù)(FDM)，廣泛應(yīng)用于家庭、教學(xué)、模型等方面。
[0003]目前FDM技術(shù)獲得的三維打印器件，在外觀上與設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)非常接近。但是在功能上還比較欠缺，屬于形似而神不似。造成前述區(qū)別的主要原因是FDM技術(shù)采用擠出熔融方式，通過熔融體的層層涂覆，獲得打印器件。在打印過程中，熔融體材料會(huì)沿打印噴頭的涂覆方向進(jìn)行取向，當(dāng)冷卻凝固以后，該取向方向的強(qiáng)度會(huì)明顯強(qiáng)于非取向方向的強(qiáng)度。如以FDM方式打印的ABS塑料水杯為例，水杯垂直于桌面的方向，具有很強(qiáng)的承受力，但是，對(duì)于水杯的側(cè)面，特別是層與層之間的結(jié)合力非常弱，導(dǎo)致其側(cè)壁的強(qiáng)度很低。
[0004]由于現(xiàn)有FDM技術(shù)的噴頭主要是線性運(yùn)動(dòng)方式，熔融體材料主要是沿噴頭的運(yùn)動(dòng)方向線性取向，使熔融體材料在擠前與擠出后的排列以及取向沒有明顯變化，導(dǎo)致其打印產(chǎn)品的力學(xué)性能各向差異比較大，因此，有必要發(fā)明新型的FDM噴頭系統(tǒng)，提高熔融體材料的多維取向功能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種熔融體多維取向的增材制造打印噴頭系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有擠出熔融技術(shù)不能確保熔融體的多維取向，打印出的產(chǎn)品力學(xué)強(qiáng)度差的問題。
[0006]本發(fā)明熔融體多維取向的增材制造打印噴頭系統(tǒng)，包括輸送熔融體的輸送管和連接在輸送管端部的噴頭，還包括驅(qū)動(dòng)輸送管轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，所述輸送管包括與回轉(zhuǎn)中心同軸的豎直管段和與豎直管段連接的傾斜管段，所述豎直管段和傾斜管段間的夾角β大小為90° ( β <180°，所述噴頭設(shè)置在傾斜管段末端。
[0007]進(jìn)一步，所述豎直管段和傾斜管段的內(nèi)管壁上設(shè)置有來復(fù)線結(jié)構(gòu)。
[0008]進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)、與電機(jī)轉(zhuǎn)子連接的主動(dòng)齒輪和與豎直管段連接的從動(dòng)齒輪。
[0009]進(jìn)一步，所述豎直管段上還設(shè)置有用于加熱熔融體的加熱裝置。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
[0011]本發(fā)明熔融體多維取向的增材制造打印噴頭系統(tǒng)，在不改變現(xiàn)有打印材料的基礎(chǔ)上，通過設(shè)置驅(qū)動(dòng)裝置使輸送管和噴頭旋轉(zhuǎn)，且輸送管的傾斜管段偏離回轉(zhuǎn)中心，使得熔融材料在固化之前隨輸送管和噴頭做離心圓周運(yùn)動(dòng)，熔融體在X方向和Y方向同時(shí)取向，同時(shí)隨著打印高度的增加，熔融體還在Z方向上取向，由于熔融體同時(shí)在X、Y和Z方向的取向，從而彌補(bǔ)了現(xiàn)有打印方式只能確保熔融體線性取向的缺陷，多維取向使材料呈各向異性，因此能保證所打印出的產(chǎn)品在各個(gè)方向力學(xué)強(qiáng)度均較好，有利于擴(kuò)大打印產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明熔融體多維取向的增材制造打印噴頭系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為輸送管的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0015]如圖所示，本實(shí)施例熔融體多維取向的增材制造打印噴頭系統(tǒng)，包括輸送熔融體的輸送管和連接在輸送管端部的噴頭1，還包括驅(qū)動(dòng)輸送管轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，所述輸送管包括與回轉(zhuǎn)中心同軸的豎直管段2和與豎直管段2連接的傾斜管段3，所述豎直管段2和傾斜管段3間的夾角β為120°，當(dāng)然在不同實(shí)施中所述夾角β還可為90°、150°、180°等90°?180°范圍內(nèi)的其它值，所述噴頭I設(shè)置在傾斜管段末端部位。本實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)4、與電機(jī)轉(zhuǎn)子連接的主動(dòng)齒輪5和與豎直管段2連接的從動(dòng)齒輪6，通過電機(jī)4可方便的控制輸送管和噴頭的轉(zhuǎn)速和啟停；當(dāng)然本實(shí)施例中所采用的齒輪傳動(dòng)裝置在不同實(shí)施例中還可采用帶輪傳動(dòng)裝置或鏈輪傳動(dòng)裝置替換。
[0016]本實(shí)施例熔融體多維取向的增材制造打印噴頭系統(tǒng)，可對(duì)金屬材料熔融體、無機(jī)非金屬材料熔融體、高分子材料熔融體和復(fù)合材料熔融體等進(jìn)行增材制造；其在不改變現(xiàn)有熔融體材料的基礎(chǔ)上，通過驅(qū)動(dòng)裝置使輸送管和噴頭旋轉(zhuǎn)，使熔融體材料在固化之前在輸送管和噴頭內(nèi)做離心圓周運(yùn)動(dòng)，且傾斜管段3進(jìn)一步增強(qiáng)了熔融體材料的離心運(yùn)動(dòng)，力口強(qiáng)了熔融體在X方向和Y方向的同時(shí)取向；并且隨著打印高度的增加，熔融體還在Z方向上取向，由于熔融體同時(shí)在X、Y和Z方向的取向，從而彌補(bǔ)了現(xiàn)有打印方式只能確保熔融體材料線性取向的缺陷，多維取向使材料力學(xué)強(qiáng)度呈各向異性，因此能保證所打印出的產(chǎn)品在各個(gè)方向強(qiáng)度均較好；并且在打印過程中，熔融體的圓周運(yùn)動(dòng)和Z向運(yùn)動(dòng)使其呈螺旋上升運(yùn)動(dòng)的軌跡，運(yùn)動(dòng)軌跡之間存在相互疊加，能增強(qiáng)熔融體材料在層與層之間的粘附作用，使打印產(chǎn)品強(qiáng)度進(jìn)一步得到增強(qiáng)，因此采用本打印噴頭系統(tǒng)可擴(kuò)大打印產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0017]作為對(duì)本實(shí)施例的改進(jìn)，所述豎直管段2和傾斜管段3的內(nèi)管壁上設(shè)置有來復(fù)線結(jié)構(gòu)，來復(fù)線結(jié)構(gòu)可使熔融體在輸送管內(nèi)做螺旋旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可進(jìn)一步使熔融體材料呈多維取向，進(jìn)一步提高打印器件的力學(xué)強(qiáng)度。
[0018]作為對(duì)本實(shí)施例的改進(jìn)，所述豎直管段2上還設(shè)置有用于加熱熔融體的加熱裝置
7,加熱裝置7可以為電加熱裝置、熱油加熱裝置、紅外線加熱裝置或微波加熱裝置等，加熱裝置可控制和調(diào)節(jié)熔融體的溫度，保證熔融體沿輸送管流動(dòng)過程中溫度穩(wěn)定，保持良好的流動(dòng)性，不會(huì)造成噴頭堵塞。
[0019]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種熔融體多維取向的增材制造打印噴頭系統(tǒng)，包括輸送熔融體的輸送管和連接在輸送管端部的噴頭，其特征在于:還包括驅(qū)動(dòng)輸送管轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，所述輸送管包括與回轉(zhuǎn)中心同軸的豎直管段和與豎直管段連接的傾斜管段，所述豎直管段和傾斜管段間的夾角β大小為90° ( β <180°，所述噴頭設(shè)置在傾斜管段的末端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融體多維取向的增材制造打印噴頭系統(tǒng)，其特征在于:所述豎直管段和傾斜管段的內(nèi)管壁上設(shè)置有來復(fù)線結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的熔融體多維取向的增材制造打印噴頭系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)、與電機(jī)轉(zhuǎn)子連接的主動(dòng)齒輪和與豎直管段連接的從動(dòng)齒輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述的熔融體多維取向的增材制造打印噴頭系統(tǒng)，其特征在于:所述豎直管段上還設(shè)置有用于加熱熔融體的加熱裝置。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK104149344SQ201410366032
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】黎靜, 譚陸西, 張代軍, 鄭彬 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院