一种具备挤出与喷墨功能的3D打印头制造技术

技术编号:20099663 阅读:57 留言:0更新日期:2019-01-16 04:00
本实用新型专利技术提出一种具备挤出与喷墨功能的3D打印头,包括熔融挤出打印头和光敏树脂喷墨打印头;熔融挤出打印头与所述光敏树脂喷墨打印头平行固定连接,且打印方向相同;熔融挤出打印头具有打印头安装架和内嵌打印头;打印头安装架上安装有打印头高度调节机构,能够在打印方向上调节内嵌打印头的高度。本实用新型专利技术通过对打印头装置的改进,将熔融挤出功能和喷墨功能在同一打印头上进行集成,从而实现了3D打印方式的复合。这种新的3D打印方式将实现异质材料(类似水泥+钢筋式结构)的复合制造,在力学性上将弥补光固化材料的不足,并且可以弥补FDM打印精度及粗糙度差的问题,同时由于骨架材料的添加解决了普通光敏树脂材料的脆性问题。

A 3D Printing Head with Extrusion and Inkjet Function

The utility model provides a 3D printing head with extrusion and inkjet functions, including a melt extrusion printing head and a photosensitive resin inkjet printing head; a melt extrusion printing head is fixed parallel to the photosensitive resin inkjet printing head, and the printing direction is the same; a melt extrusion printing head has a printing head mounting rack and an embedded printing head; and a printing head height adjustment is installed on the printing head mounting rack. The section mechanism can adjust the height of the embedded printing head in the direction of printing. The utility model integrates melt extrusion function and inkjet function on the same printing head by improving the printing head device, thereby realizing the combination of 3D printing mode. This new 3-D printing method will realize the composite manufacturing of heterogeneous materials (similar to cement + steel bar structure). It will make up for the shortcomings of light-curing materials in mechanics and the poor printing accuracy and roughness of FDM. At the same time, the brittleness of ordinary photosensitive resin materials will be solved by adding skeleton materials.

【技术实现步骤摘要】
一种具备挤出与喷墨功能的3D打印头
本技术涉及一种新型3D打印头装置,尤其涉及了一种将丝材的熔融挤出功能与喷墨打印功能集成的新型3D打印头。
技术介绍
目前随着3D打印领域的快速发展,在大领域划分主要包含了FDM(熔融挤出)打印方式、SLA(光敏树脂打印)及SLM打印(激光选区熔融)的打印方式。其中FDM为最早的应用市场的3D打印技术,其原理为采用加热棒将塑料丝材熔融挤出逐层堆叠而形成三维模型,其可打印的材料包括PLA、PC、ABS、PCTG等材料。其特点为打印精度较低及零件悬空部分需要加支撑、所应用材料有限(在PC、ABS等材料打印过程中容易出现翘曲变形及开裂的风险)。SLA的成型原理为利用光敏树脂在特定波长光源下感光固化的原理,形成材料的堆叠。主要有喷墨方式堆叠和树脂槽中固化两种主流的成型方式。其打印的材料为光敏树脂。特点为:成型精度较高,但是所应用的材料有限,常用的光敏树脂材料较脆,目前也有开发出超韧性的光敏树脂材料,但力学性能和耐温性均较差。SLM为激光选择性烧结,其成型原理为采用激光对平面区域的粉末进行选择性熔化,经过多层堆叠形成三维实体。其可打印的材料包括铝合金、钛合金、高温合金等。特点为:成型精度高、成型的材料范围广。在3D打印复合料的制备方面,在行业内涌现出了各种复合材料的打印方式,按照目前的应用情况分为在材料制备阶段进行掺杂调节和在打印过程中进行多材料的混合。在材料制备阶段,如FDM熔融挤出方式,在PLA丝材中加入碳纤维、玻璃纤维(短纤维)及石墨烯进行材料的混料改性及在激光烧结尼龙粉的打印方式中对尼龙粉进行掺杂改性。在打印过程中改性的,如starasys的Ployjet类型的打印头,采用喷墨技术实现了异质材料的改性添加,但是可实现的材料均为光固化材料,在进一步提升材料力学性能方面受到限制。也有报道在FDM的打印过程中,采用双打印头进行PLA和连续的长碳纤维、玻璃纤维进行混料,但根据打印效果来看其仍然继承了FDM的特点打印精度及表面粗糙度较差,在打印的产品表面形成层状痕迹。通过以上可以看出目前复合材料3D打印制备主要集中在材料端的掺杂混料。在过程段的复合材料制备又存在精度差的问题,且不能制备内含骨架式的结构(如混凝土+钢筋式)。基于目前的3D打印工艺对于复合材料的制备方式的局限性,亟须开发一种新的复合打印装置来解决复合材料打印的制造难题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题,本技术提出一种具备挤出与喷墨功能的3D打印头,可应用于实现内含骨架类复合材料的制备。采用该打印装置可实现异质材料的复合制造,也可选择单项功能实现同质材料的打印。为实现上述目的,本技术所采用的技术方案是:所述一种具备挤出与喷墨功能的3D打印头,其特征在于:包括熔融挤出打印头和光敏树脂喷墨打印头;所述熔融挤出打印头与所述光敏树脂喷墨打印头平行固定连接,且打印方向相同;所述熔融挤出打印头具有打印头安装架和内嵌打印头;打印头安装架上安装有打印头高度调节机构,能够在打印方向上调节内嵌打印头的高度。进一步的优选方案,所述一种具备挤出与喷墨功能的3D打印头,其特征在于:所述打印头高度调节机构能够控制内嵌打印头在打印方向上两个不同位置处固定。进一步的优选方案,所述一种具备挤出与喷墨功能的3D打印头,其特征在于:所述打印头高度调节机构采用电磁阀机构作为驱动机构,电磁阀的吸合部件分别安装在打印头安装架和内嵌打印头上,当熔融挤出打印头工作时,电磁阀吸合,内嵌打印头高度下降;当熔融挤出打印头不工作时,电磁阀断开,内嵌打印头通过与打印头安装架连接的复位机构复位。进一步的优选方案,所述一种具备挤出与喷墨功能的3D打印头,其特征在于:所述复位机构采用弹簧机构。进一步的优选方案,所述一种具备挤出与喷墨功能的3D打印头,其特征在于:所述打印头高度调节机构采用气阀机构作为驱动机构。进一步的优选方案,所述一种具备挤出与喷墨功能的3D打印头,其特征在于:所述打印头高度调节机构采用螺杆传动机构作为驱动机构。进一步的优选方案,所述一种具备挤出与喷墨功能的3D打印头,其特征在于:还包括固化灯;所述固化灯与所述光敏树脂喷墨打印头平行固定连接,且照射方向与打印方向相同;所述固化灯波长为用于所述光敏树脂固化反应的特定波长。进一步的优选方案,所述一种具备挤出与喷墨功能的3D打印头,其特征在于:所述内嵌打印头包括驱动齿轮、加热喷嘴、加热棒;所述驱动齿轮能够将丝材挤入加热喷嘴,所述加热棒能够将加热喷嘴温度升高,并将挤入加热喷嘴的丝材塑化。进一步的优选方案,所述一种具备挤出与喷墨功能的3D打印头,其特征在于:所述光敏树脂喷墨打印头采用压电式喷墨打印头或热泡式喷墨打印头。有益效果与
技术介绍
相比,本技术具有的有益效果是:1)本技术通过对打印头装置的改进,将熔融挤出功能和喷墨功能在同一打印头上进行集成,从而实现了3D打印方式的复合。这种新的3D打印方式将实现异质材料(类似水泥+钢筋式结构)的复合制造,在力学性上将弥补光固化材料的不足。2)采用本技术的3D打印头装置能够进行复合打印,由于内部骨架结构采用熔融挤出方式,外部采用喷墨方式,可以弥补FDM打印精度及粗糙度差的问题,同时由于骨架材料的添加解决了普通光敏树脂材料的脆性问题。3)本技术可以衍生出其他应用功能装置,如将FDM打印头替换为目前FDM+连续纤维的打印头则制备连续纤维增强的复合材料可大大提升材料的力学性能。本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本技术的实践了解到。附图说明本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:图1:本技术中一种具备挤出与喷墨功能的3D打印头装置示意图:其中:1、熔融挤出打印头;2、丝材;3、加热棒;4、高度调节装置第一部件;5、高度调节装置第二部件;6、热敏电阻;7、齿轮;8、光敏树脂进料管;9、光敏树脂喷墨打印头;10、固化灯。图2:熔融挤出打印头工作示意图;图3:光敏树脂喷墨打印头工作示意图;图4:固化灯工作示意图。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本技术,而不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本技术和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本技术的限制。此外、术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。本实本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种具备挤出与喷墨功能的3D打印头,其特征在于:包括熔融挤出打印头和光敏树脂喷墨打印头;所述熔融挤出打印头与所述光敏树脂喷墨打印头平行固定连接,且打印方向相同;所述熔融挤出打印头具有打印头安装架和内嵌打印头;打印头安装架上安装有打印头高度调节机构,能够在打印方向上调节内嵌打印头的高度。

【技术特征摘要】
1.一种具备挤出与喷墨功能的3D打印头,其特征在于:包括熔融挤出打印头和光敏树脂喷墨打印头;所述熔融挤出打印头与所述光敏树脂喷墨打印头平行固定连接,且打印方向相同;所述熔融挤出打印头具有打印头安装架和内嵌打印头;打印头安装架上安装有打印头高度调节机构,能够在打印方向上调节内嵌打印头的高度。2.根据权利要求1所述一种具备挤出与喷墨功能的3D打印头,其特征在于:所述打印头高度调节机构能够控制内嵌打印头在打印方向上两个不同位置处固定。3.根据权利要求2所述一种具备挤出与喷墨功能的3D打印头,其特征在于:所述打印头高度调节机构采用电磁阀机构作为驱动机构,电磁阀的吸合部件分别安装在打印头安装架和内嵌打印头上,当熔融挤出打印头工作时,电磁阀吸合,内嵌打印头高度下降;当熔融挤出打印头不工作时,电磁阀断开,内嵌打印头通过与打印头安装架连接的复位机构复位。4.根据权利要求3所述一种具备挤出与喷墨功能的3D打印头,其特征在于:所...

【专利技术属性】
技术研发人员:李超尹恩怀安占军
申请(专利权)人:西安瑞特三维科技有限公司
类型:新型
国别省市:陕西,61

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