一种具有三明治结构双组份材料及其基于3D打印的制备方法技术

本发明专利技术提供一种具有三明治结构双组份材料及其基于3D打印的制备方法。其中，采用所述喷头在3D打印过程中沉积的线条具有三明治结构，且可以通过调节工艺参数实现沉积线条中两个组份的比例控制，达到微观性能的调控，继而实现宏观上制件中的各部位性能的调控。相比于单一组分打印材料，本发明专利技术通过喷头设计和材料体系的选择实现沉积线条中两个组分材料的比例控制，达到微观性能的调控，继而实现宏观上制件中的各部位性能的调控和互补。同时通过引入第二组分材料可弥补第一组分材料性能上的不足，改善微观沉积线条的性能，从而优化整个打印制件的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有三明治结构双组份材料及其基于3D打印的制备方法
本专利技术涉及一种具有三明治结构双组份材料及其基于3D打印的制备方法，属于增材制造

技术介绍
随着电子信息技术的成熟，3D打印也应运而生并大规模普及，开启了无模具制造的时代。《经济学人》杂志曾描述，以3D打印为代表的数字化制造技术将改写制造业的生产方式，进而改变产业链的运作模式。3D打印，又名增材制造(AdditiveManufacturing,AM)出现于20世纪70年代。按照美国材料与试验协会国际标准组织F42增材制造技术委员会给出的定义：3D打印是根据3D模型数据，用材料的层层相连接来制造物体的工艺。其核心就是将所需成型制件的复杂3D实体通过切片处理转化为简单的2D截面的组合，依据制件的3D计算机辅助设计模型，在3D打印设备上直接成型实体制件。3D打印最大的特点是不用模具成型，因此可以省去开模费用，大大降低成本。熔融沉积成型(FusedDepositionModeling,FDM)是利用高温将材料融化，通过打印头挤出成细丝，在构件平台堆积成型。FDM是最常见本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印用喷头，所述喷头包括喷头上部件(1)和喷头下部件(2)，所述喷头上部件(1)与喷头下部件(2)连接，所述喷头上部件(1)为圆筒结构，所述喷头下部件(2)为圆台结构，且远离喷头上部件(1)一侧的圆台的截面积小于与喷头上部件(1)连接处的圆台的截面积；所述喷头上部件(1)远离喷头上部件(1)和喷头下部件(2)连接处的一端形成第一物料进口(4)；/n所述喷头还包括第二物料进口(3)和分层格栅；/n所述分层格栅设置在喷头内部；所述分层格栅包括第一连接部(5)、第二连接部(6)和第三连接部(7)，所述第一连接部(5)、第二连接部(6)和第三连接部(7)均为圆台结构，所述第二连接部(6)和...

【技术特征摘要】
1.一种3D打印用喷头，所述喷头包括喷头上部件(1)和喷头下部件(2)，所述喷头上部件(1)与喷头下部件(2)连接，所述喷头上部件(1)为圆筒结构，所述喷头下部件(2)为圆台结构，且远离喷头上部件(1)一侧的圆台的截面积小于与喷头上部件(1)连接处的圆台的截面积；所述喷头上部件(1)远离喷头上部件(1)和喷头下部件(2)连接处的一端形成第一物料进口(4)；
所述喷头还包括第二物料进口(3)和分层格栅；
所述分层格栅设置在喷头内部；所述分层格栅包括第一连接部(5)、第二连接部(6)和第三连接部(7)，所述第一连接部(5)、第二连接部(6)和第三连接部(7)均为圆台结构，所述第二连接部(6)和所述第三连接部(7)套接，且第二连接部(6)和第三连接部(7)截面较大的一端同时与第一连接部(5)截面较大的一端连接；套接的第二连接部(6)和第三连接部(7)形成密闭的空间；
所述第二物料进口(3)穿过喷头侧壁与第二连接部(6)和第三连接部(7)形成的密闭空间连通；
所述第二连接部(6)截面较小的一端形成内层喷嘴(9)，所述第三连接部(7)截面较小的一端形成中层喷嘴(10)，所述喷嘴下部件(2)截面较小的一端形成外层喷嘴(8)。


2.根据权利要求1所述的喷头，其中，所述第一物料进口(4)用于接收第一组分材料；所述第二物料进口(3)用于接收第二组分材料。
优选地，所述分层格栅用于将第一组分材料和第二组分材料分隔开，同时用于将第一组分材料分成两份。
优选地，所述第一连接部(5)用于将从第一物料进口(4)进入的第一组分材料分成两份。


3.根据权利要求1或2所述的喷头，其中，所述内层喷嘴(9)、中层喷嘴(10)和外层喷嘴(8)的截面均为圆形，且圆心位于同一条直线上，且直径依次增大。示例性地，所述直径例如可以为0.4mm、0.6mm和0.7mm。
优选地，所述第一连接部靠近第一物料进口(4)处的圆台的截面积为同一水平面上喷头上部件(1)的截面积的一半，即利用第一连接部(5)可以将第一组分材料分成质量或体积相等的两份。
优选地，述喷头上部件(1)的直径为20mm，所述喷头上部件(1)的高度为10mm。


4.根据权利要求1-3任一项所述的喷头，其中，所述3D打印喷头可以连接基于FDM的挤出系统，也可以连接基于直写式3D打印机的挤出系统，后者可以实现两种热固性高分子的打印。


5.一种具有三明治结构双组份材料的3D打印方法，所述方法是基于权利要求1-4任一项所述的3D打印用喷头，所述方法包括以下步骤：
1)将第一组分材料从第一物料进口送入上述的3D...

【专利技术属性】
技术研发人员：王剑磊，王西柚，吴立新，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建;35