一种实现3D打印过程中双组分材料精准沉积的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种实现3D打印过程中双组分材料精准沉积的装置及方法，包括第一供料装置、第二供料装置、三通连接器、静态混合器；三通连接器具有第一入口和第二入口，第一入口与第一供料装置相连通，第二入口跟第二供料装置相连通；第一入口分流成两个分流流道，分别为第一分流流道和第三分流流道，第一分流流道对应的出口为第一出口，第三分流流道对应的出口为第三出口，第一出口位于静态混合器的第一混合单元第一侧，第三出口位于静态混合器第一混合单元的第二侧；第二入口流道也分流成第二分流流道和第四分流流道；第二分流流道对应的出口为第二出口，第四分流流道对应的出口为第四出口；第四出口位于静态混合器的第一混合单元第一侧，第二出口位于静态混合器的第一混合单元第二侧。元第二侧。元第二侧。

【技术实现步骤摘要】
一种实现3D打印过程中双组分材料精准沉积的装置及方法


[0001]本专利技术涉及多材料的3D打印
，尤其是一种实现基于挤出式3D打印过程中多材料精准沉积的方法。

技术介绍

[0002]在专利CN 113442258 B，公开了复合陶瓷功能梯度材料数字化制造的3D打印机及方法，该方法利用Kenics静态混合器对双组份进行在线混合，可实现打印过程中两材料在组分间连续梯度变化，为3D打印在多材料个性化成形方面提供了新的解决方法。然而，利用Kenics静态混合器进行多材料在线混合时，随着成形位置的变化材料组分的配比需要实时变换；当材料A和材料B以1:1的配比混合时，两材料流速相等且第一个混合单元两侧的截面积相等，因此流量一致，材料A、B混合均匀；但是当材料变换配比后，以A:B＝1:2的配比为例，这样势必会出现混合单元两侧流量不一致的情况，那么材料B会比材料A流动的快一倍，流动缓慢的材料A只能和材料B的后半段进行混合，这样材料B的前半段不参与混合反而会干扰管内已经混合好的材料，在经过多次变比例过后，挤出头输出的材料配比将存在严重的误差，且成形材料的性能无法保证。

技术实现思路

[0003]本专利技术为克服上述现有技术的不足，提供一种实现3D打印过程中双组分材料精准沉积的方法，有效解决了现有技术中双组份材料打印成形精度低，功能梯度材料成形可靠性差的问题，并且可以提升在线混合均匀度，提高混合效率。
[0004]为了上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0005]本实施例公开的一种实现3D打印过程中双组分材料精准沉积的装置，包括第一供料装置、第二供料装置、三通连接器、静态混合器；
[0006]三通连接器具有第一入口和第二入口，第一入口与第一供料装置相连通，第二入口与第二供料装置相连通；第一入口对应的第一流道被分流成两个分流流道，分别为第一分流流道和第三分流流道，第一分流流道对应的出口为第一出口，第三分流流道对应的出口为第三出口，所述的第一出口位于静态混合器的第一侧，第三出口位于静态混合器的第二侧；即从第一入口进来的材料A被分成左右两路进入到静态混合器；第二入口对应的第二流道也分流成两个出口流道，分别是第二分流流道和第四分流流道；第二分流流道对应的出口为第二出口，第四分流流道对应的出口为第四出口；所述的第四出口位于静态混合器的第一混合单元第一侧，第二出口位于静态混合器的第一混合单元第二侧，第一侧和第二侧相对；从第二入口进来的材料B被分成左右两路；在材料A和材料B流速不一致的情况下，流速快的两个出口位于不同侧，流速慢的两个出口也位于不同侧，就形成了左边的两个出口是一快一慢；右边两个出口也是一快一慢；使得两边速度基本相同，保证匀速混合。
[0007]所述的静态混合器，连接于所述三通连接器的四个出口端，所述静态混合器的第一混合单元对准三通连接器的中轴线，所述混合单元一侧对准第一出口和第四出口，所述
混合单元的另一侧对准第二出口和第四出口，静态混合器和三通连接器用锁紧螺母进行固定。
[0008]进一步的，所述的第一出口与第四出口之间的距离约等于第一流道的宽度；所述的第二出口与第三出口之间的距离约等于第二流道的宽度；在流道之间不干涉情况下，限定出口之间的距离尽可能减小，使得流速快的材料可以与流速慢的材料快速接触，进而使得流速快的材料可以带着流速慢的材料一起流动，进而实现很好的混合。
[0009]进一步的，位于混合单元不同侧的出口之间的距离小于混合管直径，且混合单元两侧的出口位置应该保证对称。
[0010]进一步的，如上所述的三通连接器采用流线型设计，所述流线型设计采用尽可能大的曲率和平滑过渡，分流的流道采用尽可能短的流道设计，这种流道结构可以减少材料的流动阻力和沿程压力损失。
[0011]进一步的，所述第一供料装置由第一螺杆阀和第一料筒组成，第一料筒与第一螺杆阀相连，第一螺杆阀的出口与第一入口相连。
[0012]进一步的，所述的第一供料装置由第二料筒与第二螺杆阀组成，第二料筒与第二螺杆阀相连，第二螺杆阀的出口与所述的第二入口相连。
[0013]进一步的，如上所述的三通连接器第一流道以及其相连的分流流道的流域总体积与第二流道以及其相连的分流流道的流域总体积相等，这可以保证材料A、B流动的同步性。
[0014]进一步的，所述第一分流流道和第三分流流道的流体体积相等，这可以保证材料A从三通连接器第一出口和第三出口流出的同步性，并且流出流量一致。
[0015]进一步的，所述第二分流流道和第四分流流道的流体体积相等，这可以保证材料B从三通连接器第二出口和第四出口流出的同步性，并且流出流量一致。
[0016]第二方面，一种实现基于挤出式3D打印过程中双组分材料精准沉积的方法，包括以下步骤：
[0017]打印过程中根据材料A、B的比例进行转速分配，从而控制材料A、B的流量，材料A从三通连接器的第一入口流入第一流道，经过分流后从第一出口和第三出口流出，进入静态混合器中，材料A被分配到静态混合器的第一混合单元的左右两侧；材料B从三通连接器的第二入口流入第二流道，经过分流后从第二出口和第四出口流出，进入静态混合器中，材料B被分配到静态混合器的第一混合单元的左右两侧；随后经过更多混合单元的混合后从挤出头挤出，从而沉积到打印平台上，最终得到功能梯度材料。
[0018]上述本专利技术的实施例的有益效果如下：
[0019]本专利技术公开的制造方法克服了原有双组份挤出头在动态变配比过程中的材料混合不同步问题，而且提升了双组份材料在线混合的混合效率；具体的，通过三通连接器的分流，可以始终让混合单元两侧同时包含流动快的材料和流动慢的材料，这样避免了材料因为流量不一致导致的一侧流动滞后，降低混合延时。
[0020]先前的两出口三通连接器，由于两个出口距离比较远，两材料由出口挤出后流过Knices静态混合器的第一个混合单元后才能交汇；改进后的三通连接器，两材料由对应的出口挤出后即可进行接触混合，从而提前了交汇时间，随着流动的进行提前进行剪切混合，从而可以提高混合均匀度并提升了混合效率；由于两材料从三通连接器出口挤出就产生接触，因此在材料A、B配比为1:2时，流动快的材料A会与流动慢的材料B产生相对运动，从而材
料A带动材料B进行运动，减少了组分流动误差；
附图说明
[0021]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0022]图1是本专利技术中双组份供料装置示意图；
[0023]图2是图1的部分放大示意图；
[0024]图3是本专利技术所用到的三通连接器内部流道示意图；
[0025]图4是图3的部分放大示意图；
[0026]图5(a)、图5(b)、图5(c)是本专利技术所用到的三通连接器的三视图；
[0027]图5(d)是本专利技术所用到的三通连接器的三维示意图；
[0028]图中：1.第一料筒，2.第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现3D打印过程中双组分材料精准沉积的装置，包括第一供料装置、第二供料装置、三通连接器、静态混合器；其特征在于，所述的三通连接器具有第一入口和第二入口，第一入口与第一供料装置相连通，第二入口与第二供料装置相连通；第一入口对应的第一流道分流成第一分流流道和第三分流流道，第一分流流道对应的出口为第一出口，第三分流流道对应的出口为第三出口；第二入口对应的第二流道分流成第二分流流道和第四分流流道；第二分流流道对应的出口为第二出口，第四分流流道对应的出口为第四出口；所述的第一出口、第四出口位于静态混合器的第一混合单元第一侧，第二出口、第三出口位于静态混合器的第一混合单元第二侧；所述的第一侧与第二侧相对。2.如权利要求1所述的实现3D打印过程中双组分材料精准沉积的装置，其特征在于，所述的三通连接器的第一流道以及其相连的分流流道的流域总体积与第二流道以及其相连的分流流道的流域总体积相等。3.如权利要求1所述的实现3D打印过程中双组分材料精准沉积的装置，其特征在于，所述第一分流流道和第三分流流道的流域体积相等。4.如权利要求1所述的实现3D打印过程中双组分材料精准沉积的装置，其特征在于，所述第二分流流道和第四分流流道的流域体积相等。5.如权利要求1所述的实现3D打印过程中双组分材料精准沉积的装置，其特征在于，所述的第一出口与第四出口之间的距离约等于第一流道的宽度；所述的第二出口与第三出口之间的距离约等于第二流道的宽度。6.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜兆亮，郭伟伟，钟宏昊，徐静，王静，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：