一种集合式多喷头气辅制造技术

本发明专利技术公开了一种集合式多喷头气辅

【技术实现步骤摘要】
一种集合式多喷头气辅3D打印喷嘴


[0001]本专利技术属于
3D

，涉及一种集合式多喷头气辅
3D
打印喷嘴
。

技术介绍

[0002]常规的
3D
打印技术中，在微米级细小的喷嘴通道内，聚合物熔体与金属喷嘴内壁的摩擦使得熔体流离开喷嘴后表现出离模胀大效应，致使
3D
打印挤出后的丝直径很大，打印件层厚较大，尺寸精度差，表面粗糙度高
。
[0003]为解决现有技术存在的离模胀大引起的
3D
打印丝直径较大
、
尺寸精度和表面光洁度较差的问题，专利
CN105235220A
公开了一种
FDM 3D
打印机的气体辅助挤出头，然而该专利的技术方案依然存在一些不足之处：
①
无法实现多喷头打印，无法实现多物料
、
多颜色同时打印；
②
FDM
打印件的尺寸精度
、
表面光洁度较低；
③
气辅段长度固定
、
无法调整
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种集合式多喷头气辅
3D
打印喷嘴，本专利技术的集合式多喷头气辅
3D
打印喷嘴可同时实现多种材料
、
多种颜色的智能化打印，有助于提高打印效率
、
打印件色彩设计
、
>打印件各部分材料梯度设计等，
FDM
打印件的尺寸精度
、
表面光洁度较高，气辅段长度可调
。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种集合式多喷头气辅
3D
打印喷嘴，包括上水平板
、
下水平板
、m
个输料筒和加热元件，
m
为3‑
100
；
[0007]上水平板位于下水平板的上方，二者共同围成气室；
[0008]气室上设有进气口；
[0009]气室的顶壁设有
m
个输料筒通道，气室的底壁设有
m
个气体通道；
m
个输料筒通道和
m
个气体通道均竖直布置，且同时与气室连通；
[0010]m
个输料筒竖直布置，输料筒由自上而下依次排列的
a
段
、b
段
、c
段
、d
段
、e
段组成，各输料筒的下端设有出料口；
[0011]m
个输料筒通道
、m
个气体通道
、m
个输料筒一一对应，第
i
个输料筒的
a
段位于第
i
个输料筒通道内且与其密封连接，第
i
个输料筒的
b
段位于气室内，第
i
个输料筒的
c
段的上部分位于气室内，第
i
个输料筒的
c
段的下部分
、d
段
、e
段均位于第
i
个气体通道内，且二者之间留有供气体通过的空隙，
i
＝
1,2,
…
,m
；
[0012]出料口与气体通道的下端的间距为1‑
2mm
，如此设置有利于气体与熔体汇合，形成气体辅助成型，气体和熔体流在下水平板内开始汇合，气液两相流沿下水平板内的微通道平行流动，气体包裹在耗材外围形成一薄层气膜，形成稳定的气体辅助
3D
打印；
[0013]加热元件用于对
m
个输料筒进行加热
。
[0014]本专利技术的目的之一是解决
CN105235220A
存在的无法实现多喷头打印以及无法实现多物料
、
多颜色同时打印的问题；本专利技术的喷嘴中同时含有
m(3
‑
100)
对输料筒和气体通
道，在
3D
打印机软件的控制下，可实现相同的运动，实现多喷头同时打印，比单喷头提高了打印效率；各个输料筒可插入不同材质的
3D
打印耗材，或者不同颜色的
3D
打印耗材，可实现多物料
、
多颜色同时打印，丰富
3D
打印技术
。
[0015]作为优选的技术方案：
[0016]如上所述的一种集合式多喷头气辅
3D
打印喷嘴，本专利技术通过合理设计气体通道的结构，使得高压气体在下流过程中流速更加稳定，流动方向发生渐变，最后包裹在
3D
打印丝材上实现气体辅助熔体两相流同时挤出；具体地，气体通道由自上而下依次排列且共轴的倒圆台形
I
段
、
圆柱形
I
段
、
倒圆台形
II
段
、
圆柱形
II
段
、
倒圆台形
III
段
、
圆柱形
III
段组成；
[0017]倒圆台形
I
段的小端直径
、
圆柱形
I
段的直径
、
倒圆台形
II
段的大端直径相同，倒圆台形
II
段的小端直径
、
圆柱形
II
段的直径
、
倒圆台形
III
段的大端直径相同，倒圆台形
III
段的小端直径
、
圆柱形
III
段的直径相同；
[0018]倒圆台形
I
段
、
倒圆台形
II
段
、
倒圆台形
III
段的母线与中心轴线的夹角取值范围均为
45
‑
60
°
，取值范围如此设置主要是让气体通道的横截面逐渐减小
、
逐渐收缩，最终要保证气体的流动方向与耗材的流动方向平行才能起到气体辅助挤出成型的效果，实际气体流速可以分解为平行于耗材流速和垂直于耗材流速两个分量，当夹角太大时，进气气体流速主要垂直于耗材流速；当夹角太小时，对应的倒圆台形段长度过大，使得圆柱形段长度比例较低，不利于气体稳定流动；
[0019]圆柱形
I
段
、
圆柱形
II
段
、
圆柱形
III
段的长度递减，如此设置是为了实现流体动力学性能优化
(
通过缩小通道长度，实现更高的流体流动速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种集合式多喷头气辅
3D
打印喷嘴，其特征在于，包括上水平板
(2)、
下水平板
、m
个输料筒
(13)
和加热元件，
m
为3‑
100
；上水平板
(2)
位于下水平板的上方，二者共同围成气室
(6)
；气室
(6)
上设有进气口
(5)
；气室
(6)
的顶壁设有
m
个输料筒通道，气室
(6)
的底壁设有
m
个气体通道
(7)
；
m
个输料筒通道和
m
个气体通道
(7)
均竖直布置，且同时与气室
(6)
连通；
m
个输料筒
(13)
竖直布置，输料筒
(13)
由自上而下依次排列的
a
段
、b
段
、c
段
、d
段
、e
段组成，各输料筒
(13)
的下端设有出料口
(10)
；
m
个输料筒通道
、m
个气体通道
(7)、m
个输料筒
(13)
一一对应，第
i
个输料筒
(13)
的
a
段位于第
i
个输料筒通道内且与其密封连接，第
i
个输料筒
(13)
的
b
段位于气室
(6)
内，第
i
个输料筒
(13)
的
c
段的上部分位于气室
(6)
内，第
i
个输料筒
(13)
的
c
段的下部分
、d
段
、e
段均位于第
i
个气体通道
(7)
内，且二者之间留有供气体通过的空隙，
i
＝
1,2,
…
,m
；出料口
(10)
与气体通道
(7)
的下端的间距为1‑
2mm
；加热元件用于对
m
个输料筒
(13)
进行加热
。2.
根据权利要求1所述的一种集合式多喷头气辅
3D
打印喷嘴，其特征在于，气体通道
(7)
由自上而下依次排列且共轴的倒圆台形
I
段
、
圆柱形
I
段
、
倒圆台形
II
段
、
圆柱形
II
段
、
倒圆台形
III
段
、
圆柱形
III
段组成；倒圆台形
I
段的小端直径
、
圆柱形
I
段的直径
、
倒圆台形
II
段的大端直径相同，倒圆台形
II
段的小端直径
、
圆柱形
II
段的直径
、
倒圆台形
III
段的大端直径相同，倒圆台形
III
段的小端直径
、
圆柱形
III
段的直径相同；倒圆台形
I
段
、
倒圆台形
II
段
、
倒圆台形
III
段的母线与中心轴线的夹角取值范围均为
45
‑
60
°
；圆柱形
I
...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖建华，刘英兰，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：