【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及3d打印，特别涉及一种用于光固化水溶性芯模成型的3d打印喷头及方法。
技术介绍
1、传统的光固化3d打印技术有立体光刻成型技术：以液态光敏树脂为材料，通过计算机控制紫外激光使其凝固成型；数字光处理技术：以光硬化树脂为材料，用数字光源以面光的形式在液态光敏树脂表面进行层层投影，层层固化成型。对于一般的光固化材料来说，上述两种3d打印技术基本可以满足要求，但是对于用于异形中空等复杂结构的复合材料成型的水溶性芯模材料而言，还存在以下几个方面的不足：
2、(1)水溶性芯模的浆料是由一定量的固体粉末和液体胶粘剂混合而成的胶凝物质，具有较高的粘性和一定的流动性。此外，材料还具有一定的泌水性，静置时间过长容易发生分层现象，所以在打印过程中需要使浆料充分混合，并且均匀挤出。而传统光固化3d打印技术其浆料都是在特定的打印池中，无法使浆料充分混合，对所成型的芯模结构的表面质量、尺寸精度和力学性能都有一定的影响。
3、(2)传统光固化3d打印技术无法控制紫外光照射对水溶性芯模材料的影响。在打印过程中，紫外光的功率、波长以及光线与材料之间的距离和角度都会影响材料固化的均匀性。材料固化不均匀，使层与层之间支撑强度不一致，最终使成型件产生一定的缺陷。
4、(3)在使用传统光固化3d技术进行打印过程中，无法调节水溶芯浆料的出料速度，以至于影响打印层高以及打印的连续性。
技术实现思路
1、为了解决现有的光固化3d打印技术无法打印用于异形中空等复杂结构的复合材料成型
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
3、一种用于光固化水溶性芯模成型的3d打印喷头，包括步进电机、齿轮箱和喷头主体，步进电机位于装置的上部，齿轮箱位于装置中部，喷头主体位于装置下部，所述的喷头主体内上部设置有储料腔，储料腔与供料管连通，喷头主体中部设置双螺杆挤出机构，双螺杆挤出机构上端与齿轮箱的输出端相连接，喷头主体底部设置喷嘴，步进电机的输出端与齿轮箱输入端相连接，喷头主体外侧壁固定安装加热元件，喷头主体两侧设置光照系统。
4、进一步的，所述的齿轮箱包括斜齿轮组一、斜齿轮组二、斜齿轮组三、传动轴一、传动轴二、传动轴三和传动轴四、所述的斜齿轮组一位于齿轮箱内上部，斜齿轮组二位于齿轮箱内中部，斜齿轮组三位于齿轮箱下部，斜齿轮组一左侧的齿轮中心安装传动轴一，传动轴一与步进电机的输出端相连，斜齿轮组一的右侧齿轮和斜齿轮组二的左侧齿轮中心安装传动轴二，斜齿轮组二的右侧齿轮和斜齿轮组三的右侧齿轮中心安装传动轴四，斜齿轮组三的左侧齿轮中心安装传动轴三，传动轴二和传动轴三伸出齿轮箱与喷头主体中的双螺杆挤出机构连接。
5、进一步的，所述的喷头主体内上部开口，开口上侧安装上端盖，齿轮箱与喷头主体上端采用支座支撑，喷头主体和齿轮箱连通处设置密封圈。
6、进一步的，光照系统包括包括转向件、支架，距离微调螺钉、角度微调螺钉紫外线光源灯一和紫外线光源灯二，转向件固定在喷头主体的两侧，支架安装在转向件外侧，支架中部安装距离微调螺钉，距离微调螺钉从支架拧入转向件中，距离微调螺钉下方安装角度微调螺钉，左侧的角度微调螺钉与紫外线光源灯一上端固定拧入左侧的支架，右侧的角度微调螺钉与紫外线光源灯二上端固定拧入右侧的支架。
7、进一步的，所述的紫外线光源灯一和紫外线光源灯二的紫外线光源所发出的紫外光的波长范围为350-450nm，功率范围为40-100mw。
8、进一步的，所述的双螺杆挤出机构包括螺杆一和螺杆二，螺杆一和螺杆二并排设置，螺杆一与螺杆二为渐变型三段式螺杆，从上至下分别为送料段、压缩段和均化段，送料段、压缩段和均化段的螺旋角角度相同。
9、一种用于光固化水溶性芯模成型的3d打印喷头的使用方法为：
10、步骤1：将芯模浆料用平铲装填到供料筒中，用倒料棍将浆料压实，并且将供料筒连接到螺杆推进装置上；
11、步骤2：用供料管将供料筒与喷头主体连接起来，开启螺杆推进装置，使浆料平稳推进到喷头主体的储料腔；
12、步骤3：将将本装置安装在3d打印设备上，打印设备与计算机通过usb连接进行打印；通过计算机上的切片软件cura，将预制模型进行切片处理，设置好打印层高、打印路径、打印速度等参数，开始打印；
13、步骤4：浆料在喷头主体的储料腔中，在双螺杆挤出机构的作用下，均匀、连续地从喷嘴输出，开启紫外线光源灯一和紫外线光源灯二，调节距离微调螺钉和角度微调螺钉，调整好光线与输出在工作台上的浆料的距离和角度，使浆料均匀吸收光照，具有相同的固化度，层层打印，最终形成具有良好成型精度与表面质量的三维结构模型。
14、本专利技术的有益效果：
15、(1)本专利技术摆脱了传统光固化3d打印技术的打印思想，提出了一种采用螺杆送料及螺杆挤出的供料方式，解决了光固化水溶性芯模浆料在长时间静置过程中产生的分层现象，从而获得更高的成型精度以及表面质量
16、(2)水溶性芯模浆料是由多种固体和液体成分混合而成的胶凝物质，具有较高的粘性和一定的泌水性。本专利技术中出料方式采用双螺杆挤出，双螺杆的共同运行对物料的混合更加充分且在相互摩擦作用下能够减少滞料情况的发生，使材料挤出更具有均匀性，避免材料发生分层现象。
17、(3)本专利技术中双螺杆挤出装置中的螺杆采用三段式渐变型，三段不同的螺纹设计提高了浆料从喷头喷嘴输出的合理性。
18、(4)本专利技术中采用可调节紫外光源，通过调节螺钉调节紫外光源与工作台之间的距离和角度，使打印出来的每一层材料具有均匀的固化度，提高成型件的均匀强度。
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1.一种用于光固化水溶性芯模成型的3D打印喷头，其特征在于，包括步进电机、齿轮箱和喷头主体，步进电机位于装置的上部，齿轮箱位于装置中部，喷头主体位于装置下部，所述的喷头主体内上部设置有储料腔，储料腔与供料管连通，喷头主体中部设置双螺杆挤出机构，双螺杆挤出机构上端与齿轮箱的输出端相连接，喷头主体底部设置喷嘴，步进电机的输出端与齿轮箱输入端相连接，喷头主体外侧壁固定安装加热元件，喷头主体两侧设置光照系统。
2.根据权利要求1所述的一种用于光固化水溶性芯模成型的3D打印喷头，其特征在于，所述的齿轮箱包括斜齿轮组一、斜齿轮组二、斜齿轮组三、传动轴一、传动轴二、传动轴三和传动轴四、所述的斜齿轮组一位于齿轮箱内上部，斜齿轮组二位于齿轮箱内中部，斜齿轮组三位于齿轮箱下部，斜齿轮组一左侧的齿轮中心安装传动轴一，传动轴一与步进电机的输出端相连，斜齿轮组一的右侧齿轮和斜齿轮组二的左侧齿轮中心安装传动轴二，斜齿轮组二的右侧齿轮和斜齿轮组三的右侧齿轮中心安装传动轴四，斜齿轮组三的左侧齿轮中心安装传动轴三，传动轴二和传动轴三伸出齿轮箱与喷头主体中的双螺杆挤出机构连接。
3.根据权利
4.根据权利要求1所述的一种用于光固化水溶性芯模成型的3D打印喷头，其特征在于，所述的光照系统包括包括转向件、支架，距离微调螺钉、角度微调螺钉紫外线光源灯一和紫外线光源灯二，转向件固定在喷头主体的两侧，支架安装在转向件外侧，支架中部安装距离微调螺钉，距离微调螺钉从支架拧入转向件中，距离微调螺钉下方安装角度微调螺钉，左侧的角度微调螺钉与紫外线光源灯一上端固定拧入左侧的支架，右侧的角度微调螺钉与紫外线光源灯二上端固定拧入右侧的支架。
5.根据权利要求4所述的一种用于光固化水溶性芯模成型的3D打印喷头，其特征在于，所述的紫外线光源灯一和紫外线光源灯二的紫外线光源所发出的紫外光的波长范围为350-450nm，功率范围为40-100mW。
6.根据权利要求1所述的一种用于光固化水溶性芯模成型的3D打印喷头，其特征在于，所述的双螺杆挤出机构包括螺杆一和螺杆二，螺杆一和螺杆二并排设置，螺杆一与螺杆二为渐变型三段式螺杆，从上至下分别为送料段、压缩段和均化段，送料段、压缩段和均化段的螺旋角角度相同。
7.权利要求4所述的一种用于光固化水溶性芯模成型的3D打印喷头，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用于光固化水溶性芯模成型的3d打印喷头，其特征在于，包括步进电机、齿轮箱和喷头主体，步进电机位于装置的上部，齿轮箱位于装置中部，喷头主体位于装置下部，所述的喷头主体内上部设置有储料腔，储料腔与供料管连通，喷头主体中部设置双螺杆挤出机构，双螺杆挤出机构上端与齿轮箱的输出端相连接，喷头主体底部设置喷嘴，步进电机的输出端与齿轮箱输入端相连接，喷头主体外侧壁固定安装加热元件，喷头主体两侧设置光照系统。
2.根据权利要求1所述的一种用于光固化水溶性芯模成型的3d打印喷头，其特征在于，所述的齿轮箱包括斜齿轮组一、斜齿轮组二、斜齿轮组三、传动轴一、传动轴二、传动轴三和传动轴四、所述的斜齿轮组一位于齿轮箱内上部，斜齿轮组二位于齿轮箱内中部，斜齿轮组三位于齿轮箱下部，斜齿轮组一左侧的齿轮中心安装传动轴一，传动轴一与步进电机的输出端相连，斜齿轮组一的右侧齿轮和斜齿轮组二的左侧齿轮中心安装传动轴二，斜齿轮组二的右侧齿轮和斜齿轮组三的右侧齿轮中心安装传动轴四，斜齿轮组三的左侧齿轮中心安装传动轴三，传动轴二和传动轴三伸出齿轮箱与喷头主体中的双螺杆挤出机构连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于光固化水溶性芯模成型的3d打印喷头，其特征在于，所述的喷头主体内上部开口，开口上侧安装上端盖...
【专利技术属性】
技术研发人员：马克明，石礼硕，卢少微，李宸熙，杨洪鉴，郑双，寇旭，刘唐隆，马承坤，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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