一種熔融體多絲束的增材制造打印噴頭系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種熔融體多絲束的增材制造打印噴頭系統，包括輸送熔融體的輸送管和連接在輸送管前端的噴頭，還包括驅動輸送管轉動的驅動裝置，所述輸送管內設置有沿輸送管橫截面布置的孔板，所述孔板上設置有至少兩個熔融體過孔；本發明通過孔板上的熔融體過孔將熔融體分割成若干束小絲，有利于熔融體沿豎直方向和打印軌跡方向取向，同時通過驅動裝置驅動輸送管和噴頭運動，使得各小絲束再進行編織，形成一束大的熔融體，從而增強了大絲束熔融體的強度，進而實現了在不改變現有增材制造打印材料的基礎上提高材料力學強度的目的。所獲得的打印產品力學強度在各個方向上、特別是橫向上顯著提高，有利于擴大產品的應用領域。
【專利說明】一種熔融體多絲束的增材制造打印噴頭系統

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種增材制造打印設備，特別涉及一種熔融體增材制造打印噴頭系 統。

【背景技術】
[0002] 經過20多年的發展，增材制造（即快速成型）技術發展迅速。以打印材料分類， 可分為金屬、非金屬、陶瓷材料、復合材料以及生物材料的三維打印技術；以打印方式分類， 可分為粉末燒結技術（SLS)，粉末熔融技術（SLM)，激光近成型技術（LENS)以及擠出熔融 技術（FDM)。其中，以熔融體材料為基礎的擠出成型技術（FDM)，廣泛應用于家庭、教學、模 型等方面。
[0003] 目前FDM技術獲得的三維打印器件，在外觀上與設計的結構非常接近。但是在功 能上還比較欠缺，屬于形似而神不似。造成前述區別的主要原因是FDM技術采用擠出熔融 方式，通過熔融體的層層涂覆，獲得打印器件。在打印過程中，熔融體材料會沿打印噴頭的 涂覆方向進行取向，當冷卻凝固以后，該取向方向的強度會明顯強于非取向方向的強度。如 以FDM方式打印的ABS塑料水杯為例，水杯垂直于桌面的方向，具有很強的承受力，但是，對 于水杯的側面，特別是層與層之間的結合力非常弱，導致其側壁的強度很低。
[0004] FDM噴頭主要是線性運動方式，導致熔融體主要是沿噴頭的運動方向線性取向。由 于現有的熔融體在擠出前與擠出后，材料的排列以及取向沒有明顯變化，其打印出的產品 的橫向受力性能較差。因此，有必要對現有的FDM打印技術進行改進和創新，以提高其打印 產品的強度。


【發明內容】

[0005] 有鑒于此，本發明的目的是提供一種熔融體多絲束的增材制造打印噴頭系統，以 解決現有擠出熔融技術打印產品強度差的問題。
[0006] 本發明熔融體多絲束的增材制造打印噴頭系統，包括輸送熔融體的輸送管和連接 在輸送管前端的噴頭，還包括驅動輸送管轉動的驅動裝置，所述輸送管內設置有沿輸送管 橫截面布置的孔板，所述孔板上設置有至少兩個熔融體過孔。
[0007] 進一步，在噴頭和孔板之間的內管壁上設置有來復線結構。
[0008] 進一步，所述驅動裝置包括電機、與電機轉子連接的主動齒輪和與輸送管連接的 從動齒輪。
[0009] 進一步，所述輸送管上還設置有用于加熱熔融體的加熱裝置。
[0010] 本發明的有益效果：
[0011] 本發明熔融體多絲束的增材制造打印噴頭系統，其通過孔板上的熔融體過孔將熔 融體分割成若干束小絲，有利于熔融體沿堅直方向和打印軌跡方向取向，同時通過驅動裝 置驅動輸送管和噴頭旋轉，使得各小絲束再沿旋轉圓周方向進行編織，形成一束大的熔融 體，從而增強了大絲束熔融體的強度，進而實現了在不改變現有打印材料的基礎上提高材 料力學強度的目的，使所打印產品的力學強度在各個方向上、特別是橫向上顯著提高，有利 于擴大打印產品的應用領域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本發明一種熔融體多絲束的增材制造打印噴頭系統的立體結構示意圖；
[0013] 圖2為輸送管的剖視結構示意圖。

【具體實施方式】
[0014] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。
[0015] 如圖所示，本實施例一種熔融體多絲束的增材制造打印噴頭系統，包括輸送熔融 體的輸送管1和連接在輸送管1前端的噴頭2,還包括驅動輸送管轉動的驅動裝置，所述輸 送管1內設置有沿輸送管橫截面布置的孔板3,所述孔板3上設置有三個熔融體過孔4。當 然，熔融體過孔4的數量在不同實施中可根據情況改變，其數量在兩個以上均能實現本發 明的目的，同時熔融體過孔4的形狀也可根據情況選擇圓形孔、方形孔或菱形孔等。本實施 例中，所述驅動裝置包括電機5、與電機轉子連接的主動齒輪6和與輸送管1連接的從動齒 輪7,通過電機可方便的控制輸送管1的轉速大小和啟停時間；當然本實施例中所采用的齒 輪傳動裝置在不同實施例中還可采用帶輪傳動裝置或鏈輪傳動裝置替換。
[0016] 本實施例熔融體多絲束的增材制造打印噴頭系統，適用于金屬材料熔融體、無機 非金屬材料熔融體、高分子材料熔融體和復合材料熔融體等的增材制造，其通過孔板3上 的熔融體過孔4將熔融體分割成若干束小絲，有利于熔融體沿堅直方向和打印軌跡方向取 向，同時通過驅動裝置驅動輸送管1和噴頭2旋轉，使得各小絲束再沿旋轉圓周方向進行編 織，形成一束大的熔融體，從而增強了大絲束熔融體的強度，進而實現了在不改變現有打印 材料的基礎上提高材料力學強度的目的，使所獲得的打印產品在各個方向上、特別是橫向 上強度更高，有利于擴大打印產品的應用領域。
[0017] 作為對本實施例的改進，在噴頭2和孔板3之間的內管壁上設置有來復線結構8， 來復線結構可使絲束在沿輸送管1流動的過程中做旋轉運動，可加強各小絲束間的交叉編 織，使小絲束融合成一根大絲束，且絲束做旋轉運動可使熔融體材料呈多維取向，實現進一 步提1?打印材料強度的目的。
[0018] 作為對本實施例的改進，所述輸送管1上還設置有用于加熱熔融體的加熱裝置9， 加熱裝置9可以為電加熱裝置、熱油加熱裝置、紅外線加熱裝置或微波加熱裝置等，加熱裝 置可控制和調節熔融體的溫度，保證熔融體沿輸送管1流動過程中溫度穩定，使熔融體保 持良好的流動性，從而能避免熔融體堵塞孔板3。
[0019] 最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較 佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技 術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本 發明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1. 一種熔融體多絲束的增材制造打印噴頭系統，包括輸送熔融體的輸送管和連接在輸 送管前端的噴頭，其特征在于：還包括驅動輸送管轉動的驅動裝置，所述輸送管內設置有沿 輸送管橫截面布置的孔板，所述孔板上設置有至少兩個熔融體過孔。
2. 根據權利要求1所述的熔融體多絲束的增材制造打印噴頭系統，其特征在于：在噴 頭和孔板之間的內管壁上設置有來復線結構。
3. 根據權利要求1的熔融體多絲束的增材制造打印噴頭系統，其特征在于：所述驅動 裝置包括電機、與電機轉子連接的主動齒輪和與輸送管連接的從動齒輪。
4. 根據權利要求1-3中任一所述的熔融體多絲束的增材制造打印噴頭系統，其特征在 于：所述輸送管上還設置有用于加熱熔融體的加熱裝置。
【文檔編號】B22F3/115GK104085115SQ201410367872
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】黎靜, 譚陸西, 張代軍, 鄭彬 申請人:中國科學院重慶綠色智能技術研究院