一種熔融體多維取向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維取向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端部的噴頭，還包括驅動輸送管轉動的驅動裝置，所述輸送管包括豎直管段和傾斜管段；本發明在不改變現有熔融體材料的基礎上，通過驅動裝置使輸送管和噴頭運動，導致熔融體在X方向和Y方向同時取向，同時隨著打印高度的增加，熔融體還在Z方向上取向，由于熔融體同時在X、Y和Z方向的取向，彌補了現有打印方式只能確保熔融體線性取向的缺陷，多維取向使材料力學性能呈各向異性，因此能保證所打印出的產品在各個方向強度均提高，有利于擴大打印產品的應用領域。
【專利說明】一種熔融體多維取向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打印設備，特別涉及一種熔融體多維取向的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]由于現有FDM技術的噴頭主要是線性運動方式，熔融體材料主要是沿噴頭的運動方向線性取向，使熔融體材料在擠前與擠出后的排列以及取向沒有明顯變化，導致其打印產品的力學性能各向差異比較大，因此，有必要發明新型的FDM噴頭系統，提高熔融體材料的多維取向功能。


【發明內容】

[0005]有鑒于此，本發明的目的是提供一種熔融體多維取向的增材制造打印噴頭系統，以解決現有擠出熔融技術不能確保熔融體的多維取向，打印出的產品力學強度差的問題。
[0006]本發明熔融體多維取向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端部的噴頭，還包括驅動輸送管轉動的驅動裝置，所述輸送管包括與回轉中心同軸的豎直管段和與豎直管段連接的傾斜管段，所述豎直管段和傾斜管段間的夾角β大小為90° ( β <180°，所述噴頭設置在傾斜管段末端。
[0007]進一步，所述豎直管段和傾斜管段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豎直管段連接的從動齒輪。
[0009]進一步，所述豎直管段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]本發明熔融體多維取向的增材制造打印噴頭系統，在不改變現有打印材料的基礎上，通過設置驅動裝置使輸送管和噴頭旋轉，且輸送管的傾斜管段偏離回轉中心，使得熔融材料在固化之前隨輸送管和噴頭做離心圓周運動，熔融體在X方向和Y方向同時取向，同時隨著打印高度的增加，熔融體還在Z方向上取向，由于熔融體同時在X、Y和Z方向的取向，從而彌補了現有打印方式只能確保熔融體線性取向的缺陷，多維取向使材料呈各向異性，因此能保證所打印出的產品在各個方向力學強度均較好，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為本發明熔融體多維取向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，本實施例熔融體多維取向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端部的噴頭1，還包括驅動輸送管轉動的驅動裝置，所述輸送管包括與回轉中心同軸的豎直管段2和與豎直管段2連接的傾斜管段3，所述豎直管段2和傾斜管段3間的夾角β為120°，當然在不同實施中所述夾角β還可為90°、150°、180°等90°?180°范圍內的其它值，所述噴頭I設置在傾斜管段末端部位。本實施例中，所述驅動裝置包括電機4、與電機轉子連接的主動齒輪5和與豎直管段2連接的從動齒輪6，通過電機4可方便的控制輸送管和噴頭的轉速和啟停；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]本實施例熔融體多維取向的增材制造打印噴頭系統，可對金屬材料熔融體、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進行增材制造；其在不改變現有熔融體材料的基礎上，通過驅動裝置使輸送管和噴頭旋轉，使熔融體材料在固化之前在輸送管和噴頭內做離心圓周運動，且傾斜管段3進一步增強了熔融體材料的離心運動，力口強了熔融體在X方向和Y方向的同時取向；并且隨著打印高度的增加，熔融體還在Z方向上取向，由于熔融體同時在X、Y和Z方向的取向，從而彌補了現有打印方式只能確保熔融體材料線性取向的缺陷，多維取向使材料力學強度呈各向異性，因此能保證所打印出的產品在各個方向強度均較好；并且在打印過程中，熔融體的圓周運動和Z向運動使其呈螺旋上升運動的軌跡，運動軌跡之間存在相互疊加，能增強熔融體材料在層與層之間的粘附作用，使打印產品強度進一步得到增強，因此采用本打印噴頭系統可擴大打印產品的應用領域。
[0017]作為對本實施例的改進，所述豎直管段2和傾斜管段3的內管壁上設置有來復線結構，來復線結構可使熔融體在輸送管內做螺旋旋轉運動，可進一步使熔融體材料呈多維取向，進一步提高打印器件的力學強度。
[0018]作為對本實施例的改進，所述豎直管段2上還設置有用于加熱熔融體的加熱裝置
7,加熱裝置7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流動過程中溫度穩定，保持良好的流動性，不會造成噴頭堵塞。
[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】
1.一種熔融體多維取向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端部的噴頭，其特征在于:還包括驅動輸送管轉動的驅動裝置，所述輸送管包括與回轉中心同軸的豎直管段和與豎直管段連接的傾斜管段，所述豎直管段和傾斜管段間的夾角β大小為90° ( β <180°，所述噴頭設置在傾斜管段的末端。
2.根據權利要求1所述的熔融體多維取向的增材制造打印噴頭系統，其特征在于:所述豎直管段和傾斜管段的內管壁上設置有來復線結構。
3.根據權利要求1的熔融體多維取向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豎直管段連接的從動齒輪。
4.根據權利要求1-3中任一所述的熔融體多維取向的增材制造打印噴頭系統，其特征在于:所述豎直管段上還設置有用于加熱熔融體的加熱裝置。
【文檔編號】B29C67/00GK104149344SQ201410366032
【公開日】2014年11月19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