一種多材料3D列印噴頭及其操作方法與流程
2023-05-17 21:26:52 1
本發明屬於3D列印設備技術領域，涉及一種多材料3D列印噴頭及其操作方法。
背景技術：
功能梯度材料即材料的組分和結構從材料的某一方位(一維、二維、三維)向另一方位連續地變化,使材料的性能和功能也呈現梯度變化的一種新型材料。在諸多領域有應用，如航空航天、機械工程、生物工程、光電磁工程、能源及電氣工程等，因此功能梯度材料的製備有重要意義。
3D列印技術是一種基於離散、堆積成型思想的新型成型技術，它根據零件或物體的三維模型數據，快速、準確地製造出零件或物體的實體模型。在製備梯度材料方面有著很大的潛力。目前常用的3D列印工藝有熔融沉積成型(FDM)、選擇性雷射燒結(SLS)、立體光固化成型(SLA)和分層實體製造(LOM)，這幾種工藝已有商業化產品，SLS、SLA和LOM技術只能列印單一的材料，不能完成多材料的同時列印，而FDM技術一般有兩個及以上噴頭，進行主體材料列印和支撐材料列印，難以完成梯度材料產品的列印。基於擠出成型和微滴噴射成型工藝的列印技術可以實現兩種材料以上的列印，其原理是每種材料都有相應的噴頭，列印所需材料時，所需材料噴頭工作，其餘不工作，因此列印材料增加時，噴頭數量增加，增加了系統的複雜性，成本較高，而且不能實現材料的成分控制。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是：提供一種多材料3D列印噴頭及其操作方法，實現完成梯度材料產品的列印，多材料的混合且成分可控的列印，且結構簡單，成本低，以解決現有技術中存在的問題。
本發明採取的技術方案為：一種多材料3D列印噴頭，包括噴頭主體、進料通道、噴頭蓋和超聲波震蕩環，噴頭蓋安裝在噴頭主體上方，進料通道設置多個，並周向環繞在噴頭主體上方圓柱面上，並與噴頭主體內腔連通，位於噴頭蓋下方和超聲波震蕩環上方，超聲波震蕩環套在噴頭主體出料口上方外。
優選的，上述每個進料通道上設置有比例閥。
優選的，上述噴頭主體的形狀由上部的圓筒和下部的錐筒組成。
優選的，上述噴頭蓋上端連接有氣動快接頭。
優選的，上述進料通道設置2-6個，沿噴頭主體周向均勻布置。
優選的，上述超聲波震蕩環內設置有超聲波震蕩頭。
一種多材料3D列印噴頭的操作方法，將3D列印噴頭安裝到3D印表機上，並連接進料通道和氣壓快接頭，列印之前，開啟超聲波震蕩環，通過每個進料通道連接的壓力泵將準備列印的材料輸送到比例閥處，此時比例閥為關閉狀態，材料沒有進入到噴頭主體內腔，通過程序控制比例閥的開通截面大小，使得各材料按照所需的比例進入噴頭主體內腔，在超聲波震蕩環超聲波振動頭的振動作用下，不同進料口輸進的材料迅速混合均勻，同時通過氣壓快接頭引進的壓力氣體將混合材料向噴頭口擠出，完成材料的擠出列印。
本發明的有益效果：與現有技術相比，本發明效果如下：
1）本發明通過設置多個進料通道連接的單噴頭，並在出料口上方安裝超聲震蕩環進行混合均勻，可以實現多種材料的混合列印或獨立列印，能夠完成梯度材料產品的列印，有效解決了現有技術中存在的完成梯度材料產品的列印的問題，本發明具有結構簡單、成本低的特點；
2）本發明採用比例閥控制每個進料通道的進料量，從而實現多材料列印的成分可控，控制精確，大大提高產品質量。
附圖說明
圖1為本發明的立體結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖及具體的實施例對本發明進行進一步介紹。
實施:1：如圖1所示，一種多材料3D列印噴頭，可實現多材料組份混合與列印，包括噴頭主體1、進料通道2、噴頭蓋3和超聲波震蕩環4，噴頭蓋3安裝在噴頭主體1上方，進料通道2設置多個，並周向環繞在噴頭主體1上方圓柱面上，並與噴頭主體1內腔連通，位於噴頭蓋3下方和超聲波震蕩環4上方，超聲波震蕩環4套在噴頭主體1出料口上方外。
優選的，上述每個進料通道2上設置有比例閥21，採用比例閥控制每個進料通道的進料量，從而實現多材料列印的成分可控，控制精確，大大提高產品質量。
優選的，上述噴頭主體1的形狀由上部的圓筒和下部的錐筒組成，圓筒用於混合材料，材料經過錐筒擠出，形成列印。
優選的，上述噴頭蓋3上端通過螺紋連接有氣動快接頭31，壓力氣體從此處進入噴頭主體1腔內，擠出材料。
優選的，上述進料通道2設置三個或四個，沿噴頭主體1周向均勻布置。
優選的，上述超聲波震蕩環4內設置有超聲波震蕩頭。
實施例2：一種多材料3D列印噴頭的操作方法，將3D列印噴頭列印到3D印表機上，並連接進料通道和氣壓快接頭，列印之前，開啟超聲波震蕩環，通過每個進料通道連接的壓力泵將準備列印的材料輸送到比例閥處，此時比例閥為關閉狀態，材料沒有進入到噴頭主體內腔，通過程序控制比例閥的開通截面大小，使得各材料按照所需的比例進入噴頭主體內腔，在超聲波震蕩環超聲波振動頭的振動作用下，不同進料口輸進的材料迅速混合均勻，同時通過氣壓快接頭引進的壓力氣體將混合材料向噴頭口擠出，完成材料的擠出列印。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內，因此，本發明的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。