[发明专利]一种熔融体多维取向的增材制造打印喷头系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种增材打印设备，特别涉及一种熔融体多维取向的增材制造打印喷头系统。

背景技术

经过20多年的发展，增材制造(即快速成型)技术发展迅速。以打印材料分类，可分为金属、非金属、陶瓷材料、复合材料以及生物材料的三维打印技术；以打印方式分类，可分为粉末烧结技术(SLS),粉末熔融技术(SLM),激光近成型技术(LENS)以及挤出熔融技术(FDM)。其中，以熔融体材料为基础的挤出成型技术(FDM)，广泛应用于家庭、教学、模型等方面。

目前FDM技术获得的三维打印器件，在外观上与设计的结构非常接近。但是在功能上还比较欠缺，属于形似而神不似。造成前述区别的主要原因是FDM技术采用挤出熔融方式，通过熔融体的层层涂覆，获得打印器件。在打印过程中，熔融体材料会沿打印喷头的涂覆方向进行取向，当冷却凝固以后，该取向方向的强度会明显强于非取向方向的强度。如以FDM方式打印的ABS塑料水杯为例，水杯垂直于桌面的方向，具有很强的承受力，但是，对于水杯的侧面，特别是层与层之间的结合力非常弱，导致其侧壁的强度很低。

由于现有FDM技术的喷头主要是线性运动方式，熔融体材料主要是沿喷头的运动方向线性取向，使熔融体材料在挤前与挤出后的排列以及取向没有明显变化，导致其打印产品的力学性能各向差异比较大，因此，有必要发明新型的FDM喷头系统，提高熔融体材料的多维取向功能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种熔融体多维取向的增材制造打印喷头系统，以解决现有挤出熔融技术不能确保熔融体的多维取向，打印出的产品力学强度差的问题。

本发明熔融体多维取向的增材制造打印喷头系统，包括输送熔融体的输送管和连接在输送管端部的喷头，还包括驱动输送管转动的驱动装置，所述输送管包括与回转中心同轴的竖直管段和与竖直管段连接的倾斜管段，所述竖直管段和倾斜管段间的夹角β大小为90°≤β≤180°，所述喷头设置在倾斜管段末端。

进一步，所述竖直管段和倾斜管段的内管壁上设置有来复线结构。

进一步，所述驱动装置包括电机、与电机转子连接的主动齿轮和与竖直管段连接的从动齿轮。

进一步，所述竖直管段上还设置有用于加热熔融体的加热装置。

本发明的有益效果：

本发明熔融体多维取向的增材制造打印喷头系统，在不改变现有打印材料的基础上，通过设置驱动装置使输送管和喷头旋转，且输送管的倾斜管段偏离回转中心，使得熔融材料在固化之前随输送管和喷头做离心圆周运动，熔融体在X方向和Y方向同时取向，同时随着打印高度的增加，熔融体还在Z方向上取向，由于熔融体同时在X、Y和Z方向的取向，从而弥补了现有打印方式只能确保熔融体线性取向的缺陷，多维取向使材料呈各向异性，因此能保证所打印出的产品在各个方向力学强度均较好，有利于扩大打印产品的应用领域。

附图说明

图1为本发明熔融体多维取向的增材制造打印喷头系统的立体结构示意图；

图2为输送管的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

如图所示，本实施例熔融体多维取向的增材制造打印喷头系统，包括输送熔融体的输送管和连接在输送管端部的喷头1，还包括驱动输送管转动的驱动装置，所述输送管包括与回转中心同轴的竖直管段2和与竖直管段2连接的倾斜管段3，所述竖直管段2和倾斜管段3间的夹角β为120°，当然在不同实施中所述夹角β还可为90°、150°、180°等90°～180°范围内的其它值，所述喷头1设置在倾斜管段末端部位。本实施例中，所述驱动装置包括电机4、与电机转子连接的主动齿轮5和与竖直管段2连接的从动齿轮6，通过电机4可方便的控制输送管和喷头的转速和启停；当然本实施例中所采用的齿轮传动装置在不同实施例中还可采用带轮传动装置或链轮传动装置替换。