[发明专利]一种支持多打印材料的高效高温喷头

说明书

本发明公开了一种支持多打印材料的高效高温喷头，所述喷头包括驱动装置、循环水冷却系统、进料口、高压保护气进气管、高温液体腔和加热装置；高温液体腔由坩埚构成；高温液体腔内设有两层过滤层；高温液体腔内底部有多个喷孔；高温液体腔外有同轴保护气罩；同轴保护气罩与高温液体腔之间有匀气片；同轴保护气罩外设有加热装置；同轴保护气罩内通入保护气体；进料口用于填充打印材料。所述喷头可用在金属或其他需高温熔化材料的打印，本发明所述的喷头具有多个喷孔且结构紧凑，可以提高工作效率。本发明可以提供不同的驱动位移，适用于不同材料的打印，同时也适用于同种材料不同液滴尺寸的打印。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，特别涉及一种支持多打印材料的高效高温喷头。

背景技术

3D打印技术正在快速改变传统的生产方式和生活方式，作为战略性新兴产业，美国、德国等发达国家高度重视并积极推广该技术。不少专家认为，以数字化、网络化、个性化、定制化为特点的3D打印技术为代表的新制造技术将推动第三次工业革命。

金属零件3D打印技术作为整个3D打印体系中最为前沿和最有潜力的技术，是先进制造技术的重要发展方向。随着科技发展及推广应用的需求，利用快速成型直接制造金属功能零件成为了快速成型主要的发展方向。除金属材料3D打印以外，一些常温下为非液态的非金属材料的3D打印同样需要在高温熔融条件下进行。目前，墨水、聚合物溶液等常温液态材料的微滴喷射技术已有成熟应用，但在金属等常温固态材料喷射和三维实体结构打印方面，还有较多的技术难题需要解决。材料熔点高，粘性和表面张力大，部分材料还具有较强的腐蚀性，以往成熟的常温液态材料喷射装置及控制方法很难直接用于常温固态材料的喷射和打印成型。

发明内容

基于本发明公开了一种支持多打印材料的高效高温打印喷头，所述打印喷头包括：驱动装置、循环水冷却系统、进料口、高压保护气进气管、高温液体腔和加热装置；

所述循环水冷却系统用于对驱动装置进行冷却；

所述进料口用于对高温液体腔内填充打印材料；

所述高压保护气进气管用于向高温液体腔内通入高压保护气体，为带打印材料熔化的液滴的喷出提供主要动力；

所述加热装置用于加热熔化 高温液体腔内的打印材料。

本发明具有以下优点：

1)高温液体腔由坩埚构成，坩埚具有很高的熔点，并且具有很强的抗腐蚀性和抗氧化性，可以保证喷头具有良好的可靠性；

2)压电陶瓷片组采用多片厚度可不同的压电陶瓷片，对各压电陶瓷片施加合适的驱动信号可以获得不同的驱动力与驱动位移，可以用于不同材料的打印，也可用于同一材料不同液滴尺寸的打印；

3)压电陶瓷片组与冲击杆之间用调节装置进行连接，调节装置可以调节冲击杆的初始位置，同时调节装置与冲击杆连接面有一层隔热层，阻隔热量向压电陶瓷片组的传递；

4)驱动装置内的复位弹簧用于冲击杆和传振杆的快速复位，加快相应速度；

5)本发明中采用多个喷孔同时工作，相对现有单孔喷头工作效率得到极大提升；

6)驱动装置处设有循环水冷却系统，可以保证驱动装置在正常工作条件下长期工作，从而保证了工作的可靠性；

7)高压保护气通过高压保护气进气管道通入高温液体腔内，为液滴的喷出提供主要驱动力，同时保证熔融状态的打印材料不被氧化；

8)保护气在同轴保护气罩内经过匀气片后均匀充满同轴保护气罩腔内，同时使得喷头与基底之间充满保护气，防止液滴在飞行过程中被氧化；

9)高温液体腔内设有两层过滤层，上层的过滤层过滤孔径较大，用于过滤未完全熔化的打印材料，下层的过滤层过滤孔径较小，用于过滤微小颗粒及气泡等，使得喷出的液滴具有良好的一致性。