[发明专利]一种适用于水泥基材料3D打印系统的阵列式喷头

说明书

本发明涉及一种适用于水泥基材料3D打印系统的阵列式喷头，其特征在于该阵列式喷头包括喷头外壳和阵列喷嘴机构；所述喷头外壳包括底板、侧壁、隔板、盖板、V形支撑板和涡轮减速机外壳，所述底板的横断面为W型，在W型底板的两个最低点开有喷口，沿底板的长度方向等间距布置多个喷口，W型底板的上部两个侧面与侧壁固定连接，底板与侧壁整体呈倒锥形；W型底板的上部中间端面支撑V形支撑板的下部，所述V形支撑板与底板上下平行布置，在对应喷口位置的V形支撑板上开孔；在V形支撑板上的底板与侧壁围成的空间内设置对称布置两个隔板，两个隔板的上部固定盖板，隔板、V形支撑板与相邻的侧壁之间形成密封料仓，密封料仓上部连接外部供料机构。

技术领域

本发明涉及属于3D打印机械设备技术领域，具体涉及一种适用于水泥基材料3D打印系统的阵列式喷头。

背景技术

近年来，随着我国重大基础设施和能源工程建设的快速发展，水电高边坡、公路和铁路隧道、地下洞室群、核电站基础、核废料储存、地下油气储存、矿产开发、页岩油气和地热开发等重大工程都涉及到带有断层和三维裂隙网络岩体的复杂地质结构。物理模型试验是岩土工程领域主要研究手段之一，其基础在于制备出能够精确表征复杂地质结构的物理模型。由于岩体中这些不连续面和体的存在，目前在国际上尚没有成熟的方法制作复杂地质结构物理试验的三维模型。

3D打印技术是一种近年来兴起的，包括诸多方面前沿技术知识，具有高科技含量的制造技术，已经在生物医疗、航天航空、模具制造、电子信息制造、汽车制造等领域获得广泛应用。运用3D打印技术来制作大尺度的复杂地质结构模型是探索工程地质灾害机理的基础。3D打印技术的最大优点是可以实现模型的可控制性和可复制性，适合于重复性的实验研究。

将3D打印技术应用于复杂地质结构物理模型的制作是一项有着广泛应用前景的科学技术。打印喷头作为3D打印技术的核心部件，其成功研发对于解决相关领域工程问题具有重要的意义。在工程地质模型制作中，需要根据打印模型的尺寸精度以及模型内部结构的复杂性实时的转换打印的宽度，而现有技术中的打印喷头均为固定尺寸，在打印过程中不可以进行调整。

公告号为CN104191494B的中国专利公开一种新型热熔水泥3D打印头，其主要功能为能够实现温度高、流动性差等材料的3D打印。该打印头由热料输送装置及冷料输送装置两部分组成，主要是针对新型热熔水泥这种只有水泥的特定材料而设计的，且所设计的3D打印头只适用于普通建筑物的打印。然而在工程地质模型制作中，如若只使用水泥作为原材料，原料中不含细砂、骨料等，则材料强度无法得到保证。同时工程地质模型的制作，更为关注模型内部结构的复杂性，且需要更大体量的打印喷嘴。而现有技术中并没有针对复杂地质结构模型制作的通用大体量水泥基材料3D打印喷嘴，图1及图2所示的新型热熔水泥3D打印头无法进行复杂地质结构模型制作。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种适用于水泥基材料3D打印系统的阵列式喷头。该喷头专门针对水泥基材料3D打印系统而设计，为阵列式，能够在打印过程中实时控制每一个喷嘴的开关，从而调节整体的打印宽度。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种适用于水泥基材料3D打印系统的阵列式喷头，其特征在于该阵列式喷头包括喷头外壳和阵列喷嘴机构；所述喷头外壳包括底板、侧壁、隔板、盖板、V形支撑板和涡轮减速机外壳，所述底板的横断面为W型，在W型底板的两个最低点开有喷口，沿底板的长度方向等间距布置多个喷口，W型底板的上部两个侧面与侧壁固定连接，底板与侧壁整体呈倒锥形；W型底板的上部中间端面支撑V形支撑板的下部，所述V形支撑板与底板上下平行布置，在对应喷口位置的V形支撑板上开孔；在V形支撑板上的底板与侧壁围成的空间内设置对称布置两个隔板，两个隔板的上部固定盖板，隔板、V形支撑板与相邻的侧壁之间形成密封料仓，密封料仓上部连接外部供料机构；在盖板的上方固定涡轮减速机外壳；密封料仓呈为长条状，且供料机构的长度方向与密封料仓平行；