[发明专利]一种同向旋转锥形双螺杆熔融沉积成型挤出式3D打印喷头

权利要求书

1.一种利用同向旋转锥形双螺杆熔融沉积成型挤出式3D打印喷头的3D打印工艺，其特征在于所述同向旋转锥形双螺杆熔融沉积成型挤出式3D打印喷头，主要包括依次连接的驱动机构，传动机构和螺杆挤出机构构成，所述螺杆挤出机构包括同向旋转锥形双螺杆组件、料筒及挤出头，

所述同向旋转锥形双螺杆组件包括两根同向旋转的锥形螺杆，所述锥形螺杆包括螺纹段和连接段，连接段与传动机构传动连接，螺纹段的长度为85～95mm，螺纹段的螺杆内径是由进料端的9.6～9.8mm线性变化至出料端4.9～5.1mm，螺纹段的螺槽深度同样是由进料端的6.4～6.6mm线性变化至出料端1.8～2.0mm，螺距为6～7mm，螺棱宽度为0.8～1.2mm，整体呈锥形结构；

所述两根同向旋转的锥形螺杆为间隙配合，螺杆轴心线夹角为5～7°；

所述料筒的内腔为“∞”字形通道，与同向旋转锥形双螺杆组件间隙配合，所述料筒上设有加料口；

所述挤出头与料筒出料端处固定连接；

利用所述同向旋转锥形双螺杆熔融沉积成型挤出式3D打印喷头的3D打印工艺，主要包括以下步骤：

(1)根据所需原料比例，将多种原料的粒料或粉料混合均匀，作为混合物料；所述多种原料是包括以聚丙烯为基体，质量分数为20～40wt％的六方氮化硼作为填料的方式，或以聚乳酸聚合物为连续相，质量分数为10～50wt％的热塑性聚氨酯作为分散相的方式；

(2)通过料筒的加料口将步骤(1)所得混合物料逐渐倒入，并设置同向旋转锥形双螺杆熔融沉积成型挤出式3D打印喷头的螺杆转速为10～30r/min，驱动电机的输出扭矩为2.3～2.5N·m；

(3)按照所需制品的三维数字模型进行打印制备，打印速度为600～4800mm/min，热床温度为40～80℃。

2.根据权利要求1所述3D打印工艺，其特征在于：所述传动机构采用蜗轮蜗杆传动，所述传动机构主要由蜗轮与蜗杆构成，所述蜗杆与电机减速器的输出端连接，所述锥形螺杆的传动段上固定连接有蜗轮，蜗杆从侧面与蜗轮啮合传动。

3.根据权利要求2所述3D打印工艺，其特征在于：所述传动机构还包括螺杆连接轴，所述锥形螺杆的连接段与螺杆连接轴一端固定连接，螺杆连接轴的另一端固定连接有蜗轮，蜗杆从侧面与蜗轮啮合传动。

4.根据权利要求3所述3D打印工艺，其特征在于：所述驱动机构包括彼此传动连接的步进电机、电机减速器，所述步进电机传动至驱动电机减速器，并由电机减速器的输出轴传动至蜗杆。

5.根据权利要求1或2所述3D打印工艺，其特征在于：所述传动机构中开设有冷却水循环通道。

6.根据权利要求1所述3D打印工艺，其特征在于：所述料筒侧壁上设有加料口，同时加料口位于螺纹段的进料端上方。

7.根据权利要求1所述3D打印工艺，其特征在于：所述料筒上还设有电加热线圈。

8.根据权利要求1所述3D打印工艺，其特征在于：

为针对聚丙烯/六方氮化硼复合材料作为打印原料的熔融沉积成型3D打印，其主要包括以下步骤：

(1)以聚丙烯为基体，质量分数为20～40wt％的六方氮化硼作为填料，将上述两种组分的粉料混合均匀，作为混合物料；

(2)通过料筒的加料口将步骤(1)所得混合物料逐渐倒入，并设置同向旋转锥形双螺杆熔融沉积成型挤出式3D打印喷头的螺杆转速为20r/min，驱动电机的输出扭矩为2.3N·m；

(3)按照所需制品的三维数字模型进行打印制备，打印速度设定为3000mm/min，热床温度为80℃。

9.根据权利要求1所述3D打印工艺，其特征在于：

为针对聚乳酸/热塑性聚氨酯共混物作为打印原料的熔融沉积成型3D打印，其主要包括以下步骤：

(1)以聚乳酸聚合物为连续相，质量分数为10～50wt％的热塑性聚氨酯作为分散相，将上述两种组分的粒料混合均匀，作为混合物料；

(2)通过料筒的加料口将步骤(1)所得混合物料逐渐倒入，并设置同向旋转锥形双螺杆熔融沉积成型挤出式3D打印喷头的螺杆转速为15r/min，驱动电机的输出扭矩为2.3N·m；

(3)按照所需制品的三维数字模型进行打印制备，打印速度设定为1800mm/min，热床温度为50℃。