[发明专利]一种3D打印集成喷头及一种3D打印设备

说明书

本发明涉及3D打印技术领域，更具体地，涉及一种3D打印集成喷头及一种3D打印设备。一种3D打印集成喷头，包括送丝组件、支架以及安装在所述支架上的喷嘴，所述喷嘴的进料端与所述送丝组件连接，所述支架的两侧还分别设有激光器和剪切机构，所述激光器的输出端和所述剪切机构的输出端分别位于所述喷嘴出料端的两侧；还提供一种3D打印设备，包括上述的3D打印集成喷头。本发明能够在需要断点的位置针对任何树脂基体下的预浸渍丝束均能够有效迅速剪切，并且最大程度兼容树脂基体种类，通过预浸丝送丝实现切割后纤维长度的实时有效控制，同时具备接触式和无接触式不同的特点优势，使得打印获得更合适的路径规划和更高的成形质量。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，更具体地，涉及一种3D打印集成喷头及一种3D打印设备。

背景技术

目前，将3D打印技术应用于纤维增强树脂基复合材料成为了一种新兴的复合材料制造工艺，相比于传统的成形工艺，3D打印工艺过程简单，加工成本低，材料利用率高，降低了复合材料构件的制造成本，同时可实现复杂结构零件的一体化成形，无需模具与复合材料连接工艺，为轻质复杂材料结构的低成本快速制造提供了一个有效技术途径。

现有的一些连续碳纤维打印通过将纤维线材与热塑性基质材料混合后一起挤出，由于连续碳纤维是连续不断的长丝，在打印过程中，丝材铺放路径将与打印头移动路径一致。但是在实际打印过程中，绝大多数所打印的零件无法实现碳纤维丝连续铺放不间断打印出零件，不可避免的需要出现打印过程中跳点打印，若此过程中连续纤维不断，会影响所打印零件的质量，或在打印过程中出现与所需零件不符的部分。连续纤维的过程中剪断又常分为内部剪断和外部剪断两种，内部剪断则是指剪断装置位于纤维从喷嘴挤出之前的位置，外部剪断则是指剪断机构作用于喷嘴与打印平台之间。采用内部剪切，容易因树脂加热后纤维管壁的残留而造成输出堵塞，从而避免了纤维挤出的实时性和有效性。而采用外部剪切的方式，则能够有效避免因树脂残留而形成的堵塞，但同时也肯能会在打印零件断点位置和打印喷嘴处留有一段纤维丝。目前技术手段公开了一种带自剪断功能的连续纤维3D打印机喷头，其包括一上顶板、和与其相对设置的下顶板；二个或二个以上的导杆，每个导杆的两端分别固定连接于上顶板和下顶板处，每个导杆靠近上顶板处设置有压簧；一散热管固定座，为至少具有一顶面板和一底面板的框架结构，相对设置的顶面板和底面板之间的间距固定、且均垂直套装在导杆上；顶面板位于上顶板和压簧之间，底面板位于下顶板的上方；一喷头组件，包括散热管和与其连通的喷头，散热管的顶部固定于散热管固定座的顶面板，喷头位于散热管固定座的下方；一凸轮轴，其轴体横穿散热管固定座的内部空间，其两端分别安装在下顶板的上方；一切断片，为片状结构，其通过连接件固连于凸轮轴的另一端。其就是通过外部凸轮轴带动切断片进行外部剪切的方式在跳点打印时进行剪切；但是其仅是通过切断片机械剪切的方式，在剪切位置可能会有较多的残余纤维丝，并且针对抗剪切性能较好的树脂，剪切效果不佳。

发明内容

本发明为克服上述背景技术中所述的仅是通过切断片机械剪切的方式，在剪切位置可能会有较多的残余纤维丝，并且针对抗剪切性能较好的树脂，剪切效果不佳的问题，提供一种3D打印集成喷头及一种3D打印设备。本发明对于抗剪切性能好或者耐高温的纤维均能灵活剪切，并且剪切效果更好。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种3D打印集成喷头，包括送丝组件、支架以及安装在所述支架上的喷嘴，所述喷嘴的进料端与所述送丝组件连接，所述支架的两侧还分别设有激光器和剪切机构，所述激光器的输出端和所述剪切机构的输出端分别位于所述喷嘴出料端的两侧。

进一步的，所述剪切机构包括气动剪刀以及带动所述气动剪刀靠近或者远离所述喷嘴的驱动装置，所述气动剪刀包括固定刀体和活动刀头，所述固定刀体与所述驱动装置连接，所述活动刀头位于所述喷嘴的一侧。

作为一种优选方案，所述驱动装置包括电机、传动齿轮以及传动齿条，所述电机固定在所述支架上，所述传动齿轮固定套设在所述电机的输出轴上，所述传动齿条的一端与所述传动齿轮啮合，另一端与所述固定刀体固定连接，所述支架在所述固定刀体对应位置还设有滑轨，所述固定刀体与所述滑轨滑动连接。