[发明专利]一种连续纤维3D打印喷头

说明书

本发明提供一种连续纤维3D打印喷头。一种连续纤维3D打印喷头，包括支架、送丝组件、喷嘴以及高压水枪喷头，支架的中部设有加热块，喷嘴连接在加热块的出料端，送丝组件与加热块的进料端连接，高压水枪喷头设于支架的一侧，高压水枪喷头的出水一端正对喷嘴，支架上与高压水枪喷头相对的一侧还设有能够挡住高压水枪喷头所喷射出的水流的缓冲件。本发明中巧妙地利用高压水枪喷头的高压水流进行切割，不受丝束大小及树脂基体的种类限制，能够实现全面多材料的剪切，可以在打印复杂零件的应用上无接触式实现断点的跳转，使得打印获得更合适的路径规划和成形质量。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，更具体地，涉及一种连续纤维3D打印喷头。

背景技术

3D打印技术是一种新兴的增材制造技术，区别于传统的减材或等材加工制造方法，它采用层层累加的原理，每层按照特定的打印路径铺放材料最终成形三维零件。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；而连续纤维根据纤维丝束的情况又分为小丝束连续纤维3D打印(≤6K)、中长丝束连续纤维复合材料3D打印(≥12K)，传统现有气动/机械剪刀的剪切方式无论是装置内的剪切和装置外的剪切，都无法保证中长丝束纤维的有效剪断，特别是当纤维与热塑性树脂复合以后，纤维的剪断难度则受同时受到纤维丝束之外的另外一个关键因素的影响：树脂的含量及种类。以聚醚醚酮或聚苯硫醚等高熔点树脂为例，有着较强的抗剪切性能时，剪刀式的剪切则会直接约束3D打印连续纤维剪切过程中的剪断功能的有效性。因此，目前亟需一种在跳点打印时，能够适用于任何宽度的连续纤维丝束，并且都能够有效迅速剪切的3D打印喷头。

发明内容

本发明为克服上述背景技术中所述的目前亟需一种在跳点打印时，能够适用于任何宽度的连续纤维丝束，并且都能够有效迅速剪切的3D打印喷头的问题，提供一种连续纤维3D打印喷头。本发明在3D打印过程的跳点打印时，不受到丝束宽度的影响。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种连续纤维3D打印喷头，包括支架、送丝组件、喷嘴以及高压水枪喷头，所述支架的中部设有加热块，所述喷嘴连接在所述加热块的出料端，所述送丝组件与所述加热块的进料端连接，所述高压水枪喷头设于所述支架的一侧，所述高压水枪喷头的出水一端正对所述喷嘴，所述支架上与所述高压水枪喷头相对的一侧还设有能够挡住所述高压水枪喷头所喷射出的水流的缓冲件。

进一步的，所述送丝组件包括2个用于将连续纤维预浸丝送入该加热块中的纤维进给轮，所述加热块的顶端还设有进料通道，所述喷嘴设于所述加热块的底端，所述散热模块包裹住所述进料通道，2个所述进给轮设于所述散热模块的上方，2个所述进给轮之间存在一定间距。

优选的，所述加热块为棱锥形结构，所述喷嘴设于所述棱锥形加热块的尖端。

进一步的，所述加热块包括壳体以及所述壳体内部设有的加热组件以及温度传感器。

进一步的，所述支架包括顶板、第一滑槽板和第二滑槽板，所述第一滑槽板设于所述顶板一侧的两端，所述第二滑槽板设于所述顶板另一侧的两端，第一滑槽板和第二滑槽板上均设有滑槽，所述高压水枪喷头和所述缓冲件的两侧均设有与所述滑槽匹配的滑动块，所述高压水枪喷头上的滑动块与所述第一滑槽板的滑槽滑动连接，所述缓冲件上的滑动块与所述第二滑板上的滑槽滑动连接。