CN104085115A - 一种熔融体多丝束的增材制造打印喷头系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种熔融体多丝束的增材制造打印喷头系统，包括输送熔融体的输送管和连接在输送管前端的喷头，还包括驱动输送管转动的驱动装置，所述输送管内设置有沿输送管横截面布置的孔板，所述孔板上设置有至少两个熔融体过孔；本发明通过孔板上的熔融体过孔将熔融体分割成若干束小丝，有利于熔融体沿竖直方向和打印轨迹方向取向，同时通过驱动装置驱动输送管和喷头运动，使得各小丝束再进行编织，形成一束大的熔融体，从而增强了大丝束熔融体的强度，进而实现了在不改变现有增材制造打印材料的基础上提高材料力学强度的目的。所获得的打印产品力学强度在各个方向上、特别是横向上显著提高，有利于扩大产品的应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种增材制造打印设备，特别涉及一种熔融体增材制造打印喷头系统。
背景技术
经过20多年的发展，增材制造(即快速成型)技术发展迅速。以打印材料分类，可分为金属、非金属、陶瓷材料、复合材料以及生物材料的三维打印技术；以打印方式分类，可分为粉末烧结技术(SLS),粉末熔融技术(SLM),激光近成型技术(LENS)以及挤出熔融技术(FDM)。其中，以熔融体材料为基础的挤出成型技术(FDM)，广泛应用于家庭、教学、模型等方面。
目前FDM技术获得的三维打印器件，在外观上与设计的结构非常接近。但是在功能上还比较欠缺，属于形似而神不似。造成前述区别的主要原因是FDM技术采用挤出熔融方式，通过熔融体的层层涂覆，获得打印器件。在打印过程中，熔融体材料会沿打印喷头的涂覆方向进行取向，当冷却凝固以后，该取向方向的强度会明显强于非取向方向的强度。如以FDM方式打印的ABS塑料水杯为例，水杯垂直于桌面的方向，具有很强的承受力，但是，对于水杯的侧面，特别是层与层之间的结合力非常弱，导致其侧壁的强度很低。
FDM喷头主要是线性运动方式，导致熔融体主要是沿喷头的运动方向线性取向。由于现有的熔融体在挤出前与挤出后，材料的排列以及取向没有明显变化，其打印出的产品的横向受力性能较差。因此，有必要对现有的FDM打印技术进行改进和创新，以提高其打印产品的强度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种熔融体多丝束的增材制造打印喷头系统，以解决现有挤出熔融技术打印产品强度差的问题。
本发明熔融体多丝束的增材制造打印喷头系统，包括输送熔融体的输送管和连接在输送管前端的喷头，还包括驱动输送管转动的驱动装置，所述输送管内设置有沿输送管横截面布置的孔板，所述孔板上设置有至少两个熔融体过孔。
进一步，在喷头和孔板之间的内管壁上设置有来复线结构。
进一步，所述驱动装置包括电机、与电机转子连接的主动齿轮和与输送管连接的从动齿轮。
进一步，所述输送管上还设置有用于加热熔融体的加热装置。
本发明的有益效果：
本发明熔融体多丝束的增材制造打印喷头系统，其通过孔板上的熔融体过孔将熔融体分割成若干束小丝，有利于熔融体沿竖直方向和打印轨迹方向取向，同时通过驱动装置驱动输送管和喷头旋转，使得各小丝束再沿旋转圆周方向进行编织，形成一束大的熔融体，从而增强了大丝束熔融体的强度，进而实现了在不改变现有打印材料的基础上提高材料力学强度的目的，使所打印产品的力学强度在各个方向上、特别是横向上显著提高，有利于扩大打印产品的应用领域。
附图说明
图1为本发明一种熔融体多丝束的增材制造打印喷头系统的立体结构示意图；
图2为输送管的剖视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图所示，本实施例一种熔融体多丝束的增材制造打印喷头系统，包括输送熔融体的输送管1和连接在输送管1前端的喷头2，还包括驱动输送管转动的驱动装置，所述输送管1内设置有沿输送管横截面布置的孔板3，所述孔板3上设置有三个熔融体过孔4。当然，熔融体过孔4的数量在不同实施中可根据情况改变，其数量在两个以上均能实现本发明的目的，同时熔融体过孔4的形状也可根据情况选择圆形孔、方形孔或菱形孔等。本实施例中，所述驱动装置包括电机5、与电机转子连接的主动齿轮6和与输送管1连接的从动齿轮7，通过电机可方便的控制输送管1的转速大小和启停时间；当然本实施例中所采用的齿轮传动装置在不同实施例中还可采用带轮传动装置或链轮传动装置替换。
本实施例熔融体多丝束的增材制造打印喷头系统，适用于金属材料熔融体、无机非金属材料熔融体、高分子材料熔融体和复合材料熔融体等的增材制造，其通过孔板3上的熔融体过孔4将熔融体分割成若干束小丝，有利于熔融体沿竖直方向和打印轨迹方向取向，同时通过驱动装置驱动输送管1和喷头2旋转，使得各小丝束再沿旋转圆周方向进行编织，形成一束大的熔融体，从而增强了大丝束熔融体的强度，进而实现了在不改变现有打印材料的基础上提高材料力学强度的目的，使所获得的打印产品在各个方向上、特别是横向上强度更高，有利于扩大打印产品的应用领域。
作为对本实施例的改进，在喷头2和孔板3之间的内管壁上设置有来复线结构8，来复线结构可使丝束在沿输送管1流动的过程中做旋转运动，可加强各小丝束间的交叉编织，使小丝束融合成一根大丝束，且丝束做旋转运动可使熔融体材料呈多维取向，实现进一步提高打印材料强度的目的。
作为对本实施例的改进，所述输送管1上还设置有用于加热熔融体的加热装置9，加热装置9可以为电加热装置、热油加热装置、红外线加热装置或微波加热装置等，加热装置可控制和调节熔融体的温度，保证熔融体沿输送管1流动过程中温度稳定，使熔融体保持良好的流动性，从而能避免熔融体堵塞孔板3。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种熔融体多丝束的增材制造打印喷头系统，包括输送熔融体的输送管和连接在输送管前端的喷头，其特征在于：还包括驱动输送管转动的驱动装置，所述输送管内设置有沿输送管横截面布置的孔板，所述孔板上设置有至少两个熔融体过孔。
2.根据权利要求1所述的熔融体多丝束的增材制造打印喷头系统，其特征在于：在喷头和孔板之间的内管壁上设置有来复线结构。
3.根据权利要求1的熔融体多丝束的增材制造打印喷头系统，其特征在于：所述驱动装置包括电机、与电机转子连接的主动齿轮和与输送管连接的从动齿轮。
4.根据权利要求1-3中任一所述的熔融体多丝束的增材制造打印喷头系统，其特征在于：所述输送管上还设置有用于加热熔融体的加热装置。
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