CN110666921B - 一种基于微流体混合结构的自清理式石膏基3d打印喷头 - Google Patents

一种基于微流体混合结构的自清理式石膏基3d打印喷头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于微流体混合结构的自清理式石膏基3D打印喷头，包括混合密封顶针、挤出头顶针、微流体混合器、气动信号控制器、清洗液入口、清洗废液出口、多个进料口、3D打印喷嘴和腔体，腔体内设有内腔通道，混合密封顶针和微流体混合器依次设置于内腔通道内，混合密封顶针与微流体混合器连接；清洗液入口、清洗废液出口、多个进料口和3D打印喷嘴均设置于壳体上，多个进料口设置于微流体混合器的输入端，挤出头顶针和3D打印喷嘴相对设置于微流体混合器的输出端的两侧；气动信号控制器通过气动阀与混合密封顶针和挤出头顶针连接。实现微流体混料和自动清理，残料不易堵塞打印喷头的管路，提高了工作效率，延长3D打印喷头的使用寿命。

Description

一种基于微流体混合结构的自清理式石膏基3D打印喷头
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种基于微流体混合结构的自清理式石膏基3D 打印喷头。
背景技术
3D打印技术又被称为增材制造技术，是快速成型领域里的一项新兴技术，它是一种以数字文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构建物体的技术。3D打印技术的通过几年的更新迭代，逐渐趋于成熟，但是材料成为了其进一步发展的阻碍，常见的打印材料如：热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末以及树脂等高分子材料，目前石膏无机材料成为其研究的热点。
3D打印技术的发展越来越迅速。目前，无论是在日常生活中，还是在工业生产中都占有很重要的地位。3D打印机是通过电脑控制，把打印材料逐层叠加起来，最终把计算机上的设计图纸变为实物，这是一项革命性的技术。
一种3D打印喷头，如专利号为CN 10627345A的一篇关于一种3D打印喷头的专利中，该发明的3D打印喷头，不需要导线连接，可以通过与触电式接头接触供电；喷嘴可伸缩，这样的设计不会发生喷嘴与产品碰撞的情况，不会将打印丝粘在产品上。
现有的3D打印喷头不能进行微流体混料，而且残料易堵塞打印喷头的管路，不易清洗，影响其工作效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种基于微流体混合结构的自清理式石膏基3D打印喷头，实现微流体混料和自动清理，容易清洗，残料不易堵塞打印喷头的管路，提高了工作效率，延长3D打印喷头的使用寿命。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种基于微流体混合结构的自清理式石膏基3D打印喷头，包括混合密封顶针、挤出头顶针、微流体混合器、气动信号控制器、清洗液入口、清洗废液出口、多个进料口、3D打印喷嘴和腔体，腔体内设有内腔通道，混合密封顶针和微流体混合器依次设置于内腔通道内，混合密封顶针与微流体混合器连接；
清洗液入口、清洗废液出口、多个进料口和3D打印喷嘴均设置于壳体上，清洗液入口和清洗废液出口设置于内腔通道的一侧，多个进料口设置于微流体混合器的输入端，挤出头顶针和3D打印喷嘴相对设置于微流体混合器的输出端的两侧；
气动信号控制器通过气动阀与混合密封顶针和挤出头顶针连接。
按照上述技术方案，混合密封顶针和微流体混合器同轴连接。
按照上述技术方案，进料口的个数为两个，分别为组分A进料口和组分B进料口。
按照上述技术方案，同一气动信号控制器分别与混合密封顶针和挤出头顶针连接控制，实现混合密封顶针和挤出头顶针的联动。
按照上述技术方案，挤出头顶针与3D打印喷嘴布置于同一垂直轴线上，挤出头顶针呈尖锥状。
按照上述技术方案，微微流体混合器包括管体，管体内设有多组交叉排列的挡板。
按照上述技术方案，微流体混合器的混合元件由与管壁成45°角的左右挡板组合而成。微流体混合器不需要通过机械搅拌，组分A和组分B通过挡板末端时发生碰撞，流速加快，形成对流，加速两组分微流体分子的相互扩散，实现微流体的高效混合。
按照上述技术方案，微流体混合器包括管体，管体内设有多组左旋、右旋交叉排列的螺旋板。
按照上述技术方案，清洗液入口和清洗废液出口错位开口布置，清洗液单向流动。
按照上述技术方案，气动信号控制器通过气动阀带动混合密封顶针前推或后移，进而混合密封顶针带动微流体混合器沿内腔通道纵向前后移动，形成前后两个档位；当微流体混合器处于一个档位时多个进料口与微流体混合器连通，清洗液入口和清洗废液出口与微流体混合器断开，当微流体混合器处于另一个档位时，清洗液入口和清洗废液出口与微流体混合器连通，多个进料口与微流体混合器断开。
本发明具有以下有益效果：
实现微流体混料和自动清理，容易清洗，残料不易堵塞打印喷头的管路，提高了工作效率，延长3D打印喷头的使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例中基于微流体混合结构的自清理式石膏基3D打印喷头的立面图；
图2是本发明实施例中基于微流体混合结构的自清理式石膏基3D打印喷头的剖视图；
图3是本发明实施例中微流体混合器的剖视图；
图4是本发明实施例中出料状态时基于微流体混合结构的自清理式石膏基3D打印喷头的立面图；
图5是本发明实施例中出料状态时基于微流体混合结构的自清理式石膏基3D打印喷头的剖视图；
图6是本发明实施例中断料状态时基于微流体混合结构的自清理式石膏基3D打印喷头的立面图；
图7是本发明实施例中断料状态时基于微流体混合结构的自清理式石膏基3D打印喷头的剖视图；
图中，1-混合密封顶针，2-挤出头顶针，3-气动信号控制器，4-气动阀，5-清洗液入口， 6-清洗废液出口，7-组分A进料口，8-组分B进料口，9-3D打印喷嘴，10-微流体混合器，12- 挡板，13-管体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1～图7所示，本发明提供的一个实施例中的基于微流体混合结构的自清理式石膏基3D打印喷头，包括混合密封顶针1、挤出头顶针2、微流体混合器10、气动信号控制器3、清洗液入口5、清洗废液出口6、多个进料口、3D打印喷嘴9和腔体，腔体内设有内腔通道，混合密封顶针1和微流体混合器10依次设置于内腔通道内，混合密封顶针1与微流体混合器 10连接；
清洗液入口5、清洗废液出口6、多个进料口和3D打印喷嘴9均设置于壳体上，清洗液入口5和清洗废液出口6设置于内腔通道的一侧，多个进料口设置于微流体混合器10的输入端，挤出头顶针2和3D打印喷嘴9相对设置于微流体混合器10的输出端的两侧，并与微流体混合器10的输出端连通；
气动信号控制器3通过气动阀4与混合密封顶针1和挤出头顶针2连接。
进一步地，混合密封顶针1和挤出头顶针2均为气动顶针，气动信号控制器3通过气动阀4控制混合密封顶针1和挤出头顶针2动作。
进一步地，混合密封顶针1和微流体混合器10同轴连接。
进一步地，进料口的个数为两个，分别为组分A进料口7和组分B进料口8。
进一步地，同一气动信号控制器3分别与混合密封顶针1和挤出头顶针2连接控制，实现混合密封顶针1和挤出头顶针2的联动。
进一步地，挤出头顶针2与3D打印喷嘴9布置于同一垂直轴线上，挤出头顶针2呈尖锥状；能更有效的清理堵塞在3D打印喷嘴9处的残料。
进一步地，微流体混合器10包括管体13，管体13内设有多组交叉排列的挡板12。
进一步地，微流体混合器10的混合元件由与管壁成45°角的左右挡板12组合而成。微流体混合器10不需要通过机械搅拌，组分A和组分B通过挡板12末端时发生碰撞，流速加快，形成对流，加速两组分微流体分子的相互扩散，实现微流体的高效混合。
进一步地，微流体混合器包括管体，管体内设有多组左旋、右旋交叉排列的螺旋板。
进一步地，管体上分别设有多个进口，分别与多个进料口相对一一设置，当混合密封顶针1顶出时，微流体混合器10上的进口与进料口对接，使多个进料口与微流体混合器10连通。
进一步地，清洗液入口5和清洗废液出口6错位开口布置，清洗液单向流动；避免存在清理死角。
进一步地，清洗液入口5和清洗废液出口6设置于内腔通道两侧，并且清洗液入口5和清洗废液出口6布置于内腔通道的混合密封顶针1段，与内腔通道连通。
进一步地，气动信号控制器3通过气动阀4带动混合密封顶针1前推或后移，进而混合密封顶针1带动微流体混合器10沿内腔通道纵向前后移动，形成前后两个档位；当微流体混合器10处于一个档位时多个进料口与微流体混合器10连通，清洗液入口5和清洗废液出口 6与微流体混合器10断开，当微流体混合器10处于另一个档位时，清洗液入口5和清洗废液出口6与微流体混合器10连通，多个进料口与微流体混合器10断开。
本发明的工作原理：
一种基于微流体混合结构的自清理式石膏3D打印喷头的结构示意图，如图1和图2所示，一种基于微流体混合结构的自清理式石膏3D打印喷头,包括：混合密封顶针1，挤出头顶针2，气动信号控制器3，气动阀4,清洗液入口5，清洗废液出口6，组分A进料口7，组分B进料口8，3D打印喷嘴9和微流体混合器10；混合密封顶针1与微流体混合器10同轴连接；混合密封顶针1和挤出头顶针2受同一气动阀4控制；清洗液入口5通过与清洗废液出口6错位开口；挤出头顶针2与打印喷嘴在同一垂直轴线上。
如图3所示，一种微流体混合器10的混合元件呈螺旋形，它由多组扭曲成180度的左旋、右旋交叉排列的螺旋板组合而成。
如图4和图5所示，出料时，气动信号控制器3向气动阀4转递出料信号，在气动阀4的控制下，混合密封顶针1前推，挤出头顶针2上抽，微流体混合器10与进料口相连,物料A、B进入微流体混合器10，在管体内通过多组静止不动的螺旋形混合元件，产生多次切割、剪切、旋转和重新混合，实现快速混合，形成高粘度流体，快速出料。
当断料时，气动信号控制器3向气动阀4传递自清理信号，在气动阀4的控制下，混合密封顶针1后推，微流体混合器10与清洗装置开口相连,清洗液单向流动，清理混合器中的残料；同时，挤出头顶针2下推，清理挤出喷嘴处的残料。挤出头顶针2与混合密封顶针1用同一气动阀4控制，实现联动，使断料状态时的打印喷头实现自清理模式，避免了喷头管道的堵塞。
综上所述，本发明公开了一种基于微流体混合结构的自清理式石膏3D打印喷头。其包括：混合密封顶针1，挤出头顶针2，微流体混合器10，气动信号控制器3，气动阀4,清洗液入口5，清洗废液出口6，组分A进料口7，组分B进料口8和3D打印喷嘴9。在出料状态下通过微流体混合器10快速形成高粘流体，快速出料；在断料状态下，能够通过混合密封顶针1，挤出头顶针2，气动信号控制器3，气动阀4,清洗液入口5和清洗废液出口6的配合作用，实现自清理，避免打印喷嘴管路堵塞。
以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于微流体混合结构的自清理式石膏基3D打印喷头，其特征在于，包括混合密封顶针、挤出头顶针、微流体混合器、气动信号控制器、清洗液入口、清洗废液出口、多个进料口、3D打印喷嘴和腔体，腔体内设有内腔通道，混合密封顶针和微流体混合器依次设置于内腔通道内，混合密封顶针与微流体混合器连接；
清洗液入口、清洗废液出口、多个进料口和3D打印喷嘴均设置于壳体上，清洗液入口和清洗废液出口设置于内腔通道的一侧，多个进料口设置于微流体混合器的输入端，挤出头顶针和3D打印喷嘴相对设置于微流体混合器的输出端的两侧；
气动信号控制器通过气动阀与混合密封顶针和挤出头顶针连接；
气动信号控制器通过气动阀带动混合密封顶针前推或后移，进而混合密封顶针带动微流体混合器沿内腔通道纵向前后移动，形成前后两个档位；当微流体混合器处于一个档位时多个进料口与微流体混合器连通，清洗液入口和清洗废液出口与微流体混合器断开，当微流体混合器处于另一个档位时，清洗液入口和清洗废液出口与微流体混合器连通，多个进料口与微流体混合器断开。
2.根据权利要求1所述的基于微流体混合结构的自清理式石膏基3D打印喷头，其特征在于，混合密封顶针和微流体混合器同轴连接。
3.根据权利要求1所述的基于微流体混合结构的自清理式石膏基3D打印喷头，其特征在于，进料口的个数为两个，分别为组分A进料口和组分B进料口。
4.根据权利要求1所述的基于微流体混合结构的自清理式石膏基3D打印喷头，其特征在于，同一气动信号控制器分别与混合密封顶针和挤出头顶针连接控制，实现混合密封顶针和挤出头顶针的联动。
5.根据权利要求1所述的基于微流体混合结构的自清理式石膏基3D打印喷头，其特征在于，挤出头顶针与3D打印喷嘴布置于同一垂直轴线上，挤出头顶针呈尖锥状。
6.根据权利要求1所述的基于微流体混合结构的自清理式石膏基3D打印喷头，其特征在于，微流体混合器包括管体，管体内设有多组交叉排列的挡板。
7.根据权利要求1所述的基于微流体混合结构的自清理式石膏基3D打印喷头，其特征在于，微流体混合器包括管体，管体内设有多组左旋、右旋交叉排列的螺旋板。
8.根据权利要求1所述的基于微流体混合结构的自清理式石膏基3D打印喷头，其特征在于，清洗液入口和清洗废液出口错位开口布置，清洗液单向流动。
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