CN210651900U - 一种叠层复合的3d打印机喷头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种叠层复合的3D打印机喷头，包括上机头和下机头，上机头与下机头通过定位凸台定位，上机头和下机头内部沿径向依次设置有第一内螺纹段、凹槽和第二内螺纹段，位于上机头与下机头端部的第二内螺纹段连接喷嘴的外螺纹，上机头和下机头的凹槽相接后形成的空腔内依次沿径向设置有第一分层段、第一扭转段、第二分层段、第二扭转段和汇合段。熔融的打印丝材流入叠层取向的3D打印机喷头，经过分层‑扭转‑再分层‑再扭转‑汇合的过程，从而使熔体通过不断受到强烈的剪切作用使材料更均匀的混合，同时使高聚物的取向状态更加明显，从而增加材料的机械性能。
Description
技术领域
本实用新型属于3D打印设备技术领域，具体涉及一种叠层复合的3D打印机喷头。
背景技术
3D打印是通过材料逐层堆积的方式成型所需零件，是以数字三维CAD模型文件为基础，将丝状、片状等特定的材料进行逐层堆积叠加成型，该成型方式具有制造成本低、生产周期短等优势。而目前 3D打印机的制品在强度和刚度等力学性能差，无法很好的在工程领域使用，需要采用增强改性后的复合材料。但是，在塑料基体中使用短纤维增强或碳纳米管等一维/二维无机纳米粒子增强时，这些填料的取向分布具有较大的随机性，导致其微观结构存在缺陷而造成力学性能远没有达到所期望的性能指标要求，因此亟需一种能够使短纤维或纳米填料在基体组分中均匀分散且取向可控的设备。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种叠层复合的3D打印机喷头，能够使填料在基体组分中均匀分散，并且取向可控。
本实用新型所采用的技术方案是，一种叠层复合的3D打印机喷头，包括上机头和下机头，上机头内表面上设置有两个定位凸台，下机头内表面上设置有两个定位凹槽，上机头与下机头通过定位凸台定位，并通过多个均匀分布的螺栓连接；上机头和下机头内部沿径向依次设置有第一内螺纹段、凹槽和第二内螺纹段，所述上机头与下机头端部的第二内螺纹段连接喷嘴的外螺纹，喷嘴中心处开设有圆柱流道，上机头和下机头的凹槽相接后形成的空腔内依次沿径向设置有第一分层段、第一扭转段、第二分层段、第二扭转段和汇合段，汇合段靠近喷嘴；且每个凹槽中心处沿径向开设有喇叭形的流道，流道的小口径端与第一扭转段相连接，流道的大口径端与第二分层段相连接。
本实用新型的特点还在于，
第一分层段包括第一U型固定块，第一U型固定块闭口端底部内竖直设置有第一梭形分流块，第一梭形分流块的高度与第一U型固定块的高度一致；第一U型固定块一侧外壁与上机头上的凹槽内壁相接，第一U型固定块另一侧外壁与下机头上的凹槽内壁相接。
第一扭转段包括第二U型固定块，第二U型固定块闭口端底部内表面上设有向内凹进的第一螺旋曲面凹槽，第一螺旋曲面凹槽的螺旋升角为10°～65°。
第二分层段包括第三U型固定块，第三U型固定块闭口端底部内竖直且均匀设置有两个第二梭形分流块，两个第二梭形分流块的高度与第三U型固定块的高度一致。
第二扭转段包括三个并排相连的第四U型固定块，每个第四U 型固定块闭口端底部内表面上设有向内凹进的第二螺旋曲面凹槽，第二螺旋曲面凹槽的螺旋升角为10°～65°。
汇合段包括第五U型固定块，第五U型固定块闭口端底部内竖直且均匀设置有两个第三梭形分流块，两个第三梭形分流块的高度与第五U型固定块的高度一致。
位于上机头与下机头端部的第二内螺纹段连接喷嘴的外螺纹，喷嘴中心处开设有圆柱流道，且喷嘴靠近汇合段。
本实用新型的有益效果是，
本实用新型的3D打印机喷头机构，可操作性高，可直接与通用 3D打印机相连；打印丝材可以是纯塑料丝材，也可以是短纤维增强改性丝材、或是一维/二维无机填料增强改性丝材，丝材熔体通过打印喷头后，可打印出6层结构的熔体，当打印丝材为短纤维或纳米填料改性时，能够使填料在塑料基体组分中均匀分散，并且取向可控，从而方便快速实现3D打印制品的功能化，提高打印制件综合力学性能。
附图说明
图1是本实用新型一种叠层复合的3D打印机喷头的剖视图；
图2是本实用新型一种叠层复合的3D打印机喷头中第一分层段的结构示意图；
图3是本实用新型一种叠层复合的3D打印机喷头中第一扭转段的结构示意图；
图4是本实用新型一种叠层复合的3D打印机喷头中第二分层段的结构示意图；
图5是本实用新型一种叠层复合的3D打印机喷头中第二扭转段的结构示意图；
图6是本实用新型一种叠层复合的3D打印机喷头中汇合段的结构示意图。
图中，1.上机头，2.下机头，3.第一分层段，4.第一扭转段，5. 第二分层段，6.第二扭转段，7.汇合段，8.喷嘴，9.定位凸台，10.第一U型固定块，11.第一梭形分流块，12.第二U型固定块，13.第一螺旋曲面凹槽，14.第三U型固定块，15.第二梭形分流块，16.第四U 型固定块，17.第二螺旋曲面凹槽，18.第五U型固定块，19.第三梭形分流块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型一种叠层复合的3D打印机喷头，如图1所示，包括上机头1和下机头2，上机头1内表面上设置有两个定位凸台9，下机头2内表面上设置有两个定位凹槽，定位凹槽与定位凸台9相配合，上机头1与下机头2通过定位凸台9定位，并通过多个均匀分布的螺栓连接；
上机头1和下机头2内部沿径向依次设置有第一内螺纹段、凹槽和第二内螺纹段，凹槽两端均分别与第一内螺纹段端部、第二内螺纹段端部相接；位于上机头1与下机头2端部的第二内螺纹段连接喷嘴 8的外螺纹，喷嘴8中心处开设有圆柱流道，用于挤出汇合后的熔体；
上机头1和下机头2连接后，由两个凹槽相接后形成的空腔内依次沿径向设置有第一分层段3、第一扭转段4、第二分层段5、第二扭转段6和汇合段7，汇合段7靠近喷嘴8；
每个凹槽中心处沿径向开设有喇叭形的流道，流道的小口径端与第一扭转段4相连接，流道的大口径端与第二分层段5相连接；
第一分层段3包括第一U型固定块10，如图2所示，第一U型固定块10闭口端底部内竖直设置有第一梭形分流块11，第一梭形分流块11的高度与第一U型固定块10的高度一致；第一U型固定块 10沿径向设置在空腔内，且第一U型固定块10一侧外壁与上机头1 上的凹槽内壁相接，第一U型固定块10另一侧外壁与下机头2上的凹槽内壁相接；
第一扭转段4包括第二U型固定块12，如图3所示，第二U型固定块12沿径向设置在空腔内，第二U型固定块12的开口端与第一U型固定块10闭口端相接，第二U型固定块12闭口端底部内表面上设有向内凹进的第一螺旋曲面凹槽13，第一螺旋曲面凹槽13的螺旋升角为10°～65°，用于对塑料熔体进行第一次扭转，使经过第一次分层的熔体汇合并由竖向排列扭转为横向排列；
第二分层段5包括第三U型固定块14，如图4所示，第三U型固定块14闭口端底部内竖直且均匀设置有两个第二梭形分流块15，两个第二梭形分流块15的高度与第三U型固定块14的高度一致，第三U型固定块14沿径向设置在空腔内，第三U型固定块14的开口端与第二U型固定块12闭口端相接，且第三U型固定块14一侧外壁与上机头1上的凹槽内壁相接，第三U型固定块14另一侧外壁与下机头2上的凹槽内壁相接；
第二扭转段6包括三个并排相连的第四U型固定块16，如图5 所示，每个第四U型固定块16闭口端底部内表面上设有向内凹进的第二螺旋曲面凹槽17，第二螺旋曲面凹槽17的螺旋升角为10°～65°，第四U型固定块16的开口端与第三U型固定块14闭口端相接，且位于一侧端部的第四U型固定块16一侧外壁与上机头1上的凹槽内壁相接，位于另一侧端部的第四U型固定块16一侧外壁与下机头2 上的凹槽内壁相接；用于对塑料熔体进行第二次扭转，使经过第二次分层的熔体汇合并由竖向排列扭转为横向排列；
汇合段7包括第五U型固定块18，如图6所示，第五U型固定块18闭口端底部内竖直且均匀设置有两个第三梭形分流块19，两个第三梭形分流块19的高度与第五U型固定块18的高度一致；第五U 型固定块18的开口端与第四U型固定块16闭口端相接，且第五U 型固定块19一侧外壁与上机头1上的凹槽内壁相接，第五U型固定块19另一侧外壁与下机头2上的凹槽内壁相接；汇合段7使经过第二次扭转的三股熔体通过后汇合在一起，得到竖直排列的多层熔体；
本实用新型一种叠层复合的3D打印机喷头，其具体工作原理是：
熔融的打印丝材流入叠层取向的3D打印机喷头，经过分层-扭转 -再分层-再扭转-汇合的过程，从而使熔体通过不断受到强烈的剪切作用使材料更均匀的混合，同时使高聚物的取向状态更加明显，从而增加材料的机械性能。具体过程为：
打印丝材由送丝机构送入3D打印机喷头的入口，丝材受热熔融后进入第一分层段3内，第一U型固定块10使熔体塑料通过第一分层段3后一分为二，将熔体分开成竖向排列的2层；然后熔体进入第一扭转段4，在该阶段将熔体由竖向的两层变为横向的两层；接着熔体进入到喇叭形的流道，将熔体的径向长度变长；随后熔体进入到第二分层段5，将拉伸后的熔体继续分为3层；紧接着熔体进入到第二扭转段6，将熔体由横向的两层变为竖向的两层；之后熔体进入到汇合段7，将扭转后的熔体在此处汇合，得到了6层熔体流料，最后熔体经由喷嘴8挤出。
Claims (8)
1.一种叠层复合的3D打印机喷头，其特征在于，包括上机头(1)和下机头(2)，所述上机头(1)内表面上设置有两个定位凸台(9)，所述下机头(2)内表面上设置有两个定位凹槽，所述上机头(1)与下机头(2)通过定位凸台(9)定位，并通过多个均匀分布的螺栓连接；所述上机头(1)和下机头(2)内部沿径向依次设置有第一内螺纹段、凹槽和第二内螺纹段，所述上机头(1)和下机头(2)的凹槽相接后形成的空腔内依次沿径向设置有第一分层段(3)、第一扭转段(4)、第二分层段(5)、第二扭转段(6)和汇合段(7)。
2.根据权利要求1所述的一种叠层复合的3D打印机喷头，其特征在于，所述第一分层段(3)包括第一U型固定块(10)，所述第一U型固定块(10)闭口端底部内竖直设置有第一梭形分流块(11)，所述第一梭形分流块(11)的高度与第一U型固定块(10)的高度一致；所述第一U型固定块(10)一侧外壁与上机头(1)上的凹槽内壁相接，所述第一U型固定块(10)另一侧外壁与下机头(2)上的凹槽内壁相接。
3.根据权利要求1所述的一种叠层复合的3D打印机喷头，其特征在于，所述第一扭转段(4)包括第二U型固定块(12)，所述第二U型固定块(12)闭口端底部内表面上设有向内凹进的第一螺旋曲面凹槽(13)，所述第一螺旋曲面凹槽(13)的螺旋升角为10°～65°。
4.根据权利要求3所述的一种叠层复合的3D打印机喷头，其特征在于，所述第二分层段(5)包括第三U型固定块(14)，所述第三U型固定块(14)闭口端底部内竖直且均匀设置有两个第二梭形分流块(15)，两个所述第二梭形分流块(15)的高度与第三U型固定块(14)的高度一致。
5.根据权利要求4所述的一种叠层复合的3D打印机喷头，其特征在于，每个所述凹槽中心处沿径向开设有喇叭形的流道，所述流道的小口径端与第一扭转段(4)相连接，所述流道的大口径端与第二分层段(5)相连接。
6.根据权利要求1所述的一种叠层复合的3D打印机喷头，其特征在于，所述第二扭转段(6)包括三个并排相连的第四U型固定块(16)，每个所述第四U型固定块(16)闭口端底部内表面上设有向内凹进的第二螺旋曲面凹槽(17)，所述第二螺旋曲面凹槽(17)的螺旋升角为10°～65°。
7.根据权利要求1所述的一种叠层复合的3D打印机喷头，其特征在于，所述汇合段(7)包括第五U型固定块(18)，所述第五U型固定块(18)闭口端底部内竖直且均匀设置有两个第三梭形分流块(19)，两个所述第三梭形分流块(19)的高度与第五U型固定块(18)的高度一致。
8.根据权利要求7所述的一种叠层复合的3D打印机喷头，其特征在于，所述位于所述上机头(1)与下机头(2)端部的第二内螺纹段连接喷嘴(8)的外螺纹，所述喷嘴(8)中心处开设有圆柱流道，且所述喷嘴(8)靠近汇合段(7)。
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