[发明专利]一种提高打印件强度韧性的3D打印成型工艺方法和装置

说明书

本发明公开了一种提高打印件强度韧性的3D打印成型工艺方法和装置，通过包括插针、挤出头、挤出头座及加热器、3D打印耗材送丝机的3D打印装置，在3D打印挤出送丝过程中，同步进行高速插针运动，利用插针刺穿打印层及打印底层，所述打印层及所述打印底层在插针位置形成凹状压卯结构。本发明相较传统3D打印成型挤出装置可有效提高成型构件的抗疲劳性、强度及韧性，使打印件更稳定稳固；同时该装置可模块化替换现有熔融沉积3D打印机挤出系统。

技术领域

本发明主要涉及3D打印成型领域，尤其涉及一种提高打印件强度韧性的3D打印成型工艺方法和装置。

背景技术

采用熔融沉积工艺形式进行3D打印时，发现一般成型样件存在层与层粘附强度不足，并且整体抗拉性能及韧性相较注塑件有较大距离。因此严重限制该成型工艺技术的3D打印机在实际生产中的使用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：3D打印件中层与层间粘接强度不足，使用过程中层与层易产生应力集中，在层与层位置产生剥离现象。为解决该技术问题，本发明提供一种提高打印件强度韧性的3D打印成型工艺方法和装置，是一种在打印过程中可同步实施的可显著提高打印件强度韧性的打印件增强处理工艺装置。

本发明的目的是通过如下技术装置实现的：

一种提高打印件强度韧性的3D打印成型工艺方法，其特征在于，在3D打印挤出送丝过程中，同步进行高速插针运动，通过插针刺穿打印层及打印底层，所述打印层及所述打印底层在插针位置形成凹状压卯结构。

为实现上述工艺方法，本发明还提供了一种提高打印件强度韧性的3D打印装置，其特征在于，所述3D打印装置包括插针、挤出头、挤出头座及加热器、3D打印耗材送丝机；

所述插针从所述挤出头座及加热器上方进入所述挤出头座及加热器内，经所述挤出头座及加热器进入所述挤出头的挤出口中，所述插针上下运动，能够向下伸出所述挤出头；所述挤出头座及加热器为通腔结构，分别与所述挤出头和所述3D打印耗材送丝机内腔相通；所述挤出头固定于所述挤出头座及加热器底端；所述3D打印耗材送丝机设置在所述挤出头座及加热器上方，3D打印耗材由所述3D打印耗材送丝机驱动，进入所述挤出头座及加热器中，受热融化后，由所述挤出头挤出。

进一步地，所述3D打印结构中还包括高速直流马达，所述高速直流马达的输出轴与所述插针相连，所述高速直流马达带动所述插针上下运动。

进一步地，所述3D打印结构中还包括插针铰链，所述高速直流马达的输出轴通过所述插针铰链与所述插针相连。

进一步地，所述挤出头座及加热器的通腔结构包括竖直腔、进料腔和挤出腔，所述竖直腔和所述进料腔分别位于所述挤出腔上方；所述插针穿过竖直腔和挤出腔进入所述挤出头挤出口中；所述3D打印耗材送丝机的出料孔与所述挤出头座及加热器的进料腔相通；所述挤出头的内腔与所述挤出头座及加热器的挤出腔相通。

进一步地，所述3D打印耗材送丝机为多个，多种所述3D打印耗材分别经所述3D打印耗材送丝机驱动同时或单独进入所述挤出头座及加热器的挤出腔中。

进一步地，所述挤出头座及加热器设有多个相应的进料腔，分别与所述3D打印耗材送丝机的出料孔相通。

进一步地，所述插针为多个，多个所述插针根据所述挤出头的挤出口形状分布，同时上下运动。

本发明的有益效果：

本发明通过插针刺穿打印层及打印底层，在插针位置形成凹状压卯结构，该凹状压卯结构增加了打印件中层与层的接触面积，增加粘结强度；在刺穿过程中，使两层材料形成部分混合，提高了结合处的强度，使其在受外力时，其应力可有效经过该系列凹状压卯微观结构向打印样件的上层及其下层分散，改善应力集中。