[发明专利]熔融沉积型金属3D打印的梯度加热喷头装置的使用方法

说明书

本发明公开了一种用于熔融沉积型金属3D打印的梯度加热喷头装置的使用方法，所述熔融沉积型金属3D打印的梯度加热喷头装置包括挤出组件、料筒和喷嘴；挤出组件通过固定连接件与料筒连接，料筒末端与喷嘴连接；挤出组件包括蜗杆、蜗轮、丝杆和活塞，蜗轮与蜗杆通过轮齿咬合，蜗轮与丝杆通过螺纹传动，丝杆末端连接活塞，蜗杆的转动带动蜗轮转动，蜗轮的转动带动丝杆移动，进而带动与活塞移动；料筒设置进料口和保温加热组件，保温加热组件包括加热层和保温层，加热层紧密贴合于料筒外壁，保温层将加热层和料筒一同包裹在内；喷嘴设有温度传感器和加热管；加热管的加热温度比保温加热组件的加热温度高，形成梯度加热。

技术领域

本发明涉及3D打印技术及机械技术领域，特别涉及一种用于熔融沉积型金属3D打印的梯度加热喷头装置的使用方法。

背景技术

3D打印是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造物体的增材制术。常见的直接制造金属功能零件的3D打印快速成型方法主要有：包括选区激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)技术、直接金属粉末激光烧结(Direct MetalLaser Sintering，DMLS)、选区激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)技术、激光近净成形(Laser Engineered Net Shaping，LENS)技术和电子束选区熔化(Electron BeamSelective Melting，EBSM)技术等。这些方法都使用金属粉末作为成型材料，并且对粉末的性能要求较高，如高的密度、高的球形度、均匀的成分等，这就对粉末的制造提出了更高的要求，而且这些技术成本比较高。

熔融沉积型3D打印工艺(FDM)主要打印热塑料材料。如ABS、PC、尼龙等，且大多以丝状供料。用高温将丝状材料融化，通过加热的打印头挤出后固化，最后在立体空间上排列形成立体实物。熔融沉积型3D打印因工艺简单、成本较低、不使用激光、成型速度较快而被广泛应用，但用于金属打印方面还存在一定不足，例如，金属打印材料难以完全液化，导致在输送和挤出等方面存在诸多问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于熔融沉积型金属3D打印的梯度加热喷头装置，以解决上述背景技术中提到的不足之处。

为了解决上述技术问题，提供如下技术方案：

一种用于熔融沉积型金属3D打印的梯度加热喷头装置的使用方法，包括挤出组件、料筒和喷嘴；所述挤出组件通过固定连接件与所述料筒连接，所述料筒末端与所述喷嘴连接；所述挤出组件包括蜗杆、蜗轮、丝杆和活塞，所述蜗轮与所述蜗杆通过轮齿咬合，所述蜗轮与所述丝杆通过螺纹传动，所述丝杆末端连接所述活塞，所述蜗杆的转动带动所述蜗轮转动，所述蜗轮的转动带动所述丝杆移动，进而带动与所述活塞移动；所述料筒设置进料口和保温加热组件，所述保温加热组件包括加热层和保温层，所述加热层紧密贴合于所述料筒外壁，所述保温层将所述加热层和所述料筒一同包裹在内；所述喷嘴设有温度传感器和加热管；所述加热管的加热温度比所述保温加热组件的加热温度高，形成梯度加热。

料筒两端设有螺纹安装孔，一端便于将本发明的打印喷头装置安装在3D打印设备上，另一端便于和固定连接件用于连接料筒和挤出组件。安装后，蜗杆连接到3D打印设备的电机上。根据设定的程序，打印3D设备发送脉冲指令给电机控制蜗杆转动，带动蜗轮转动，蜗轮蜗杆的齿轮捏合运动进而带动丝杆及其所连接的活塞移动，实现对打印材料进给量的精准控制。

打印时通过保温加热组件加热融化料筒内的打印材料，电机带动蜗轮蜗杆转动，进而带动丝杆移动，使丝杆末端活塞在料筒型腔内上下运动挤压打印材料，从而使打印材料通过喷嘴挤出。加热后的打印材料具有一定的粘度且可以充分流动，打印材料可以沿预定路径扫描打印。