[发明专利]一种可调狭缝式挤出头

说明书

本发明公开了一种可调狭缝式挤出头，包括：本体，其具有沿轴向延伸的调节滑槽和平衡滑动部；芯体，其具有调节滑块和平衡适配部，分别与调节滑槽和平衡滑动部形状配合并液密地滑动结合；入口，用于接受构建材料；流道，其被本体和芯体共同限定形成以容纳构建材料；以及被调节滑槽和调节滑块共同限定的一个狭缝式出口，用于挤出所述构建材料；本体和芯体可操作地相对于彼此沿轴向滑动以调节狭缝式出口的狭缝长度，同时流道具有恒定容积；相对于传统的点形挤出头的“点动成线”的线形沉积过程，所述可调狭缝式挤出头提供了“线动成面”的面形沉积过程，显著提高成形效率。

技术领域

本公开涉及一种基于挤出的增材制造系统，尤其是,本公开涉及一种基于挤出的增材制造系统中使用的挤出头组件。

背景技术

基于挤出的增材制造系统(例如美国专利号5121329公开的“Apparatus andmethod for creating three-dimensional objects用于创建三维对象的设备和方法”)用来通过挤出可流动的消耗性构建材料以逐层的方式根据三维(3D)制件的数字化表示构建三维(3D)制件。

现有的基于挤出的增材制造系统,其挤出头是具有固定孔径挤出口的点形挤出头，这种点形挤出头是以“点动成线”的线形沉积开始，再以线不断集合填充成面，最后以面不断集合成体的成形过程，这种“点→线→面→体”的常规成形技术需要解决的问题是：(1)三维(3D)制件成形制造过程耗时长, 成形效率低，挤出头的材料挤出能力成为制约成形效率提高的瓶颈；(2)三维(3D)制件成形工件孔隙率较高，致密性低，导致三维(3D)制件机械性能难以提高。

中华人民共和国国家知识产权局公布的公告号为CN204222625U的一种可调挤出流量的三维打印机喷头，公告号为CN205167581U的一种线扫描喷头，以及公告号为CN107344419A的用于三维物体打印机的挤压机组合件，均具有通过驱动至少一个挡块（或称为挡板或活塞）改变挤出狭缝长度以输出不同挤出流量的可调挤出口，以有效提高成形效率。但是，上述3个文献记载的技术方案均存在以下问题需要解决：（1）容纳流体材料的流道的容积随着挡块（或称为挡板或活塞）的运动发生改变，这使得挤出流量的精准控制变得复杂和困难，这将引发三维(3D)制件产生过堆积或堆积不足的成形缺陷的风险，严重制约三维(3D)制件的成形质量和成形精度；（2）所述挡块（或称为挡板或活塞）在减小挤出流量的运动过程中，由于作用在该挡块（或称为挡板或活塞）上的驱动力和摩擦力是一对相向的轴向挤压力，致使该挡块将产生径向弯曲变形的风险，尤其是当挤出槽的宽度调节范围愈大则这种径向变形的风险和变形量就愈大，从而影响该挡块（或称为挡板或活塞）的定位精度进而影响三维(3D)制件的成形精度；（3）流道内存在流动滞止区（死区），构建材料在流道内长时间的滞留将引发构建材料变质（比如高分子粘性流体材料的碳化，或者合金材料的结晶组织粗大）的危害。

发明内容

本公开的目的在于解决上述问题,提供了一种基于挤出的增材制造系统中使用的可调狭缝式挤出头,一方面，相对于传统的点形挤出头的“点动成线”的线形沉积过程，所述可调狭缝式挤出头提供了“线动成面”的面形沉积过程，显著提高成形效率，三维(3D)制件密度大、强度高；第二方面，该狭缝式挤出头具有自平衡流道容积的构造，使得流道具有恒定容积，进而使得挤出流量的控制变得简单；第三方面，对于细长杆状的滑动构件，该狭缝式挤出头被构造成在调节挤出狭缝长度的过程中作用在滑动部件上的驱动力是轴向拉力，显而易见这种结构能够避免滑动部件尤其是细长杆状滑动构件产生径向弯曲变形的风险；第四方面，该狭缝式挤出头的流道具有避免形成流动滞止区的环形流道构造，避免构建材料在流道内长时间滞留而变质。

为了实现上述目的，本公开提供如下技术方案：