[发明专利]一种粉料实时复合的熔融沉积打印头及其使用方法

说明书

一种粉料实时复合的熔融沉积打印头及其使用方法，熔融沉积打印头包括传热块内部的熔体腔，熔体腔内设有双螺纹推杆，双螺纹推杆下方和陶瓷加热器的材料复合区入口对应，由陶瓷加热器对材料复合区进行加热，材料复合区出口连接有打印头；传热块外固连有铸铜加热块，传热块的熔体腔的侧面连接着至少一个进料通道，进料通道安装有单向控制阀，熔体腔通过单向控制阀和材料库连接，每个材料库设有一个材料定量进给器；使用方法是通过材料库和双螺纹推杆，实现多材料复合打印；并且可以根据功能分析结果，通过材料定量进给器和单向控制阀，实现待复合材料的实时定量供给，得到适应实际需要的，各部位材料组成不同的制件，满足力学多样性的需求。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种粉料实时复合的熔融沉积打印头及其使用方法。

背景技术

近年来，随着科技的发展，生产实践对于产品的性能提出了更高的要求，尤其是在航空航天和医疗产业，单一均匀材料的制件已经难以满足复杂多变的工作需求。因此，功能梯度材料的制造，受到广泛关注和重视。功能梯度材料即材料的成分并不是均匀的，而是根据需要，在制件上进行变化，使得制件材料的性能和功能也呈现出一种变化。3D打印技术由于其制造原理的优越性，在制造功能梯度材料上有很大潜力。熔融沉积成形(FusedDeposition Modeling,FDM)是使用最广泛、发展最成熟的3D打印技术之一，然而现有的FDM梯度材料打印技术仍存在一些问题。

目前材料比例成分控制的工艺并不成熟，对于多成分材料的3D打印，现有工艺是预先将各种材料进行复合，制造成丝，再进行熔融成型3D打印。这样的方式无法在打印过程实时控制不同材料的进给程度，无法制造梯度材料，显然难以满足复杂环境下的零件功能要求。

现有的多材料复合打印头，没有考虑材料复合后熔点的变化，并不能很好地保证打印过程中稳地持续的进给，也难以保证不同材料的实时调控和充分混合。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明于提出一种粉料实时复合的熔融沉积打印头及其使用方法，能够保证不同材料的实时调控和充分混合，可以制造梯度材料，能够满足复杂环境下的零件功能要求。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种粉料实时复合的熔融沉积打印头，包括传热块2内部的熔体腔1，熔体腔1内设有双螺纹推杆10，双螺纹推杆10下方和陶瓷加热器6的材料复合区4入口对应，由陶瓷加热器6对材料复合区4进行加热，材料复合区4出口连接有打印头5；

传热块2外固连有铸铜加热块9，传热块2的熔体腔1的侧面连接着至少一个进料通道12，进料通道12安装有单向控制阀7，熔体腔1通过单向控制阀7和材料库8连接，每个材料库8设有一个材料定量进给器3。

所述的单向控制阀7包括阀体13，阀体13的一侧上方设有进料通道A1，阀体13的另一侧下方设有出料通道B1，通过阀体13内安装有挡块11和弹簧14实现进料通道A1和出料通道B1的联通。

所述的材料定量进给器3包括壳体15，壳体15内配合安装有推料板14，推料板14中心的螺纹孔安装有螺杆13，螺杆13的一端伸出壳体15外和步进电机连接。

所述的一种粉料实时复合的熔融沉积打印头的使用方法，包括下列步骤：

1)在计算机中建立三维模型，并对该三维模型进行分层处理和路径数据处理，并根据生物功能分析确定不同位置的材料组成数据；

2)对基体材料进行处理，获得粒料、粉料或丝材，同时对生物陶瓷、短纤维或其他添加材料进行处理，获得粉料或粒料，并将当前层的工艺数据送入到打印设备当中；

3)由铸铜加热块9对进料口的基体材料进行加热，由电机带动带动双螺纹推杆10，将熔融态的基体材料向下推送到熔体腔1；