[发明专利]一种适用于高粘度流体的3D打印喷头

说明书

本发明属于3D打印喷头技术领域，并具体公开了一种适用于高粘度流体的3D打印喷头。包括超声振动模块、刚度耦合模块和打印喷头模块，所述超声振动模块用于接收交流电信号，并将该交流电信号转化为作用在所述刚度耦合模块上的激振力，使得所述刚度耦合模块产生竖直方向的振动；所述刚度耦合模块用于在电磁场作用下，实时调整其各个方向的刚度，以改变其各方向的位移，并以此方式来改变与其固定连接的打印喷头模块的振动方向和振幅，使得用于打印的高粘度流体能够顺畅均匀的流经所述打印喷头模块。本发明具有打印形状精度高的特点，适用于高粘度流体材料的3D打印。

技术领域

本发明属于3D打印喷头技术领域，更具体地，涉及一种适用于高粘度流体的3D打印喷头。

背景技术

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，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技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

在3D打印技术领域中，主要应用的打印材料包括工程塑料、光敏树脂、类橡胶材料及金属材料等。而在某些技术领域，如生物医学、陶瓷、结构和电子等技术领域，其使用的复合异性材料具有极高的粘性，这种高粘度材料在管道内，特别是极细小的管道内，会与管道内表面产生巨大的摩擦力，进而使得其流动性大大减弱，甚至不能流动，正式因为上述特征，这类材料在使用3D打印设备打印时，会因为喷嘴处打印材料堵塞或者流速不均匀，而导致无法连续打印，或者无法按照预定的分层厚度打印。因此，这类高粘度的材料不能很好的应用到3D打印技术中。

因此，本领域亟待提出一种3D打印喷头，以解决高粘度材料在3D打印过程中容易堵塞或流速不均匀的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于高粘度流体的3D打印喷头，其中结合高粘度流体材料的自身特性以及3D打印喷头的工艺特点，相应设计了一种适用于高粘度流体的3D打印喷头，并对其关键组件如超声振动模块、刚度耦合模块以及打印喷头模块的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的可通过超声振动模块加载所需的振动，并通过刚度耦合模块实时调整其各个方向的刚度，以改变其各方向的位移，并以此方式来改变与其固定连接的打印喷头模块的振动方向和振幅，使得用于打印的高粘度流体能够顺畅均匀的流经所述打印喷头模块，以解决高粘度流体材料在3D打印过程中容易堵塞或流速不均匀的问题，具有打印形状精度高的特点，适用于高粘度流体材料的3D打印。

为实现上述目的，本发明提出了一种适用于高粘度流体的3D打印喷头，其特征在于，包括超声振动模块、设置于所述超声振动模块下方的刚度耦合模块以及与所述刚度耦合模块并排设置的打印喷头模块，其中，

所述超声振动模块用于接收交流电信号，并将该交流电信号转化为作用在所述刚度耦合模块上的激振力，使得所述刚度耦合模块产生竖直方向的振动；

所述刚度耦合模块用于在电磁场作用下，实时调整其各个方向的刚度，以改变其各方向的位移，并以此方式来改变与其固定连接的打印喷头模块的振动方向和振幅，使得用于打印的高粘度流体能够顺畅均匀的流经所述打印喷头模块。

进一步的，所述刚度耦合模块为采用电磁控制的电流变材料或磁流变材料。

进一步的，所述超声振动模块包括超声波换能器、超声波发生器、变幅杆以及轴套，其中，所述超声波发生器的输出端与所述超声波换能器的输入端连接；所述超声波发生器设于所述变幅杆上端，所述轴套套设在所述变幅杆的底部，并可沿所述变幅杆的轴线做竖直方向的运动；所述轴套的外侧壁与所述刚度耦合模块固定连接。

进一步的，所述变幅杆包括大端和渐变的小端。