[发明专利]一种可控流量的3D打印石墨烯复合材料喷头

说明书

本发明一种可控流量的3D打印石墨烯复合材料喷头，包括内芯、以及套设在内芯上且沿着内芯轴向方向运动的升降罩；内芯的上端呈圆柱状，内芯的下端呈圆台状，内芯上均匀开设有多个输料通孔，输料通孔的一端位于内芯上端面，输料通孔的另一端位于内芯圆台状侧壁处；升降罩上端设置有圆柱状腔体，升降罩下端设置有圆台状腔体，升降罩底端设置有出料口；升降罩下端内壁与内芯下端外壁留有一定间隙，当熔融耗材从输料通孔流出时，落入至升降罩下端圆台状腔体倾斜内壁处，通过重力将熔融耗材从出料口流出，当升降罩沿内芯轴向运动时，升降罩下端内壁与内芯下端外壁之间的间隙发生变化，控制输料通孔内流出熔融耗材的流量，最终控制从出料口流出熔融耗材的流量。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，具体是一种可控流量的3D打印石墨烯复合材料喷头。

背景技术

石墨烯特殊的二维蜂巢晶格单原子层结构决定了其具有独特的物理性能，如质量轻、比表面积大、导电导热性好、力学强度高等，因此可作为理想的结构和功能性填料来制备复合材料。

3D打印是近年来快速发展的成型制造工艺，又被称为“增材制造”。相比于传统的减材制造过程，减少了模具制造的过程。这种无模具自由成形的技术摆脱了空间几何及设计工艺的束缚，可将复杂结构设计转变成实体产品。

将3D打印技术与石墨烯/聚合物基复合材料的制备结合起来，可以实现复合材料的快速制造成型，制造复杂结构的产品。石墨烯的加入，使得3D打印产品具有更好的力学性能和功能特性，同时还可以更方便地制备梯度化功能制品。同时3D打印逐层制造的方式，抑制了石墨烯在聚合物基体中的大面积团聚，更有利于实现均匀分散。

熔融沉积成型主要适用于热塑性聚合物的3D打印，是目前最常用的一种3D打印方式。通过熔融混合、溶液混合等方式制得的石墨烯/聚合物基复合材料通过挤出机等设备制成3D打印线材，即可进行石墨烯/聚合物基复合材料的熔融沉积成型。

但现有熔融沉积成型的打印机的喷嘴是固定尺寸的孔径，无法调节喷嘴孔径大小，当需要采用不同孔径的喷嘴时，就需要更换喷嘴，甚至更换3D打印机，工作效率低。如何能够控制熔融耗材从出料口的流量，成为了研究人员急需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何能够控制熔融耗材从出料口的流出速度；

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明是一种可控流量的3D打印石墨烯复合材料喷头，包括进料单元、加热单元、以及与加热单元下端面连接的喷嘴；

喷嘴包括内芯、以及套设在内芯上且沿着内芯轴向方向运动的升降罩；

内芯的上端呈圆柱状，内芯的下端呈圆台状，内芯上均匀开设有便于熔融耗材穿过的多个输料通孔，输料通孔的一端位于内芯上端面，输料通孔的另一端位于内芯圆台状侧壁处；设置多个输料通孔的能够及时的将熔融耗材流动至出料口，防止发生堵塞；输料通孔的一端位于内芯上端面便于熔融耗材穿过；输料通孔的另一端位于内芯圆台状侧壁处，也就是说，输料通孔的另一端呈椭圆状，位于圆台状倾斜侧壁处。

升降罩上端设置有圆柱状腔体，升降罩下端设置有圆台状腔体，升降罩底端设置有出料口；

升降罩圆柱状腔体的内径与内芯上端圆柱状外径一致，保证升降罩贴合内芯外壁；同样，升降罩圆台状腔体的轮廓与内芯圆台状轮廓一致，且升降罩下端内壁与内芯下端外壁留有一定间隙，当熔融耗材从输料通孔流出时，落入至升降罩下端圆台状腔体倾斜内壁处，通过重力将熔融耗材从出料口流出。

当升降罩沿内芯轴向向上运动时，升降罩上端内壁贴合内芯的上端外壁上移，升降罩内壁下端与内芯外壁下端间隙距离减少；