[发明专利]一种打印水泥复合纤维产品的3D打印喷头及打印方法

说明书

本发明提供了一种打印水泥复合纤维产品的3D打印喷头及打印方法，该3D打印喷头包括第一喷嘴、第二喷嘴、第三喷嘴、耐高温导管、加热部件、超声波传感器和滑块；该方法包括3D打印喷头喷出弹性材料打印模具的内壁，3D打印喷头喷出水溶性材料打印模具的外壁，3D打印喷头喷出水泥浆体充填模具，3D打印喷头同步喷出水泥浆体和纤维材料充填模具，弹性材料可以将水泥浆体和水溶性材料隔离，方便成型后脱模；水溶性材料支撑模具强度，并且可以水洗掉，将纤维材料与水泥浆体混合，使得产品的机械性能性能增强，而且整个产品的成型过程无需受模型复杂度限制，更不需要制作专用模具，具备很好的实用性。

技术领域

本发明涉及于材料成型技术领域，尤其涉及一种打印水泥复合纤维产品的3D打印喷头及打印方法。

背景技术

目前水泥工艺品制作的主要方法有：模具制作成型、直接挤出成型、喷墨沉积成型等。

对于模具制作成型，在制造小型模具加工时，由于模具内空间狭小，对水泥浆体的流动性、强度、韧性提出了较高要求，瓶颈部位容易破碎；对于具有多种自由曲线、凹凸结构的复杂模型，由于模具本身设计加工的难度，难以高质量成型，且成本较高。同时，由于浆体不含有骨料，体积稳定性差，工艺品使用寿命大大缩减。因此，水泥工艺品设计受限于传统制造工具及技术手段，设计师对三维艺术品的想象力与创造力难以自由实践。

对于直接挤出成型，要求水泥基材料具有适中的流动性、较高的可挤出性，凝结时间更短、时间可控等特性，否则容易出现实体坍塌、喷头堵塞等问题。此工艺方法主要应用于建筑3D打印，大型的户外景观、雕塑等艺术品的造型，但打印表面质量差，纹理明显，且实体中未植入加强筋导致实体强度较差。

对于喷墨沉积成型，喷墨沉积式水泥工艺品3D打印成型存在着水泥粉末相互粘接较差，表面质量差，颗粒感较强，同时由于粘接的不均易导致工艺品强度低等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种不受工艺品模型复杂度限制、不需要制作专用模具，并且通过加入纤维材料对水泥进行增强，能够保证产品有较强的机械性能和成型质量的打印水泥复合纤维产品的3D打印喷头及打印方法。

为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：

在一个总体方面，提供一种打印水泥复合纤维产品的3D打印喷头，包括第一喷嘴、第二喷嘴、第三喷嘴、耐高温导管、加热部件、超声波传感器和滑块，其中：

滑块可滑动设置于3D打印机的传动轴；

第三喷嘴、加热部件和超声波传感器均设置于滑块，第三喷嘴和超声波传感器均朝向3D打印机的打印平台；

第一喷嘴的出料口朝向3D打印机的打印平台，第一喷嘴的进料口连通一个耐高温导管的一端，一个耐高温导管设置于加热部件，一个耐高温导管的另一端与弹性材料输送管相连通；

第二喷嘴的出料口朝向3D打印机的打印平台，第二喷嘴的进料口连通另一个耐高温导管的一端，另一个耐高温导管设置于加热部件，另一个耐高温导管的另一端与水溶性材料输送管相连通；

第三喷嘴包括水泥进料口和纤维进料口，水泥进料口和纤维进料口均与第三喷嘴的出料口相连通，水泥进料口与水泥浆体输送管相连通，纤维进料口与纤维材料输送管相连通。

可选的，3D打印喷头包括切断机构，切断机构包括切断电机、刀架和刀片，切断电机设置于滑块，刀架设置于切断电机的转轴，刀片设置于刀架，且刀片设置于纤维材料输送管和纤维进料口之间。

可选的，3D打印喷头还包括纤维输送机构，纤维输送机构设置于滑块且纤维输送机构连接设置于纤维材料输送管和第三喷嘴的纤维进料口之间，纤维输送机构包括输送电机、从动转轴、主动齿轮、从动齿轮、第一纤维挤压轮和第二纤维挤压轮，其中：

输送电机设置于滑块；