一种多材料3D打印喷头及其操作方法与流程

本发明属于3D打印设备技术领域，涉及一种多材料3D打印喷头及其操作方法。

背景技术：

功能梯度材料即材料的组分和结构从材料的某一方位(一维、二维、三维)向另一方位连续地变化,使材料的性能和功能也呈现梯度变化的一种新型材料。在诸多领域有应用，如航空航天、机械工程、生物工程、光电磁工程、能源及电气工程等，因此功能梯度材料的制备有重要意义。

3D打印技术是一种基于离散、堆积成型思想的新型成型技术，它根据零件或物体的三维模型数据，快速、准确地制造出零件或物体的实体模型。在制备梯度材料方面有着很大的潜力。目前常用的3D打印工艺有熔融沉积成型(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、立体光固化成型(SLA)和分层实体制造(LOM)，这几种工艺已有商业化产品，SLS、SLA和LOM技术只能打印单一的材料，不能完成多材料的同时打印，而FDM技术一般有两个及以上喷头，进行主体材料打印和支撑材料打印，难以完成梯度材料产品的打印。基于挤出成型和微滴喷射成型工艺的打印技术可以实现两种材料以上的打印，其原理是每种材料都有相应的喷头，打印所需材料时，所需材料喷头工作，其余不工作，因此打印材料增加时，喷头数量增加，增加了系统的复杂性，成本较高，而且不能实现材料的成分控制。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种多材料3D打印喷头及其操作方法，实现完成梯度材料产品的打印，多材料的混合且成分可控的打印，且结构简单，成本低，以解决现有技术中存在的问题。

本发明采取的技术方案为：一种多材料3D打印喷头，包括喷头主体、进料通道、喷头盖和超声波震荡环，喷头盖安装在喷头主体上方，进料通道设置多个，并周向环绕在喷头主体上方圆柱面上，并与喷头主体内腔连通，位于喷头盖下方和超声波震荡环上方，超声波震荡环套在喷头主体出料口上方外。

优选的，上述每个进料通道上设置有比例阀。

优选的，上述喷头主体的形状由上部的圆筒和下部的锥筒组成。

优选的，上述喷头盖上端连接有气动快接头。

优选的，上述进料通道设置2-6个，沿喷头主体周向均匀布置。

优选的，上述超声波震荡环内设置有超声波震荡头。

一种多材料3D打印喷头的操作方法，将3D打印喷头安装到3D打印机上，并连接进料通道和气压快接头，打印之前，开启超声波震荡环，通过每个进料通道连接的压力泵将准备打印的材料输送到比例阀处，此时比例阀为关闭状态，材料没有进入到喷头主体内腔，通过程序控制比例阀的开通截面大小，使得各材料按照所需的比例进入喷头主体内腔，在超声波震荡环超声波振动头的振动作用下，不同进料口输进的材料迅速混合均匀，同时通过气压快接头引进的压力气体将混合材料向喷头口挤出，完成材料的挤出打印。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明效果如下：

1）本发明通过设置多个进料通道连接的单喷头，并在出料口上方安装超声震荡环进行混合均匀，可以实现多种材料的混合打印或独立打印，能够完成梯度材料产品的打印，有效解决了现有技术中存在的完成梯度材料产品的打印的问题，本发明具有结构简单、成本低的特点；

2）本发明采用比例阀控制每个进料通道的进料量，从而实现多材料打印的成分可控，控制精确，大大提高产品质量。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。

实施:1：如图1所示，一种多材料3D打印喷头，可实现多材料组份混合与打印，包括喷头主体1、进料通道2、喷头盖3和超声波震荡环4，喷头盖3安装在喷头主体1上方，进料通道2设置多个，并周向环绕在喷头主体1上方圆柱面上，并与喷头主体1内腔连通，位于喷头盖3下方和超声波震荡环4上方，超声波震荡环4套在喷头主体1出料口上方外。

优选的，上述每个进料通道2上设置有比例阀21，采用比例阀控制每个进料通道的进料量，从而实现多材料打印的成分可控，控制精确，大大提高产品质量。

优选的，上述喷头主体1的形状由上部的圆筒和下部的锥筒组成，圆筒用于混合材料，材料经过锥筒挤出，形成打印。

优选的，上述喷头盖3上端通过螺纹连接有气动快接头31，压力气体从此处进入喷头主体1腔内，挤出材料。

优选的，上述进料通道2设置三个或四个，沿喷头主体1周向均匀布置。

优选的，上述超声波震荡环4内设置有超声波震荡头。

实施例2：一种多材料3D打印喷头的操作方法，将3D打印喷头打印到3D打印机上，并连接进料通道和气压快接头，打印之前，开启超声波震荡环，通过每个进料通道连接的压力泵将准备打印的材料输送到比例阀处，此时比例阀为关闭状态，材料没有进入到喷头主体内腔，通过程序控制比例阀的开通截面大小，使得各材料按照所需的比例进入喷头主体内腔，在超声波震荡环超声波振动头的振动作用下，不同进料口输进的材料迅速混合均匀，同时通过气压快接头引进的压力气体将混合材料向喷头口挤出，完成材料的挤出打印。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。