一种用于材料挤出成形的自滚压3D打印集成喷嘴的制作方法

本发明涉及材料挤出成形的3d打印技术领域，具体涉及一种用于材料挤出成形的自滚压3d打印集成喷嘴。

背景技术：

3d打印技术是指打印头在程序控制下，按照当前层的截面信息进行材料填充制造，然后再通过层层累加快速制造出所需零件，由于其可制造任意复杂零件以及拥有较好的打印自由度，在工业生产及日常生活中越来越具有实际应用价值。

作为3d打印领域的一个重要分支，可挤出成形材料的3d打印越来越受到国内外学者的重视，因其具备可制备材料范围广、部分材料可回收再制造的节能性、部分轻质量高强度的材料特点，而被广泛应用于包括航空航天、国防军事、医疗行业、工业现场及机器人、服务业在内的多个领域。而为了提高可挤出成形材料的3d打印，国内外就打印材料本身进行了多方面的性能改进，除过对于新材料的不断发掘和更新，更是利用短纤维、连续纤维等多种强化材料通过复合材料的3d打印来实现打印件在各个方向上的强度提升，至此，按规划路径打印后的材料每单层内各项力学指标都有了极大的提升。

而对于传统已有的挤出成形的3d打印喷嘴大多只是安装在加热块的尖端的一个简单的材料导出的流道，其主要功能只是在打印过程中的连续送料时被迫按照流道尺寸挤出，而挤出后的成形情况则基本取决于材料本身及打印工艺参数的设置，而借助喷嘴的压力影响极其微弱。

因此综上，它也存在以下问题：

一、对于挤出成型材料，虽然通过连续纤维打印或者短纤维预浸渍都能够明显提高整件在单层内的打印强度，可对于层与层之间的结合性能却是做不到明显的提升。

二、传统的挤出成形打印喷嘴虽然在材料挤出的同时能够对成形材料产生一定的表面压力，但其喷嘴形状的限制及设计的固有缺陷使得其产生的表面压力微乎其微，因此严重影响制件的体积密度和介-微-纳三重界面性能，故此提高制件的体积密度与多重界面性能，保证3d打印材料挤出成形制件的总体使用性能是另外一个必须克服的难题。

技术实现要素：

为了克服以上技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于材料挤出成形的自滚压3d打印集成喷嘴，可以更好的对成形面进行层间性能及各界面性能改善。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种用于材料挤出成形的自滚压3d打印集成喷嘴，包括喷嘴外壳1，喷嘴外壳1内部固定有喷嘴内件4，喷嘴内件4正下方设有的塔簧2和球珠3相接，球珠3安装在喷嘴外壳1的下端。

所述的喷嘴外壳1上有喷嘴内件固定螺纹孔104，喷嘴外壳1上端外部设有连接螺纹102，喷嘴外壳1上端内部为材料球珠入口101，喷嘴外壳1下端设有材料输出孔103。

所述的喷嘴内件4内部设有连通的材料输入孔401和材料流经槽405，喷嘴内件4上设有用来限定塔簧2位置的弹簧环槽403，以及球珠挡座404，球珠挡座404通过与塔簧2和喷嘴外壳1配合安装形成一个容腔，使球珠3在其内部转动，喷嘴内件4中部设有与喷嘴内件固定螺纹孔104利用螺栓配合的内件上内件固定螺纹孔402，通过配合喷嘴内件固定螺纹孔104和内件上内件固定螺纹孔402，使得喷嘴内件4上的材料输入孔401、材料流经槽405与喷嘴外壳1上的材料输出孔103位于该用于挤出成形的自滚压3d打印集成喷嘴的同一侧。

所述的一种用于材料挤出成形的自滚压3d打印集成喷嘴，安装至3d打印集成喷头下方，材料通过在3d打印集成喷头内部的温控系统下呈熔融态，而后依次通过材料球珠入口101、材料输入孔401、材料流经槽405、材料输出孔103至喷嘴外，最后经过球珠3在不同弹性系数的塔簧2的弹力作用下实现不同力下的挤压。

本发明的有益效果为：

采用本发明的一种用于材料挤出成形的自滚压3d打印集成喷嘴，可以通过球珠3随动滚压的特性有效地提高挤出成形3d打印的层间结合性能、打印密度及各项界面性能，对于传统打印喷嘴有着极大的改进及性能提升，对于挤出成形材料的3d打印有着至关重要的意义。

附图说明

图1是本发明装置的整体结构示意图。

图2是本发明的拆分后示意图。

图3是喷嘴外壳1的剖面图。

图4是喷嘴内件4的结构示意图。

图5是本发明安装在3d打印集成喷头上之后的打印过程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

参照图1、图2，一种用于材料挤出成形的自滚压3d打印集成喷嘴，包括喷嘴外壳1，喷嘴外壳1内部通过螺纹配合固定有喷嘴内件4，经喷嘴内件固定螺纹孔104和内件上内件固定螺纹孔402通过螺栓配合固定，喷嘴内件4的弹簧环槽403内设有塔簧2，塔簧2的下部和球珠3相接，球珠3和喷嘴外壳1下端配合，借由塔簧2及喷嘴外壳1限位球珠3。

参照图3，所述的喷嘴外壳1上有喷嘴内件固定螺纹孔104，喷嘴外壳1上端外部设有连接螺纹102，喷嘴外壳1上端内部为材料球珠入口101，喷嘴外壳1下端设有材料输出孔103。

参照图4，所述的喷嘴内件4内部设有连通的材料输入孔401和材料流经槽405，喷嘴内件4上设有用来限定塔簧2位置的弹簧环槽403，以及球珠挡座404，球珠挡座404通过与塔簧2和喷嘴外壳1配合安装形成一个容腔，使球珠3在其内部转动，喷嘴内件4中部设有与喷嘴内件固定螺纹孔104利用螺栓配合的内件上内件固定螺纹孔402，通过配合喷嘴内件固定螺纹孔104和内件上内件固定螺纹孔402，使得喷嘴内件4上的材料输入孔401、材料流经槽405与喷嘴外壳1上的材料输出孔103位于该用于挤出成形的自滚压3d打印集成喷嘴的同一侧。

参照图1、图3、图4和图5，所述的一种用于材料挤出成形的自滚压3d打印集成喷嘴，在最终安装至3d打印集成喷头下方之后，材料可通过在3d打印集成喷头内部的温控系统下呈熔融态，而后依次通过材料球珠入口101、材料输入孔401、材料流经槽405、材料输出孔103至喷嘴外，最后经过球珠3在不同弹性系数的塔簧2的弹力作用下实现不同力下的挤压。

技术特征：

技术总结
一种用于材料挤出成形的自滚压3D打印集成喷嘴，包括喷嘴外壳，喷嘴外壳内部固定有喷嘴内件，喷嘴内件正下方设有的塔簧和球珠相接，球珠安装在喷嘴外壳的下端；喷嘴内件内部设有连通的材料输入孔和材料流经槽，喷嘴内件中部设有与喷嘴内件固定螺纹孔利用螺栓配合的内件上内件固定螺纹孔，使得喷嘴内件上的材料输入孔、材料流经槽与喷嘴外壳上的材料输出孔位于同一侧，材料在3D打印集成喷头内部的温控系统下呈熔融态，依次通过材料球珠入口、材料输入孔、材料流经槽、材料输出孔至喷嘴外，经过球珠在不同弹性系数的塔簧的弹力作用下实现不同力下的挤压，本发明可以更好的对成形面进行层间性能及各界面性能改善。

技术研发人员：田小永;罗盟;李涤尘;段玉岗
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2017.05.18
技术公布日：2017.08.22