一种可混合材料的3d打印喷头组件
阅读说明：本技术 一种可混合材料的3d打印喷头组件 (3D printing nozzle assembly capable of mixing materials ) 是由 刘葳兴 魏令 张之阳 李宁宇 于 2021-08-04 设计创作，主要内容包括：本发明涉及3D打印设备技术领域,具体涉及一种可混合材料的3D打印喷头组件,包括挤出机,挤出机顶面右端连通有PLA耗材,挤出机顶面左端连通有TPU耗材,挤出机内部呈左右对称结构设有两个挤压杆,挤压杆上呈上下对称结构套设有两个弹簧,挤压杆外端呈左右对称结构套设有两个继电器。本发明通过使用PLA耗材与TPU耗材进行混合打印,刚性与韧性介于PLA耗材与TPU耗材之间,使材料不会太硬同时也不会太软,可适用于生产如护腰甲板等零件,通过扩链剂管方便了扩链剂进入Y型喉管内部,有效改善了两种材料混合时的相容性,显著提升了零件的性能,通过挤压杆上下两侧的弹簧,提高了耗材从喷头杆出料时的流畅度,保证了出料的稳定性。(The invention relates to the technical field of 3D printing equipment, in particular to a 3D printing nozzle assembly capable of mixing materials. According to the invention, the PLA consumable material and the TPU consumable material are used for mixed printing, the rigidity and the toughness are between those of the PLA consumable material and the TPU consumable material, so that the materials are not too hard and not too soft, the method is suitable for producing parts such as waist support decks and the like, the chain extender pipe facilitates the chain extender to enter the Y-shaped throat pipe, the compatibility of the two materials during mixing is effectively improved, the performance of the parts is obviously improved, the smoothness of the consumable material during discharging from the spray head rod is improved through the springs on the upper side and the lower side of the extrusion rod, and the stability of discharging is ensured.)
技术领域
本发明涉及3D打印设备技术领域，具体涉及一种可混合材料的3D打印喷头组件。
背景技术
3D打印作为21世纪以来的新兴技术，受到越来越多的关注，其打印成型方式以最常见的FDM，SLA，3DP等最为常见，FDM成型方式为熔融沉积式，将耗材加热至流动形态，通过耗材的不断加入，提高成型腔内压力，将熔融后的材料不断挤出，一层一层堆叠并成型所需零件，由于其原理简单，设备易维护等优点，其应用较为广泛。PLA作为一种可降解可再生的新型材料，其在生产种不会产生有毒有害物质，较为环保，是FDM式3D打印设备最常用的耗材之一，但其生产出的零件不具有良好的韧性，但在生产某些零件时需要其拥有一定的韧性，如护腰甲板等，与之相对的另一种材料TPU是一种拥有良好性能且极佳生物相容的材料，其韧性较高，但其制件较软，故需要一种设备，可以使用一种方法，同时对两种材料进行混合打印，以得到一种既拥有一定刚性，又拥有一定韧性的材料，以克服现有的技术难题。
现有技术中3D打印成型方式的PLA与TPU两种材料在使用过程中，PLA生产出的零件刚性高但韧性较差，TPU生产出的零件刚性低但韧性较高，无法生产出既有一定刚性又同时具有一定韧性的零件，故需要一种设备或一种方法，同时对两种材料进行混合打印，以克服现有的技术难题。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提出了一种可混合材料的3D打印喷头组件。
为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
一种可混合材料的3D打印喷头组件，包括挤出机，挤出机顶面右端连通有PLA耗材，挤出机顶面左端连通有TPU耗材，挤出机内部呈左右对称结构设有两个挤压杆，挤压杆上呈上下对称结构套设有两个弹簧，挤压杆外端呈左右对称结构套设有两个继电器，挤压杆内端中部套接有轴承，挤出机内部左端套接有挤压从动轮，挤出机内部右端套设有挤压主动轮，挤压杆下端呈左右对称结构套接有两个管道。
优选的，挤出机下方设有散热器，散热器内部套设有Y型喉管，Y型喉管右壁中部开设有螺纹孔，Y型喉管下端连通有加热主体。
优选的，Y型喉管中部右侧设有扩链剂管，加热主体底面固设有喷头杆，喷头杆与加热主体相连通，扩链剂管左端外壁开设有外螺纹，扩链剂管通过外螺纹与螺纹孔螺纹连接。
优选的，PLA耗材分别与位于右端的轴承及挤压主动轮摩擦接触，TPU耗材分别与位于左端的轴承及挤压从动轮摩擦接触，PLA耗材及TPU耗材均穿过挤出机并与管道相连通，管道下端与Y型喉管上端相连通。
优选的，Y型喉管中部夹角设置大于135°，Y型喉管下端内壁涂有特氟龙防粘涂层，Y型喉管壁厚应为3mm-5mm，螺纹孔通过外部螺栓螺纹连接。
优选的，轴承的中心轴与挤出机内部后壁连接固定，挤压从动轮及挤压主动轮均穿过挤出机内壁延伸至外部，挤压主动轮与挤压从动轮摩擦传动。
优选的，PLA耗材及TPU耗材其刚性和韧性介于PLA与TPU之间，PLA耗材及TPU耗材的进给速度为0.5-5mm/s，PLA耗材及TPU耗材用混合打印时加热温度应为150-200℃，使用单耗材模式打印温度根据耗材类型自主选择。
优选的，扩链剂管输送扩链剂溶液的供给速度为5-20ml/min，扩链剂选用ADR-4370S或MDI等材料。
由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明通过使用PLA耗材与TPU耗材进行混合打印，使刚性与韧性介于PLA耗材与TPU耗材之间，材料不会太硬的同时也不会太软，适用于生产如护腰甲板等零件。
2.本发明当两路使用同一种耗材时，可以打印一些大型零件，在其打印过程中可以通过继电器控制，实现耗材接续，不间断打印的效果。
3.本发明通过扩链剂管与螺纹孔的螺纹连接，方便了扩链剂通过扩链剂管进入Y型喉管内部，有效改善了两种材料混合时的相容性，显著提升了耗材及生产零件的性能。
4.本发明的挤压杆上下两侧的弹簧，有效避免了由于弹簧对挤压杆的力过小，造成耗材在进给时摩擦力不够而出现微量的滑移现象，提高了耗材从喷头杆出料时的流畅度，保证了出料的稳定性。
5.本发明的挤压杆与挤压机壳体之间使用轴承进行连接，避免了由于精度不够，造成挤压杆在移动过程中在挤压机外壳内出现的卡死现象，且有效避免了外界灰尘进入外壳内部。
6.本发明在进行较大模型打印时，不需要使机器暂停人工操作更换线材，操作过程全程自动实现，省时省力，方便快捷。
7.本发明的喷头杆结构简单使用方便，工作时内部不会产生灰尘杂质影响其正常使用，提高了打印精度的同时，保证了打印效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的，保护一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的喷头组件结构示意图；
图3为本发明的Y型喉管结构剖视后的俯视图。
图中标号说明：1、PLA耗材；2、TPU耗材；3、弹簧；4、继电器；5、挤压杆；6、轴承；7、挤压从动轮；8、挤压主动轮；9、Y型喉管；10、散热器；11、扩链剂管；12、加热主体；13、喷头杆；14、挤出机；15、管道；16、螺纹孔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，一种可混合材料的3D打印喷头组件，包括挤出机14，挤出机14顶面右端连通有PLA耗材1，挤出机14顶面左端连通有TPU耗材2，挤出机14内部呈左右对称结构设有两个挤压杆5，挤压杆5上呈上下对称结构套设有两个弹簧3，挤压杆5外端呈左右对称结构套设有两个继电器4，挤压杆5内端中部套接有轴承6，挤出机14内部左端套接有挤压从动轮7，挤出机14内部右端套设有挤压主动轮8，挤压杆5下端呈左右对称结构套接有两个管道15。
挤出机14下方设有散热器10，散热器10内部套设有Y型喉管9，Y型喉管9右壁中部开设有螺纹孔16，Y型喉管9下端连通有加热主体12。
Y型喉管9中部右侧设有扩链剂管11，加热主体12底面固设有喷头杆13，喷头杆13与加热主体12相连通，扩链剂管11左端外壁开设有外螺纹，扩链剂管11通过外螺纹与螺纹孔16螺纹连接。
PLA耗材1分别与位于右端的轴承6及挤压主动轮8摩擦接触，TPU耗材2分别与位于左端的轴承6及挤压从动轮7摩擦接触，PLA耗材1及TPU耗材2均穿过挤出机14并与管道15相连通，管道15下端与Y型喉管9上端相连通。
Y型喉管9中部夹角设置大于135°，Y型喉管9下端内壁涂有特氟龙防粘涂层，Y型喉管9壁厚应为3mm-5mm，螺纹孔16通过外部螺栓螺纹连接。
轴承6的中心轴与挤出机14内部后壁连接固定，挤压从动轮7及挤压主动轮8均穿过挤出机14内壁延伸至外部，挤压主动轮8与挤压从动轮7摩擦传动。
PLA耗材1及TPU耗材2其刚性和韧性介于PLA与TPU之间，PLA耗材1及TPU耗材2的进给速度为0.5-5mm/s，PLA耗材1及TPU耗材2用混合打印时加热温度应为150-200℃，使用单耗材模式打印温度根据耗材类型自主选择。
扩链剂管11输送扩链剂溶液的供给速度为5-20ml/min，扩链剂选用ADR-4370S或MDI等材料。
本发明的工作原理为，在使用本发明时，首先挤压机14后壁设有外部电机，通过外部电机带动挤压主动轮8旋转摩擦传动至挤压从动轮7同步旋转，挤压从动轮7摩擦传动TPU耗材2使TPU耗材2向管道15输送，挤压主动轮8摩擦传动PLA耗材1向管道15输送，输送PLA耗材1及TPU耗材2时，通过继电器4控制挤压杆5及轴承6分别及同步移动，控制PLA耗材1及TPU耗材2的单独及同步进料量，PLA耗材1及TPU耗材2进入管道15后输送至Y型喉管9内部进行融合，融合后的PLA耗材1及TPU耗材2经过散热器10进行散热，通过扩链剂管11与螺纹孔16螺纹连接为Y型喉管9供给扩链剂，以改善两种材料的相容性，不需要时通过外部螺栓与螺纹孔16螺纹连接将其封闭，以防止灰尘进入及泄露，Y型喉管9将混合后的PLA耗材1及TPU耗材2输送至加热主体12内部进行加热后，由喷头杆13进行混合打印，需要混合打印时将一路进料耗材为PLA耗材1，另一路进料耗材为TPU耗材2，左右两端的继电器4同时失电，若其中有一路耗材中断，则两边继电器4同时得电，终止打印，最终经过混合打印可获得一种刚性和韧性介于PLA耗材1与TPU耗材2之间的材料，需要单独打印时两路的进料耗材均为同一种耗材，可实现大模型的同时打印，其打印过程中一路耗材得电另一路耗材失电，若打印过程中耗材中断，则这一路耗材得电，另一路耗材失电，实现了耗材接续，不间断打印的效果。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料过着特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
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