[发明专利]一种面向多材料挤出成形的3D打印喷头结构

说明书

本发明公开了一种面向多材料挤出成形的3D打印喷头结构，其特征在于包括转换单元和挤出单元，所述转换单元包括旋转电机、主动齿轮、联轴器、从动齿轮、转盘、料筒、活塞和挤出针头，所述挤出单元包括直线滑台模组、贯通式电机和配套螺杆、电机座。转盘的安装于水平方向成‑15°，料筒与转盘成15°，工作时，目标料筒处于转盘的最低点，与其他料筒的有不同的高度差△h，活塞初始时位于料筒的顶端，螺杆在贯通式电机和直线滑台模组的驱动下，推动活塞在料筒内部滑移，进而挤出高粘度材料。本发明实现了高粘度材料的多材料挤出成形，避免材料混合或干扰情况的出现，提升打印效率及质量，通用性强。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种面向多材料挤出成形的3D打印喷头结构。

背景技术

3D打印技术也叫增材制造技术，其与传统的“减材制造”完全不同，它是采用逐层堆积的方式成形一个完整的实体。挤出成形是3D打印技术的一种，其原理是将挤出技术与逐层堆积原理相结合，使高粘度材料从微小流道挤出并按照成形平台运动轨迹进行逐层堆积，改变了单纯的挤出过程只能够成形具有等截面尺寸的管材、片材和线材等的特点，而能够进行复杂形状的制造。

在实际的生产生活中，对高粘度材料的3D打印需求很大，主要包括药物3D打印、食品3D打印、生物凝胶3D打印、液态硅橡胶3D打印、陶瓷浆料3D打印等。近年来，对高粘度材料的挤出成形研究与开发工作多集中在单一材料挤出的应用开发，无法实现多种材料挤出成形，而多种材料的打印却是在实际中需要的。比如，在制造药物方面，由于病人病情的差异性，需要的药物种类、剂量都不尽相同，此外药物的释放时间、释放区间、释放浓度等也存在较大的个体差异，因而需要通过调控片剂的结构来实现诸如药物的可控释放、逐级降解等目标，传统的压片机制造以及单一材料挤出成形的方式就无法实现。此外，在食品方面，多材料挤出成形可以为儿童、青年、老年人提供个性化营养，满足各个年龄段所需的不同营养结构，还可以供应太空任务饮食等。

目前一部分打印设备通过设计多流道喷头，在喷头中加入多个单向阀的方式完成多材料打印，但是这种方式会使残留的不同材料在共同的流道中混合，无法满足打印要求，此外也会增加喷头清理的难度。另一部分打印设备采用多个喷头并行安装在同一高度，每个喷头处理一种材料，打印过程中一个喷头在工作，但同一高度处的其他喷嘴就可能存在对已构建好的成形面进行干扰，影响打印质量。

为了实现药物、食品、生物凝胶、液态硅橡胶、陶瓷浆料等高粘度材料的多材料挤出成形，避免材料混合或干扰情况的出现，提升打印效率及质量，本发明提供一种面向多材料挤出成形的3D打印喷头结构。

发明内容

本发明的技术方案如下：

一种面向多材料挤出成形的3D打印喷头结构包括转换单元和挤出单元；所述转换单元包括旋转电机、主动齿轮、联轴器、从动齿轮、转盘、料筒、活塞和挤出针头；所述挤出单元包括直线滑台模组、贯通式电机、电机座；所述旋转电机通过所述联轴器与所述主动齿轮连接，所述从动齿轮通过螺栓与所述转盘连接，料筒通过螺纹与所述转盘连接，所述挤出针头通过螺纹与所述料筒连接，所述活塞位于所述料筒内，所述电机座通过螺栓与所述直线滑台模组连接，所述贯通式电机通过螺栓与所述电机座连接。

优选地，所述旋转电机、主动齿轮、联轴器、从动齿轮、转盘同轴，且安装时与水平方向成-15°夹角；所述料筒、活塞和挤出针头同轴，且与转盘的轴线成15°夹角。

优选地，所述直线滑台模组安装时与水平方向平行，且在水平面的投影中心线与转盘投影在水平面上的中心线重合；所述贯通式电机与处于所述转盘最低处在工作状态的料筒同轴。

优选地，所述料筒中装入目标材料，端部设置螺纹，与转盘连接，所述挤出针头通过螺纹与所述料筒连接，根据不同的需求更换不同尺寸的挤出头。

优选地，所述活塞初始时位于所述料筒的顶端，所述活塞与所述料筒之间安装密封圈实现密封，所述活塞上表面设置螺纹孔。