[发明专利]一种在轨使用的基于气凝胶包裹层的双通路3D打印头

摘要

一种在轨使用的基于气凝胶包裹层的双通路3D打印头，包括：加热块、压盖管、纤维导管、喉管、散热管、喷头、气凝胶包裹层、丝材导向管接头、聚四氟乙烯管、聚酰亚胺隔热垫。本发明采用气凝胶包裹层对空间3D打印头组件进行热环境控制，既满足加热块和打印喷头区域的高温需求，也满足打印头周边其他附件的低温环境需求，减少废热辐射，高效利用能源，建立有效的隔热保护。本发明方法具有使用材料少、实施工艺便捷、成本低，无污染，空间在轨3D打印节约能耗、保温隔热效果好。

主权项

1.一种在轨使用的基于气凝胶包裹层的双通路3D打印头，其特征在于，包括：加热块(1)、压盖管(2)、纤维导管(3)、喉管(4)、散热管(5)、喷头(6)、气凝胶包裹层(7)、丝材导向管接头(8)、聚四氟乙烯管(9)、聚酰亚胺隔热垫(10)；所述加热块(1)开有第一通路和第二通路，所述第一通路的轴线和第二通路的轴线共面且相交；所述第一通路轴线和第二通路轴线之间的夹角θ的取值范围为15°～60°；所述第一通路为阶梯通孔，所述第一通路的一端连接纤维导管(3)的一端，所述纤维导管(3)的另一端固定连接压盖管(2)的一端，所述压盖管(2)的另一端伸出所述加热块(1)；所述压盖管(2)通过螺纹连接加热块(1)使所述纤维导管(3)在加热块中的位置固定；所述第一通路的另一端与喷头(6)固定连接；所述第二通路为阶梯孔，所述第二通路的一端与所述第一通路连通；喉管(4)、散热管(5)、丝材导向管接头(8)依次连接，所述喉管(4)的端部与所述第二通路的另一端固定连接；所述喷头(6)的端部开有锥形槽，所述锥形槽和所述第一通路内壁围成的空腔作为熔池；聚四氟乙烯管(9)从所述丝材导向管接头(8)、散热管(5)插入所述喉管(4)，所述聚四氟乙烯管(9)用于将热塑性材料导入所述熔池内；连续纤维增强体依次通过所述压盖管(2)、纤维导管(3)流入所述熔池内；所述第一通路轴线和第二通路轴线的交点作为熔聚点，所述熔聚点位于所述熔池内；所述熔聚点位置满足下述比例关系：d1：d2：d3＝1：1：0.45，其中，d1为所述熔聚点到加热块(1)表面与所述压盖管(2)轴线垂直相交的交点的距离，d2为所述熔聚点到加热块(1)表面与所述喉管(4)轴线垂直相交的交点的距离，d3为所述熔聚点到加热块(1)表面与所述喷头(6)轴线垂直相交的交点的距离；所述压盖管(2)的内径大于所述纤维导管(3)的内径，所述第二通路的内径大于所述纤维导管(3)的内径；所述喷头(6)与所述第一通路连接一端的内径大于所述第二通路的内径；所述加热块(1)的外壁磷酸阳极化处理；所述加热块(1)的外壁包裹有用于隔热的气凝胶包裹层(7)，所述气凝胶包裹层(7)的材料为预氧丝增强SiO₂气凝胶，所述气凝胶包裹层(7)的厚度的取值范围为1～5mm；所述加热块(1)安装压盖管(2)的端面上固定有聚酰亚胺隔热垫(10)，所述聚酰亚胺隔热垫(10)开有中心通孔，所述压盖管(2)穿过所述聚酰亚胺隔热垫(10)中心通孔插入所述加热块(1)；所述加热块(1)内设置有用于给所述加热块(1)加热的加热棒11和多个温度传感器。