CN110181810A - 一种可控流量的3d打印石墨烯复合材料喷头 - Google Patents
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Abstract
本发明一种可控流量的3D打印石墨烯复合材料喷头，包括内芯、以及套设在内芯上且沿着内芯轴向方向运动的升降罩；内芯的上端呈圆柱状，内芯的下端呈圆台状，内芯上均匀开设有多个输料通孔，输料通孔的一端位于内芯上端面，输料通孔的另一端位于内芯圆台状侧壁处；升降罩上端设置有圆柱状腔体，升降罩下端设置有圆台状腔体，升降罩底端设置有出料口；升降罩下端内壁与内芯下端外壁留有一定间隙，当熔融耗材从输料通孔流出时，落入至升降罩下端圆台状腔体倾斜内壁处，通过重力将熔融耗材从出料口流出，当升降罩沿内芯轴向运动时，升降罩下端内壁与内芯下端外壁之间的间隙发生变化，控制输料通孔内流出熔融耗材的流量，最终控制从出料口流出熔融耗材的流量。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印领域，具体是一种可控流量的3D打印石墨烯复合材料喷头。
背景技术
石墨烯特殊的二维蜂巢晶格单原子层结构决定了其具有独特的物理性能，如质量轻、比表面积大、导电导热性好、力学强度高等，因此可作为理想的结构和功能性填料来制备复合材料。
3D打印是近年来快速发展的成型制造工艺，又被称为“增材制造”。相比于传统的减材制造过程，减少了模具制造的过程。这种无模具自由成形的技术摆脱了空间几何及设计工艺的束缚，可将复杂结构设计转变成实体产品。
将3D打印技术与石墨烯/聚合物基复合材料的制备结合起来，可以实现复合材料的快速制造成型，制造复杂结构的产品。石墨烯的加入，使得3D打印产品具有更好的力学性能和功能特性，同时还可以更方便地制备梯度化功能制品。同时3D打印逐层制造的方式，抑制了石墨烯在聚合物基体中的大面积团聚，更有利于实现均匀分散。
熔融沉积成型主要适用于热塑性聚合物的3D打印，是目前最常用的一种3D打印方式。通过熔融混合、溶液混合等方式制得的石墨烯/聚合物基复合材料通过挤出机等设备制成3D打印线材，即可进行石墨烯/聚合物基复合材料的熔融沉积成型。
但现有熔融沉积成型的打印机的喷嘴是固定尺寸的孔径，无法调节喷嘴孔径大小，当需要采用不同孔径的喷嘴时，就需要更换喷嘴，甚至更换3D打印机，工作效率低。如何能够控制熔融耗材从出料口的流量，成为了研究人员急需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：如何能够控制熔融耗材从出料口的流出速度；
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明是一种可控流量的3D打印石墨烯复合材料喷头，包括进料单元、加热单元、以及与加热单元下端面连接的喷嘴；
喷嘴包括内芯、以及套设在内芯上且沿着内芯轴向方向运动的升降罩；
内芯的上端呈圆柱状，内芯的下端呈圆台状，内芯上均匀开设有便于熔融耗材穿过的多个输料通孔，输料通孔的一端位于内芯上端面，输料通孔的另一端位于内芯圆台状侧壁处；设置多个输料通孔的能够及时的将熔融耗材流动至出料口，防止发生堵塞；输料通孔的一端位于内芯上端面便于熔融耗材穿过；输料通孔的另一端位于内芯圆台状侧壁处，也就是说，输料通孔的另一端呈椭圆状，位于圆台状倾斜侧壁处。
升降罩上端设置有圆柱状腔体，升降罩下端设置有圆台状腔体，升降罩底端设置有出料口；
升降罩圆柱状腔体的内径与内芯上端圆柱状外径一致，保证升降罩贴合内芯外壁；同样，升降罩圆台状腔体的轮廓与内芯圆台状轮廓一致，且升降罩下端内壁与内芯下端外壁留有一定间隙，当熔融耗材从输料通孔流出时，落入至升降罩下端圆台状腔体倾斜内壁处，通过重力将熔融耗材从出料口流出。
当升降罩沿内芯轴向向上运动时，升降罩上端内壁贴合内芯的上端外壁上移，升降罩内壁下端与内芯外壁下端间隙距离减少；
升降罩沿内芯轴向运动时，升降罩下端内壁与内芯下端外壁之间的间隙发生变化，控制输料通孔内流出熔融耗材的流量，最终控制从出料口流出熔融耗材的流量；当升降罩沿内芯轴向向上运动时，从出料口流出熔融耗材的流量减少；反之，当升降罩沿内芯轴向向下运动时，从出料口流出熔融耗材的流量增大。
如何将内芯与加热单元固定，本发明通过采用位于内芯上端外壁设置有第一螺纹，第一螺纹将内芯与加热单元连接的技术方案；
通过第一螺纹将内芯旋进加热单元下端面内螺纹内，从而实现固定。
为了防止内芯与加热单元螺纹连接卡死，本发明采用位于第一螺纹下方设置有限位环，限位环固定设置在内芯的外壁上的技术方案；
通过设置限位环，将限位环的上端面与加热单元的下端面相抵，防止内芯急需旋进，并与加热单元螺纹连接卡死。
如何实现升降罩的升降运动，本发明采用位于限位环下方设置有第二螺纹，第二螺纹与升降罩的内螺纹配合；当转动升降罩时，升降罩沿内芯轴线方向运动；通过转动升降罩，从而相对于内芯发生升降运动。
如何防止熔融耗材进入升降罩与内芯螺纹连接的间隙处，本发明采用位于第二螺纹下方设置有密封环，密封环固定设置在内芯的外壁上；当转动升降罩时，密封环防止从输料通孔流出的熔融耗材流入第二螺纹处的间隙内。
本发明的有益效果：本发明是一种可控流量的3D打印石墨烯复合材料喷头，升降罩下端内壁与内芯下端外壁留有一定间隙，当熔融耗材从输料通孔流出时，落入至升降罩下端圆台状腔体倾斜内壁处，通过重力将熔融耗材从出料口流出，当升降罩沿内芯轴向运动时，升降罩下端内壁与内芯下端外壁之间的间隙发生变化，控制输料通孔内流出熔融耗材的流量，最终控制从出料口流出熔融耗材的流量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明内芯、升降罩配合结构示意图；
图3是本发明内芯结构示意图；
图4是本发明升降罩结构示意图；
图5是本发明内芯、升降罩配合剖面图；
图中：1-进料单元、2-加热单元、3-喷嘴、4-内芯、5-升降罩、6-输料通孔、7-第一螺纹、8-限位环、9-第二螺纹、10-密封环、11-出料口。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，本发明是一种可控流量的3D打印石墨烯复合材料喷头，包括进料单元1、加热单元2、以及与加热单元2下端面连接的喷嘴3；
如图2所示，喷嘴3包括内芯4、以及套设在内芯4上且沿着内芯4轴向方向运动的升降罩5；
如图3所示，内芯4的上端呈圆柱状，内芯的下端呈圆台状，内芯4上均匀开设有便于熔融耗材穿过的多个输料通孔6，输料通孔6的一端位于内芯4上端面，输料通孔6的另一端位于内芯4圆台状侧壁处；设置多个输料通孔的能够及时的将熔融耗材流动至出料口，防止发生堵塞；输料通孔的一端位于内芯上端面便于熔融耗材穿过；输料通孔的另一端位于内芯圆台状侧壁处，也就是说，输料通孔的另一端呈椭圆状，位于圆台状倾斜侧壁处。
如图4所示，升降罩5上端设置有圆柱状腔体，升降罩5下端设置有圆台状腔体，升降罩5底端设置有出料口11；
升降罩圆柱状腔体的内径与内芯上端圆柱状外径一致，保证升降罩贴合内芯外壁；同样，升降罩圆台状腔体的轮廓与内芯圆台状轮廓一致，且升降罩下端内壁与内芯下端外壁留有一定间隙，当熔融耗材从输料通孔流出时，落入至升降罩下端圆台状腔体倾斜内壁处，通过重力将熔融耗材从出料口流出。
如图5示，当升降罩5沿内芯4轴向向上运动时，升降罩5上端内壁贴合内芯4的上端外壁上移，升降罩5内壁下端与内芯4外壁下端间隙距离减少；
升降罩沿内芯轴向运动时，升降罩下端内壁与内芯下端外壁之间的间隙发生变化，控制输料通孔内流出熔融耗材的流量，最终控制从出料口流出熔融耗材的流量；当升降罩沿内芯轴向向上运动时，从出料口流出熔融耗材的流量减少；反之，当升降罩沿内芯轴向向下运动时，从出料口流出熔融耗材的流量增大。
如图3所示，如何将内芯与加热单元固定，本发明通过采用位于内芯4上端外壁设置有第一螺纹7，第一螺纹7将内芯4与加热单元2连接的技术方案；
通过第一螺纹将内芯旋进加热单元下端面内螺纹内，从而实现固定。
如图3所示，为了防止内芯与加热单元螺纹连接卡死，本发明采用位于第一螺纹7下方设置有限位环8，限位环8固定设置在内芯4的外壁上的技术方案；
通过设置限位环，将限位环的上端面与加热单元的下端面相抵，防止内芯急需旋进，并与加热单元螺纹连接卡死。
如图3所示，如何实现升降罩的升降运动，本发明采用位于限位环8下方设置有第二螺纹9，第二螺纹9与升降罩5的内螺纹配合；当转动升降罩5时，升降罩5沿内芯4轴线方向运动；通过转动升降罩5，从而相对于内芯4发生升降运动。
如图3所示，如何防止熔融耗材进入升降罩与内芯螺纹连接的间隙处，本发明采用位于第二螺纹9下方设置有密封环10，密封环10固定设置在内芯4的外壁上；当转动升降罩5时，密封环10防止从输料通孔6流出的熔融耗材流入第二螺纹9处的间隙内。
本发明是一种可控流量的3D打印石墨烯复合材料喷头，升降罩下端内壁与内芯下端外壁留有一定间隙，当熔融耗材从输料通孔流出时，落入至升降罩下端圆台状腔体倾斜内壁处，通过重力将熔融耗材从出料口流出，当升降罩沿内芯轴向运动时，升降罩下端内壁与内芯下端外壁之间的间隙发生变化，控制输料通孔内流出熔融耗材的流量，最终控制从出料口流出熔融耗材的流量。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种可控流量的3D打印石墨烯复合材料喷头,其特征在于包括：包括进料单元、加热单元、以及与所述加热单元下端面连接的喷嘴；
所述喷嘴包括内芯、以及套设在所述内芯上且沿着所述内芯轴向方向运动的升降罩；
所述内芯的上端呈圆柱状，所述内芯的下端呈圆台状，所述内芯上均匀开设有便于熔融耗材穿过的多个输料通孔，所述输料通孔的一端位于所述内芯上端面，所述输料通孔的另一端位于所述内芯圆台状侧壁处；
所述升降罩上端设置有圆柱状腔体，所述升降罩下端设置有圆台状腔体，所述升降罩底端设置有出料口；
当所述升降罩沿所述内芯轴向向上运动时，所述升降罩上端内壁贴合所述内芯的上端外壁上移，所述升降罩内壁下端与所述内芯外壁下端间隙距离减少。
2.根据权利要求1所述的一种可控流量的3D打印石墨烯复合材料喷头，其特征在于：位于所述内芯上端外壁设置有第一螺纹，所述第一螺纹将所述内芯与所述加热单元连接。
3.根据权利要求2所述的一种可控流量的3D打印石墨烯复合材料喷头，其特征在于：位于所述第一螺纹下方设置有限位环，所述限位环固定设置在所述内芯的外壁上。
4.根据权利要求3所述的一种可控流量的3D打印石墨烯复合材料喷头，其特征在于：位于所述限位环下方设置有第二螺纹，所述第二螺纹与所述升降罩的内螺纹配合；
当转动所述升降罩时，所述升降罩沿所述内芯轴线方向运动。
5.根据权利要求4所述的一种可控流量的3D打印石墨烯复合材料喷头，其特征在于：位于所述第二螺纹下方设置有密封环，所述密封环固定设置在所述内芯的外壁上；
当转动所述升降罩时，所述密封环防止从所述输料通孔流出的熔融耗材流入所述第二螺纹处的间隙内。
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