本實用新型涉及一種三D打印裝置，尤其涉及一種噴射頭能振動的三D打印裝置。

背景技術(shù)：

三D打印加工成型的基本原理是：先建立零件三維計算機模型，然后對其進行分層切片，獲取每一層信息數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上進行逐層疊加制造，此制造方法由于其自身的諸多優(yōu)勢而被各行各業(yè)廣泛使用。

材料擠壓式3D打印裝置和氣動粉粒流式3D打印裝置是常見的二種3D成型裝備；其中，材料擠壓式屬于熔融沉積形成型方法，氣動粉粒流式屬于定向能量沉積式增材制造方法，但不管是熔融沉積式還是定向能量沉積式，都有其不足，那就是3D打印件結(jié)構(gòu)組織較疏松，產(chǎn)品致密性不強，機械性能差；針對此類問題，有部分研究者將振動引入到此類三D打印成型的定向能量沉積式加工中，施振方式包括采用基板振動以及施粉機構(gòu)振動方式，此二種方式盡管可部分克服原來存在的一些問題，但結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，而材料擠壓式3D打印裝備中，則還未見通過施加振動來改善成型件質(zhì)量的專利。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種噴射頭能振動的三D打印裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，成型制品的密度變大，結(jié)晶度提高，拉伸和沖擊強度提高，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量好。

為了達(dá)到上述目的，本實用新型的第一種技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的，其是一種噴射頭能振動的三D打印裝置，包括控制系統(tǒng)、供粉系統(tǒng)、電機驅(qū)動系統(tǒng)、螺桿類擠壓系統(tǒng)、第一噴射頭、工作臺及工作臺移動系統(tǒng)；其中所述第一噴射頭連接在螺桿類擠壓系統(tǒng)的下端并與其出料口聯(lián)通，所述電機驅(qū)動系統(tǒng)帶動螺桿旋轉(zhuǎn)從而完成對物料的螺旋、擠壓和熔融并向第一噴射頭輸運物料，所述電機驅(qū)動系統(tǒng)、螺桿類擠壓系統(tǒng)及第一噴射頭連為一體并可在工作臺上方做X軸及Y軸方向的水平運動，所述工作臺移動系統(tǒng)帶動工作臺做上下垂直運動，所述控制系統(tǒng)分別控制供粉系統(tǒng)、電機驅(qū)動系統(tǒng)、螺桿類擠壓系統(tǒng)、第一噴射頭及工作臺移動系統(tǒng)從而完成3D打印；其特征在于在第一噴射頭內(nèi)安裝有超聲振動裝置，當(dāng)物料通過第一噴射頭出料時，所述振動裝置會對物料施加超聲振動。

在本技術(shù)方案中，所述第一噴射頭有四種結(jié)構(gòu)，其中：

第一種結(jié)構(gòu)為：所述第一噴射頭包括上殼體、第一電熱器、超聲振動器、下殼體、垂直振動頭、第一耐熱耐壓墊圈、異形法蘭盤及第二耐熱耐壓墊圈；上殼體的入料口為噴射頭的入料口，下殼體的出料口為噴射頭的出料口，上殼體及下殼體分別固定在異形法蘭盤的上下兩側(cè)，在異形法蘭盤上設(shè)有聯(lián)通上殼體與下殼體的通孔，所述超聲振動器設(shè)在異形法蘭盤的下方，所述垂直振動頭設(shè)在超聲振動器上，通電后超聲振動器垂直振動頭作垂直方向振動，帶動所述第一電熱器套設(shè)在上殼體及下殼體外。

第二種結(jié)構(gòu)為：所述第一噴射頭包括第一水平超聲振動器、第一水平振動頭、第三耐熱耐壓墊圈、第一噴嘴及第一電熱器；其中所述第一水平超聲振動器設(shè)在第一噴嘴上，所述第一水平振動頭設(shè)在第一噴嘴內(nèi)，第一水平振動頭由第一水平超聲振動器帶動，在第一水平振動頭上設(shè)有垂直的第一通孔以便第一噴嘴內(nèi)的物料能通過，所述第一電熱器套設(shè)在第一噴嘴外，所述第一噴嘴的入料口為第一噴射頭的入料口，第一噴嘴的出料口為第一噴射頭的出料口。

第三種結(jié)構(gòu)為：所述第一噴射頭包括第一噴嘴、第一電熱器、第一套管體、第一高強度金屬管及第一環(huán)柱狀壓電材料；其中所述第一套管體的入料口為第一噴射頭的入料口，所述第一噴嘴設(shè)在第一套管體的下方并連通，第一噴嘴通過上部的外螺紋與套管體的下部的內(nèi)螺紋聯(lián)結(jié)在一起，第一噴嘴的出料口為第一噴射頭的出料口，所述第一高強度金屬管設(shè)在第一套管體及第一噴嘴內(nèi)，所述第一環(huán)柱狀壓電材料設(shè)在第一高強度金屬管內(nèi), 第一環(huán)柱狀壓電材料通電后產(chǎn)生徑向高頻振動，所述第一電熱器套設(shè)在第一套管體及第一噴嘴外。

第四種結(jié)構(gòu)為：所述第一噴射頭包括第一噴嘴、第一電熱器、第一套管體、第一高強度金屬管及第一環(huán)錐狀壓電材料；其中所述第一套管體的入料口為第一噴射頭的入料口，所述第一噴嘴設(shè)在套管體的下方并連通，第一噴嘴的出料口為第一噴射頭的出料口，所述第一高強度金屬管設(shè)在第一套管體及第一噴嘴內(nèi)，第一噴嘴通過上部的外螺紋與套管體下部的內(nèi)螺紋聯(lián)結(jié)在一起，所述第一環(huán)錐狀壓電材料設(shè)在第一高強度金屬管內(nèi), 第一環(huán)錐狀壓電材料通電后產(chǎn)生徑向高頻振動，所述第一電熱器套設(shè)在第一套管體及第一噴嘴外。

為了達(dá)到上述目的，本實用新型的第二種技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的，其是一種噴射頭能振動的三D打印裝置，包括控制系統(tǒng)、工作臺、工作臺移動系統(tǒng)、第二噴射頭、送絲機構(gòu)、導(dǎo)向套及繞絲料的供絲盤；其中所述供絲盤上的絲料穿過導(dǎo)向套，所述供絲盤上的送絲電機帶動穿過導(dǎo)向套的絲料進入送絲機構(gòu)，所述第二噴射頭連接在送絲機構(gòu)的下端并與其出料口聯(lián)通，所述送絲機構(gòu)與第二噴射頭連為一體并可在工作臺上方做X軸及Y軸方向的水平運動，所述工作臺移動系統(tǒng)帶動工作臺做上下垂直運動，所述控制系統(tǒng)分別控制工作臺移動系統(tǒng)、第二噴射頭、送絲機構(gòu)及供絲盤的工作從而完成3D打??；其特征在于在第二噴射頭內(nèi)安裝有超聲振動裝置，當(dāng)物料通過第二噴射頭出料時，所述振動裝置會對物料施加超聲振動。在本技術(shù)方案中，所述第二噴射頭有三種結(jié)構(gòu)，其中：

在本技術(shù)方案中，所述第二噴射頭有三種結(jié)構(gòu)，其中：

第一種結(jié)構(gòu)為：第二噴射頭包括第二水平超聲振動器、第二水平振動頭、耐熱耐壓墊圈、第二噴嘴及第二電熱器；其中所述第二水平超聲振動器設(shè)在第二噴嘴上，所述第二水平振動頭設(shè)在第二噴嘴內(nèi)，第二水平振動頭由第二水平超聲振動器帶動，在第二水平振動頭上設(shè)有垂直的通孔以便第二噴嘴內(nèi)的物料能通過，所述第二電熱器套設(shè)在第二噴嘴外，所述第二噴嘴的入料口為第二噴射頭的入料口，第二噴嘴的出料口為第二噴射頭的出料口。

第二種結(jié)構(gòu)為：所述第二噴射頭包括第二噴嘴、第二電熱器、第二套管體、第二高強度金屬管及第二環(huán)柱狀壓電材料；其中所述第二套管體的入料口為第二噴射頭的入料口，所述第二噴嘴設(shè)在第二套管體的下方并連通，所述第二噴嘴通過上部的外螺紋與第二套管體下部的內(nèi)螺紋聯(lián)結(jié)在一起，第二噴嘴的出料口為第二噴射頭的出料口，所述第二高強度金屬管設(shè)在第二套管體及第二噴嘴內(nèi)，所述第二環(huán)柱狀壓電材料設(shè)在第二高強度金屬管內(nèi), 第二環(huán)柱狀壓電材料通電后產(chǎn)生徑向高頻振動，所述第二電熱器套設(shè)在第二套管體及第二噴嘴外。

第三種結(jié)構(gòu)為：所述第二噴射頭包括第二噴嘴、第二電熱器、第二套管體、第二高強度金屬管及第二環(huán)錐狀壓電材料；其中所述第二套管體的入料口為第二噴射頭的入料口，所述第二噴嘴設(shè)在第二套管體的下方并連通，所述第二噴嘴通過上部的外螺紋與第二套管體下部的內(nèi)螺紋聯(lián)結(jié)在一起，第二噴嘴的出料口為第二噴射頭的出料口，所述第二高強度金屬管設(shè)在第二套管體及第二噴嘴內(nèi)，所述第二環(huán)錐狀壓電材料設(shè)在第二高強度金屬管內(nèi), 第二環(huán)錐狀壓電材料通電后產(chǎn)生徑向高頻振動，所述第二電熱器套設(shè)在第二套管體及第二噴嘴外。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點：

1、振動有利于強化物料熔融、傳質(zhì)、傳熱及均化，使成型制品的密度變大，結(jié)晶度提高，拉伸和沖擊強度提高，制品內(nèi)在品質(zhì)和外觀質(zhì)量都有很大改善和提高；

2、振動能有利于物料中混入氣體的逸出，不會出現(xiàn)氣孔、裂紋等缺陷，經(jīng)過振動，使得物料混合、交融充分，物料熔體更加密實，內(nèi)部組織致密，機械力學(xué)強度更高，尤其是多重物料混合加工時，此優(yōu)點更為突出；

3、適應(yīng)性強，其結(jié)構(gòu)簡單，適用于絲式擠壓、螺旋式擠壓、氣粉式等多種三D打印裝置的噴嘴。

附圖說明

圖1 是本實用新型實施案例一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型實施例一的第一噴射頭的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型實施例一的第一噴射頭的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中的水平振動頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4的A－A剖視圖；

圖6是圖5的B－B剖視圖；

圖7是本實用新型實施例一的第一噴射頭的第三種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本實用新型實施例一的第一噴射頭的第四種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9 是本實用新型實施案例二的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本實用新型實施例二的第二噴射頭的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是圖10中的水平振動頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是圖11的C－C剖視圖；

圖13是圖11的D－D剖視圖；

圖14是本實用新型實施例二的第二噴射頭的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15是本實用新型實施例二的第二噴射頭的第三種結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步說明。在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本實用新型，但并不構(gòu)成對本實用新型的限定。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以互相結(jié)合。

在本實用新型的描述中，術(shù)語“第一”、“第二”及“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

實施例一

如圖1所示，其是一種噴射頭能振動的三D打印裝置，包括控制系統(tǒng)1、供粉系統(tǒng)2、電機驅(qū)動系統(tǒng)3、螺桿類擠壓系統(tǒng)4、第一噴射頭5、工作臺7及工作臺移動系統(tǒng)8；其中所述第一噴射頭5連接在螺桿類擠壓系統(tǒng)4的下端并與其出料口聯(lián)通，所述電機驅(qū)動系統(tǒng)3帶動螺桿旋轉(zhuǎn)從而完成對物料的螺旋、擠壓和熔融并向第一噴射頭5輸運物料，所述電機驅(qū)動系統(tǒng)3、螺桿類擠壓系統(tǒng)4及第一噴射頭5連為一體并可在工作臺7上方做X軸及Y軸方向的水平運動，所述工作臺移動系統(tǒng)8帶動工作臺7做上下垂直運動，所述控制系統(tǒng)1分別控制供粉系統(tǒng)2、電機驅(qū)動系統(tǒng)3、螺桿類擠壓系統(tǒng)4、第一噴射頭5及工作臺移動系統(tǒng)8從而完成3D打??；在第一噴射頭5內(nèi)安裝有超聲振動裝置，當(dāng)物料通過第一噴射頭5出料時，所述振動裝置會對物料施加超聲振動。

工作時，工作時，先建立零件三維計算機模型，然后對其進行分層切片，獲取每一層信息數(shù)據(jù)，水平運動機構(gòu)（均未畫出）根據(jù)每一層截面的輪廓信息，帶動螺桿類擠壓系統(tǒng)3以及帶振動噴射頭5沿X軸、Y軸作水平運動，螺桿類擠壓系統(tǒng)3中的融料經(jīng)帶振動噴射頭5在上工作臺7上擠出沉積一層融料，快速冷卻固化后形成工件，然后由工作臺移動系統(tǒng)8帶動工作臺7向下移動一個分層厚度，再進行下一層截面的擠出沉積，以此方式進行逐層疊加制造，就可得到完整的三D成型件；由于帶動螺桿類擠壓系統(tǒng)3以及帶振動噴射頭5運動的水平運動機構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)且非本發(fā)明專利重點，故在本專利中未有畫出；

在本實施例中，如圖2所示，所述第一噴射頭5的第一種技術(shù)方案為，其包括上殼體51、第一電熱器52、超聲振動器53、下殼體54、垂直振動頭55、第一耐熱耐壓墊圈56、異形法蘭盤57及第二耐熱耐壓墊圈58；上殼體51的入料口為噴射頭5的入料口，下殼體54的出料口為噴射頭5的出料口，上殼體51及下殼體54分別固定在異形法蘭盤57的上下兩側(cè)，在異形法蘭盤57上設(shè)有聯(lián)通上殼體51與下殼體54的通孔571，所述超聲振動器53設(shè)在異形法蘭盤57的下方，所述垂直振動頭55設(shè)在超聲振動器53上，通電后超聲振動器53帶動垂直振動頭55作垂直方向振動，所述第一電熱器52套設(shè)在上殼體51及下殼體54外。

如圖3至圖6所示，在本實施例中，所述第一噴射頭5的第二種技術(shù)方案為，其包括第一水平超聲振動器501、第一水平振動頭502、第三耐熱耐壓墊圈503、第一噴嘴504及第一電熱器52；其中所述第一水平超聲振動器501設(shè)在第一噴嘴504上，所述第一水平振動頭502設(shè)在第一噴嘴504內(nèi)，第一水平振動頭502由第一水平超聲振動器501帶動，在第一水平振動頭502上設(shè)有垂直的第一通孔5021以便第一噴嘴504內(nèi)的物料能通過，所述第一電熱器52套設(shè)在第一噴嘴504外，所述第一噴嘴504的入料口為第一噴射頭5的入料口，第一噴嘴504的出料口為第一噴射頭5的出料口。

如圖7所示，在本實施例中，所述第一噴射頭5的第三種技術(shù)方案為，其包括第一噴嘴504、第一電熱器52、第一套管體506、第一高強度金屬管507及第一環(huán)柱狀壓電材料508；其中所述第一套管體506的入料口為第一噴射頭5的入料口，所述第一噴嘴504設(shè)在第一套管體506的下方并連通，第一噴嘴504通過上部的外螺紋與套管體506下部的內(nèi)螺紋聯(lián)結(jié)在一起，第一噴嘴504的出料口為第一噴射頭5的出料口，所述第一高強度金屬管507設(shè)在第一套管體506及第一噴嘴504內(nèi)，所述第一環(huán)柱狀壓電材料508設(shè)在第一高強度金屬管507內(nèi), 第一環(huán)柱狀壓電材料508通電后產(chǎn)生徑向高頻振動，所述第一電熱器52套設(shè)在第一套管體506及第一噴嘴504外。

如圖8所示，在本實施例中，所述第一噴射頭5的第四種技術(shù)方案為，其包括第一噴嘴504、第一電熱器52、第一套管體506、第一高強度金屬管507及第一環(huán)錐狀壓電材料509；其中所述第一套管體506的入料口為第一噴射頭5的入料口，所述第一噴嘴504設(shè)在套管體506的下方并連通，第一噴嘴504的出料口為第一噴射頭5的出料口，所述第一高強度金屬管507設(shè)在第一套管體506及第一噴嘴504內(nèi)，第一噴嘴504通過上部的外螺紋與套管體506的下部的內(nèi)螺紋聯(lián)結(jié)在一起，所述第一環(huán)錐狀壓電材料509設(shè)在第一高強度金屬管507內(nèi), 第一環(huán)錐狀壓電材料509通電后產(chǎn)生徑向高頻振動，所述第一電熱器52套設(shè)在第一套管體506及第一噴嘴504外。

實施例二

如圖9所示，其是一種噴射頭能振動的三D打印裝置，包括控制系統(tǒng)1、工作臺7、工作臺移動系統(tǒng)8、第二噴射頭9、送絲機構(gòu)10、導(dǎo)向套12及繞絲料的供絲盤13；其中所述供絲盤13上的絲料11穿過導(dǎo)向套12，所述供絲盤13上的送絲電機帶動穿過導(dǎo)向套12的絲料11進入送絲機構(gòu)10，所述第二噴射頭9連接在送絲機構(gòu)10的下端并與其出料口聯(lián)通，所述送絲機構(gòu)10與第二噴射頭9連為一體并可在工作臺7上方做X軸及Y軸方向的水平運動，所述工作臺移動系統(tǒng)8帶動工作臺7做上下垂直運動，所述控制系統(tǒng)1分別控制工作臺移動系統(tǒng)8、第二噴射頭9、送絲機構(gòu)10及供絲盤13的工作從而完成3D打印；在第二噴射頭9內(nèi)安裝有超聲振動裝置，當(dāng)物料通過第二噴射頭9出料時，所述振動裝置會對物料施加超聲振動。

工作時，先建立零件三維計算機模型，然后對其進行分層切片，獲取每一層信息數(shù)據(jù)，水平運動機構(gòu)（均未畫出）根據(jù)每一層截面的輪廓信息，帶動送絲機構(gòu)10以及帶振動噴射頭9沿X軸、Y軸作水平運動，帶振動噴射頭9中的融料在上工作臺7上擠出沉積一層融料，快速冷卻固化后形成工件，然后由工作臺移動系統(tǒng)8帶動工作臺7向下移動一個分層厚度，再進行下一層截面的擠出沉積，以此方式進行逐層疊加制造，就可得到完整的三D成型件；由于帶動送絲機構(gòu)10以及帶振動噴射頭9運動的水平運動機構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)且非本發(fā)明專利重點，故在本專利中未有畫出；

如圖10至圖13所示，在本實施例中，所述第二噴射頭9的第一種技術(shù)方案為，其包括第二水平超聲振動器91、第二水平振動頭92、耐熱耐壓墊圈93、第二噴嘴94及第二電熱器95；其中所述第二水平超聲振動器91設(shè)在第二噴嘴94上，所述第二水平振動頭92設(shè)在第二噴嘴94內(nèi)，第二水平振動頭92由第二水平超聲振動器91帶動作水平方向振動，在第二水平振動頭92上設(shè)有垂直的通孔921以便第二噴嘴94內(nèi)的物料能通過，所述第二電熱器95套設(shè)在第二噴嘴94外，所述第二噴嘴94的入料口為第二噴射頭9的入料口，第二噴嘴94的出料口為第二噴射頭9的出料口。

如圖14所示，在本實施例中，所述第二噴射頭9的第二種技術(shù)方案為，其包括第二噴嘴94、第二電熱器95、第二套管體96、第二高強度金屬管97及第二環(huán)柱狀壓電材料98；其中所述第二套管體96的入料口為第二噴射頭9的入料口，所述第二噴嘴94設(shè)在第二套管體96的下方并連通，所述第二噴嘴94通過上部的外螺紋與第二套管體96下部的內(nèi)螺紋聯(lián)結(jié)在一起，第二噴嘴94的出料口為第二噴射頭9的出料口，所述第二高強度金屬管97設(shè)在第二套管體96及第二噴嘴94內(nèi)，所述第二環(huán)柱狀壓電材料98設(shè)在第二高強度金屬管97內(nèi), 第二環(huán)柱狀壓電材料98通電后產(chǎn)生徑向高頻振動，所述第二電熱器95套設(shè)在第二套管體96及第二噴嘴94外。

如圖15所示，在本實施例中，所述第二噴射頭9的第二種技術(shù)方案為，其包括第二噴嘴94、第二電熱器95、第二套管體96、第二高強度金屬管97及第二環(huán)錐狀壓電材料99；其中所述第二套管體96的入料口為第二噴射頭9的入料口，所述第二噴嘴94設(shè)在第二套管體96的下方并連通，所述第二噴嘴94通過上部的外螺紋與第二套管體96下部的內(nèi)螺紋聯(lián)結(jié)在一起，第二噴嘴94的出料口為第二噴射頭9的出料口，所述第二高強度金屬管97設(shè)在第二套管體96及第二噴嘴94內(nèi)，所述第二環(huán)錐狀壓電材料99設(shè)在第二高強度金屬管97內(nèi), 第二環(huán)錐狀壓電材料99通電后產(chǎn)生徑向高頻振動，所述第二電熱器95套設(shè)在第二套管體96及第二噴嘴94外。

以上結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式作出詳細(xì)說明，但本實用新型不局限于所描述的實施方式。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下對這些實施方式進行多種變化、修改、替換及變形仍落入在本實用新型的保護范圍內(nèi)。