本發(fā)明涉及一種打印噴頭，尤其涉及一種3d打印噴頭。

背景技術(shù)：

3d打印即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3d打印技術(shù)在工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，目前，鈦合金大型主承力關(guān)鍵構(gòu)件已通過3d打印技術(shù)制造出來，醫(yī)學(xué)上3d打印技術(shù)已打印出毛細血管、脊柱等并在臨床上得到應(yīng)用。常用的3d打印技術(shù)包括塑料3d打印和金屬材料3d打印，熔融沉積成形(fdm)技術(shù)的工作原理是熱塑性絲狀材料由供絲機構(gòu)送至熱噴頭，并在噴頭中加熱和熔化成半液態(tài)后擠壓出，并噴涂在相應(yīng)的工作平臺上。噴涂熱塑性材料快速冷卻后在平臺上形成一層厚度約0.1mm的輪廓薄片，形成了一個3d打印截面。將這個作業(yè)過程不斷循環(huán)，承載工作臺高度隨之不斷降低，一層層的熔覆3d打印截面形成多層堆疊，最終獲得所需的三維實物。金屬激光熔融沉積成形技術(shù)(ldmd)以激光束為熱源，通過自動送粉或送絲裝置將金屬粉末或絲材同步、精確的送入激光在成形表面上所形成熔池中。隨著激光斑點的移動，金屬材料不斷地送入熔池中熔化然后凝固，最終得到所需要的形狀。

然而工業(yè)應(yīng)用對3d打印金屬零件質(zhì)量要求較高，采用激光、電子束為熱源的3d打印金屬構(gòu)件，是將金屬粉末或金屬絲熔融后按設(shè)定的路徑一層層堆焊疊加，最終形成目標零件，其本質(zhì)是焊接，所以3d打印金屬零件內(nèi)部必然存在氣孔、裂紋、夾雜、未熔合等焊接缺陷，同時金屬零件存在組織晶粒粗大，層與層之間結(jié)合不牢，打印出來的產(chǎn)品機械強度不高等缺點。同時傳統(tǒng)的金屬材料3d打印過程無法在大氣環(huán)境下進行，在打印過程中熔融態(tài)金屬極易被空氣中的氧氣氧化，在金屬表面快速形成一層極薄的氧化膜阻礙上層金屬與下層金屬之間的有效連接，因此必須在真空環(huán)境或保護氣氛環(huán)境下進行，大大增加了設(shè)備的成本和操作難度。

超聲波在液相中傳播時會形成空化效應(yīng)，能為液相反應(yīng)提供特殊的物理化學(xué)環(huán)境，在材料結(jié)晶過程中作用超聲波可以細化晶粒，調(diào)整組織結(jié)構(gòu)，增強組織性能，同時，在釬焊過程中加載超聲波，空化效應(yīng)形成的空化氣泡還可以擊碎材料表面的氧化膜，促進焊接過程發(fā)生。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足提供一種提高層與層之間的結(jié)合強度的3d打印噴頭。。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種3d打印噴頭，其特征在于：包括超聲換能器、超聲變幅桿、超聲焊桿，所述超聲換能器與超聲變幅桿相連，所述超聲焊桿與超聲變幅桿相連，在超聲焊桿上設(shè)有用于輸送打印材料的通孔，所述通孔延伸至超聲焊桿的端部，還配置有將打印材料加熱至熔融狀態(tài)的熔融裝置。

按上述技術(shù)方案，所述熔融裝置為加熱裝置，其安設(shè)在超聲焊桿的下端，在超聲焊桿上設(shè)置有熔核腔，所述熔核腔與通孔相連通。

按上述技術(shù)方案，所述熔融裝置為激光加熱發(fā)射器，所述激光加熱發(fā)射器用于將從超聲焊桿通孔端部出來的打印材料加熱至熔融狀態(tài)。

按上述技術(shù)方案，所述通孔的上端為彎折孔，其上端的入口設(shè)在超聲焊桿的一側(cè)。

按上述技術(shù)方案，還配置有材料輸送裝置，用于輸送打印材料至通孔內(nèi)。

按上述技術(shù)方案，所述材料輸送裝置為送絲器。

按上述技術(shù)方案，所述打印材料為為金屬材料或高分子材料。

按上述技術(shù)方案，所述加熱裝置為環(huán)形的電阻加熱器。

本發(fā)明的工作原理：打印材料通過材料輸送裝置送入超聲焊桿的通孔中，打印材料到達通孔底部的加熱區(qū)時，經(jīng)加熱裝置加熱至熔融狀態(tài)形成熔核，超聲波發(fā)生器將超聲振動傳遞到超聲焊桿中，熔融材料在通孔底部流出與已打印工件表面接觸，超聲焊桿將超聲振動傳遞到熔融態(tài)打印材料中，在超聲波的作用下，上層打印材料與下層打印材料連接到一起，3d打印機程序運行完畢時完成整個工件的打印。

本發(fā)明所取得的有益效果為：本發(fā)明通過超聲波換能器和超聲變幅桿產(chǎn)生和放大超聲波振動，超聲焊桿底部直接與熔融態(tài)材料接觸，將超聲振動傳遞到熔融態(tài)材料中，打印金屬材料在真空或保護氣氛中打印時，熔融態(tài)金屬與已打印工件接觸，上層金屬和下層金屬連接，在超聲震動的環(huán)境下，細化組織晶粒，減少了氣孔、裂紋、未熔合等缺陷，改善了組織性能，提高了層與層之間的結(jié)合強度，進一步提高了打印質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的實施例一的結(jié)構(gòu)圖。

圖2為圖1中加熱裝置與超聲焊桿的橫截面示意圖。

圖3為本發(fā)明提供的實施例二的結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1：

如圖1所示，本實施例提供了一種3d打印噴頭，包括超聲換能器1、超聲變幅桿2、超聲焊桿3，所述超聲換能器1與超聲變幅桿2通過螺栓相連，所述超聲焊桿3與超聲變幅桿2相連，在超聲焊桿3上設(shè)有用于輸送打印材料的通孔8，所述通孔8的上端為向上彎折型孔，其上端的入口設(shè)在超聲焊桿3的一側(cè)；所述通孔的下端延伸至超聲焊桿3的端部，還配置有將打印材料加熱至熔融狀態(tài)的熔融裝置。如圖2所示，本實施例中，所述熔融裝置為加熱裝置4，所述加熱裝置4為環(huán)形的電阻加熱器，其安設(shè)在超聲焊桿3的下端，在超聲焊桿上設(shè)置有熔核腔13，所述熔核腔與通孔8相連通。所述打印材料通過材料輸送裝置輸送至通孔內(nèi)，所述打印材料形狀為絲狀，則材料輸送裝置可以為送絲器。本實施例中的所述打印材料為金屬材料或高分子材料。

本發(fā)明的工作環(huán)境可以是大氣環(huán)境、保護氣氛環(huán)境或真空環(huán)境，具體工作環(huán)境由材料性質(zhì)和設(shè)計要求決定。金屬材料在大氣環(huán)境中打印時，高溫下的已打印工件表面直接與空氣接觸，工件表面形成了一層極薄的氧化膜阻礙了熔融態(tài)金屬在已打印工件表面的潤濕和鋪展，超聲變幅桿將超聲振動傳遞到熔融態(tài)金屬材料中，通過超聲波的空化效應(yīng)除去已打印金屬表面的氧化膜，并促進潤濕，上層金屬與下層金屬形成有效的冶金結(jié)合，同時細化組織晶粒，減少組織缺陷，改善了組織性能。高分子材料在大氣環(huán)境下打印時，在超聲波的作用下，層與層之間的高分子層結(jié)合強度增加。

具體實例：

打印材料9為直徑1mm的純錫絲狀材料，大氣環(huán)境下，材料輸送裝置10為送絲器，通孔8的直徑為1.1mm，將純錫絲的一端插入材料輸送裝置9中，材料輸送裝置9將純錫絲送入通孔8中，在超聲焊桿3的通孔8中加熱至熔融狀態(tài)后擠出，并噴涂在工作平臺6上，同時，超聲焊桿3將超聲振動傳遞到熔融態(tài)金屬中，在超聲振動的環(huán)境下已打印金屬表面的氧化膜被去除，熔融態(tài)金屬與已打印金屬表面冶金結(jié)合，熔融態(tài)金屬材料快速冷卻后在平臺或已打印工件上形成一層輪廓薄片，形成了一個3d打印截面。將這個作業(yè)過程不斷循環(huán)，一層層的熔覆3d打印截面形成多層堆疊，最終獲得由純錫構(gòu)成的3d打印產(chǎn)品。

實施例二：

如圖3所示，本實施例與實施例一的結(jié)構(gòu)基本相同，不同點在于：熔融裝置的不同，本實施例中的熔融裝置為激光加熱發(fā)射器11，其發(fā)射的激光12的加熱焦點在打印材料與工件接觸的位置。

具體實例：

打印材料9為直徑2mm的abs絲狀材料，大氣環(huán)境下，材料輸送裝置10為送絲器，通孔8的直徑為2.2mm，將abs絲狀材料的一端插入材料輸送裝置10中，材料輸送裝置10將abs絲送入超聲變焊桿3的通孔8中，打印材料到達通孔底部伸出，在激光12的照射下形成熔融狀態(tài)與工件接觸，同時超聲焊桿3與熔融態(tài)打印材料接觸，將超聲振動傳遞到熔融態(tài)打印材料中，在超聲波的作用下上層打印材料和下層打印材料形成有效連接，熔融態(tài)abs材料快速冷卻后在平臺或已打印工件上形成一層輪廓薄片，形成了一個3d打印截面。將這個作業(yè)過程不斷循環(huán)，一層層的熔覆3d打印截面形成多層堆疊，最終獲得由abs構(gòu)成的3d打印產(chǎn)品。