一种加捻的双组份材料制件及其基于3D打印的制备方法与流程

技术特征：
1.一种用于3d打印的喷头，所述喷头包括加热腔体、固定滑轨和旋转喷嘴；所述加热腔体内设置两个呈对称分布的流道，所述流道在靠近加热腔体底部处连通；所述加热腔体底部设置旋转喷嘴；所述旋转喷嘴包括上连接部和下连接部，所述上连接部为圆柱形结构，所述下连接部为圆台形结构；所述上连接部通过固定滑轨与加热腔体滑动连接；所述上连接部和下连接部内设置流道，并与加热腔体内的流道连通，所述上连接部和下连接部内设置的流道的截面积为两个部分重叠的圆形。2.根据权利要求1所述的喷头，其中，所述两个部分重叠的圆形直径相等；所述圆形为部分重叠，重叠面积没有特别的限定，优选，所述圆形的重叠面积小于每个圆形面积的1/2。3.根据权利要求1或2所述的喷头，其中，所述流道在加热腔体顶部形成的圆形结构为加热腔体的上进料口，所述流道在加热腔体底部形成的圆形结构为加热腔体的下出料口，所述流道的上进料口的圆心相距6-18mm，所述流道的下出料口的圆心相距1-4mm。优选地，所述流道在靠近加热腔体底部2-8mm处连通。4.根据权利要求1-3任一项所述的喷头，其中，所述加热腔体上方设置2个步进电机，分别实现加热腔体内两个呈对称分布的流道内材料的挤出。优选地，所述加热腔体内设置的两个呈对称分布的流道的截面积为圆形，所述圆形的直径沿物料流向方向渐变。5.根据权利要求1-4任一项所述的喷头，其中，所述上连接部内设置的流道的截面积为两个部分重叠的圆形，所述圆形的直径沿物料流向方向渐变。优选地，所述下连接部内设置的流道的截面积为两个部分重叠的圆形，所述圆形的直径沿物料流向方向不变。6.一种基于权利要求1-5任一项所述的喷头制备加捻的双组份材料的方法，所述方法包括如下步骤：两种热塑性聚合物丝材在步进电机的作用下分别从加热腔体的上进料口进入加热腔体，受热逐渐熔融，在流道连通处挤压粘接，从加热腔体的下出料口离开加热腔体进入旋转喷嘴；受到旋转喷嘴的进一步挤压，两种熔体的相互作用增大；在离开喷嘴后，熔体在旋转力的作用下产生捻回数，最后冷却沉积在打印平台上。7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述热塑性聚合物在熔点附近的熔体强度大于等于0.30g，根据熔体流动速率测定仪法测试；其熔融指数为10-150g/10min，在190℃、2.16kg载荷下测试。8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其中，所述加热腔体的温度高于聚合物熔点20-30℃，所述步进电机的转速为40-150r/min，所述旋转喷嘴转速为0.2-2r/s，所述喷头移动速度为20-40mm/s。9.一种采用权利要求7或8所述的方法得到的加捻的沉积线条，其中，所述沉积线条的公制捻度t
m
为5-100捻/m，公制捻系数α
m
为3.5-70。10.一种采用权利要求7或8所述的方法得到的制件，所述制件是由权利要求9所述的沉积线条组成的。

技术总结
本发明提供了一种加捻的双组份材料制件及其基于3D打印的制备方法。本发明是基于FDM 3D打印，通过设计喷头制备加捻的双组份材料，且可通过改变打印参数调整双组份材料的质量配比和捻度，达到微观性能的调控，继而实现宏观上制件中各部位性能的调控。相比于单一组份材料打印制件，本发明通过引入第二组份材料同时对双组份材料的沉积线条进行加捻，并提高其强度和韧性，实现整个打印制件性能的优化，同时提供了更多设计性。时提供了更多设计性。时提供了更多设计性。


技术研发人员：王剑磊 吴立新
受保护的技术使用者：中国科学院福建物质结构研究所
技术研发日：2020.04.27
技术公布日：2021/10/28