一种用于3D打印固体推进剂的挤出针筒的制作方法

本发明涉及一种3d打印固体推进剂装置，具体是一种用于盛装3d打印固体推进剂的挤出针筒。属于3d打印的，

背景技术：

1、发动机对固体推进剂的性能要求逐渐提高，根据需求对药柱药形、内径进行设计是未来固体推进剂发展的趋势。近年来3d打印技术逐渐成熟，使用3d打印技术对固体推进剂进行设计已经成为研究热点。

2、相关现有技术中，3d打印的挤出针筒结构通常为：现有针筒包括筒体和针头，针头具有直径小于筒体内腔直径的圆柱形通孔，且现有针筒无针对光敏固体推进剂的激光固化装置，且加热装置只提供热源，未考虑到推进剂所存在的安全事故风险，需提升安全性能。3d打印固体推进剂过程如下：将混合均匀的固体推进剂药浆置于挤出针筒中，并固定于3d打印机金属夹套中，通过锁机与推杆连接固定。预压使药浆可正常流出。启动后机器对推杆施加径向压力，将药浆条挤出。此时通过程序控制打印过程的路径，使挤出的药条组成所需的形状。在打印过程中，挤出针筒会对挤出的药条形状、打印压力产生影响。由于设备原因，径向压力存在上限值。一般情况正常打印时的压力稳定在1000～1500n之间，压力超过3000n打印会自动停止。当挤出针筒口过小或药浆流通不畅时，会导致针头堵塞，径向压力过大，无法正常打印。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于3d打印固体推进剂的挤出针筒，解决了3d打印固体推进剂过程中药浆流通不畅、压力过高等问题。

2、本发明的技术解决方案是：

3、一种用于3d打印固体推进剂的挤出针筒，包括依次连接的筒体、针头连接装置、针头连接管、打印针头，筒体用于装固体推进剂，筒体内设置有推杆，推杆用于挤压固体推进剂、以使固体推进剂从打印针头的出口挤出；沿着针头连接装置到打印针头的方向，针头连接管的内孔的内径逐渐减小。

4、在挤出针筒的一个可实现方式中，所述所述内孔进口直径为8～10mm，出口为固定值1～3mm，长度为10～13mm，内孔的母线与内孔的轴线之间的夹角为10.88°～24.23°。

5、在挤出针筒的一个可实现方式中，所述针头连接装置的一端套设于筒体一端的外部、并与筒体通过螺纹相连接；针头连接管套设于针头连接装置远离筒体的一端、并与针头连接管通过螺纹相连接；打印针头套设于针头连接管远离筒体的一端、并与针头连接管通过螺纹相连。

6、在挤出针筒的一个可实现方式中，所述针头连接管在内孔的外侧设置有环形的空腔，空腔沿着针头连接管轴线方向的两端分别设置有进水口和出水口，可通过进水口和出水口在空腔内通水进行水浴加热。

7、在挤出针筒的一个可实现方式中，所述针头连接管的外壁连接有线性激光发射器，筒体内的物料为光敏固化固体推进剂。

8、在挤出针筒的一个可实现方式中，所述针头连接装置的正对筒体端部的部分呈半球状，针头连接装置外侧设置有夹套，夹套底部的凹槽也为半球状，针头连接装置与夹套底部的凹槽配合。

9、在挤出针筒的一个可实现方式中，所述针头连接管靠近筒体的端部的外侧有一圈六边形金属突起，可供扳手进行拆卸。

10、在挤出针筒的一个可实现方式中，所述筒体首端具有金属翼片，与夹套上部贴合。

11、在挤出针筒的一个可实现方式中，所述推杆伸入筒体的端部连接有橡胶垫。

12、在挤出针筒的一个可实现方式中，所述打印针头的出口形状为方形或圆形；打印针头从入口开始逐渐变换内孔形状、直到出口位置形状变换完成。

13、在打印过程中，挤出针筒会对挤出的药条形状、打印压力产生影响。由于设备原因，径向压力存在上限值。一般情况正常打印时的压力稳定在1000～1500n之间，压力超过3000n打印会自动停止。当挤出针筒口过小或药浆流通不畅时，会导致针头堵塞，径向压力过大，无法正常打印。推进剂药浆内部高分子链段迁移受温度影响，当温度降低后，分子链段活动能力减弱，链段间的摩擦能力变强，导致链段沿剪切应力方向取向受阻，运动所需克服的势垒增大。宏观表现为推进剂粘度会随温度下降而增长。

14、综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：

15、(1)针头连接装置外侧呈圆弧状，与3d打印机夹套贴合程度高，垂直方向压力小，消除尖锐棱角提高安全性能；

16、(2)针头与针头连接管分离，过度顺滑，方便拆卸清理，可降低针头堵塞几率，堵塞后方便疏通；

17、(3)针头连接管内部为空心结构可以进行水浴加热保温，有效防止推进剂药浆粘度升高；

18、(4)针头孔径加宽，针头内径逐渐变细，使打印过程更加顺畅，降低稳定打印过程中的压力。针头形状可变，可打印不同截面的药条；

19、(5)采用外螺纹设计，减小发生事故概率，提升操作过程的安全性能；

20、(6)加装线性激光照射装置，可在打印过程中对药浆进行激光照射，加速药浆固化维型。

21、(7)该针筒通过若干模块组合以及针头内径的调整，减小了针孔堵塞的风险，降低了正常打印过程的稳定压力，使打印过程更加顺畅。

技术特征：

1.一种用于3d打印固体推进剂的挤出针筒，其特征在于：包括依次连接的筒体(1)、针头连接装置(2)、针头连接管(3)、打印针头(6)，筒体(1)用于装固体推进剂，筒体(1)内设置有推杆(4)，推杆(4)用于挤压固体推进剂、以使固体推进剂从打印针头(6)的出口挤出；

2.根据权利要求1所述的一种用于3d打印固体推进剂的挤出针筒，其特征在于：所述内孔(31)进口直径为8～10mm，出口为固定值1～3mm，长度为10～13mm，内孔(31)的母线与内孔(31)的轴线之间的夹角为10.88°～24.23°。

3.根据权利要求1所述的一种用于3d打印固体推进剂的挤出针筒，其特征在于：所述针头连接装置(2)的一端套设于筒体(1)一端的外部、并与筒体(1)通过螺纹相连接；针头连接管(3)套设于针头连接装置(2)远离筒体(1)的一端、并与针头连接管(3)通过螺纹相连接；打印针头(6)套设于针头连接管(3)远离筒体(1)的一端、并与针头连接管(3)通过螺纹相连。

4.根据权利要求1所述的一种用于3d打印固体推进剂的挤出针筒，其特征在于：所述针头连接管(3)在内孔(31)的外侧设置有环形的空腔(32)，空腔(32)沿着针头连接管(3)轴线方向的两端分别设置有进水口(33)和出水口(34)，可通过进水口(33)和出水口(34)在空腔(32)内通水进行水浴加热。

5.根据权利要求1所述的一种用于3d打印固体推进剂的挤出针筒，其特征在于：所述针头连接管(3)的外壁连接有线性激光发射器(7)，筒体(1)内的物料为光敏固化固体推进剂。

6.根据权利要求1所述的一种用于3d打印固体推进剂的挤出针筒，其特征在于：所述针头连接装置(2)的正对筒体(1)端部的部分呈半球状，针头连接装置(2)外侧设置有夹套，夹套底部的凹槽也为半球状，针头连接装置(2)与夹套底部的凹槽配合。

7.根据权利要求1所述的一种用于3d打印固体推进剂的挤出针筒，其特征在于：所述针头连接管(3)靠近筒体(1)的端部的外侧有一圈六边形金属突起，可供扳手进行拆卸。

8.根据权利要求6所述的一种用于3d打印固体推进剂的挤出针筒，其特征在于：所述筒体(1)首端具有金属翼片，与夹套上部贴合。

9.根据权利要求1所述的一种用于3d打印固体推进剂的挤出针筒，其特征在于：所述推杆(4)伸入筒体(1)的端部连接有橡胶垫。

10.根据权利要求1所述的一种用于3d打印固体推进剂的挤出针筒，其特征在于：所述打印针头(6)的出口形状为方形或圆形；打印针头(6)从入口开始逐渐变换内孔形状、直到出口位置形状变换完成。

技术总结
一种用于3D打印固体推进剂的挤出针筒，包括筒体、针头连接装置、线性激光发射器、针头连接管、推杆、夹套底座、打印针头。其中筒体、针头连接装置、针头连接管、打印针头通过螺纹连接。工作时将推进剂药浆装入组合好的针筒中，置于3D打印机金属夹套，与夹套配合，打印机对针筒推杆施加径向压力，将推进剂药浆挤出。该装置可盛装推进剂药浆，并通过针头内径、针孔形状控制固体推进剂药浆的挤出模式以及推进剂药浆条的截面形状。针头连接管处加装线性激光发射器，可用于加速打印固体推进剂的固化维型。针头连接管为空心，可进行水浴加热保温，延缓推进剂粘度增长。挤出过程顺畅，不易发生堵塞，无需施加过高的径向压力即可完成打印。

技术研发人员：张哲,张正金,曾国伟,黄江流,沈业炜,陈建发,张惠坤,毛成立,何快,翟峰
受保护的技术使用者：上海航天化工应用研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17