基于空气动力学透镜的线性聚焦3D打印送粉喷头设计与性能研究

来源：机械工程学报杂志2023年第11期北京时间：

作者：厉鸿韬, 黄延禄, 杨永强

单位：华南理工大学机械与汽车工程学院 广州 510641

摘要：提出一种基于“空气动力学透镜”的具有粉末线性聚焦功能的新型3D打印送粉喷头，可以使粉末流在喷头出口一定距离内均保持汇聚状态。设计了该新型喷头的内腔结构，建立了粉末颗粒在喷头中的汇聚运动模型，分析了颗粒运动的斯托克斯数S、空气动力学透镜第一节孔径df、孔径收缩率δ以及粉末进入喷头的入射角α对粉末颗粒聚焦性能的影响。研究结果表明：对于粒径为15～25 μm的316L颗粒，该喷头可以将粉末颗粒聚焦成半径1.55 mm的粉末流，且在喷嘴外20 mm范围内均保持良好的汇聚状态；实验结果和计算结果基本一致。该新型空气动力学透镜3D打印送粉喷头的颗粒汇聚性能明显优于传统喷头，对于促进沉积增材制造的灵活性和适用性具有重要意义。

关键词：3D打印,送粉喷头,空气动力学透镜,粉末流；

基金资助：国家自然科学基金资助项目(U2001218)