[發明專利]一種多材料混合3D打印成型裝置

有效

• 申請號: 202010617424.8
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111716705B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 陳華偉;趙松;張力文;周煜
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B29C64/106
• 分類號: B29C64/106;B29C64/20;B29C64/209;B29C64/232;B29C64/236;B29C64/336;B29C64/386;B29C64/393;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y50/00;B33Y50/02;B
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 崔玥

本發明公開了一種多材料混合3D打印成型裝置。該多材料混合3D打印成型裝置中的執行機構包括三軸聯動平臺和設置在三軸聯動平臺上的打印噴頭和多個點膠針壓筒；三軸聯動平臺與控制系統電連接；打印噴頭包括噴頭本體和設置在噴頭本體上的噴嘴；噴頭本體內開設有多個微流通道；各微流通道的一端均與噴嘴連通；各微流通道的另一端與對應的點膠針壓筒連接；一個點膠針壓筒對應一個微流通道；各點膠針壓筒內儲存不同的打印材料；氣壓驅動系統與各點膠針壓筒均通過氣管連通；氣壓驅動系統用于產生氣壓以推動點膠針壓筒內的打印材料進入對應的微流通道，從而實現多材料打印。本發明能夠實現多材料3D打印，提升打印速度，降低打印成本。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，特別是涉及一種多材料混合3D打印成型裝置。

背景技術

3D打印技術是一種增材制造技術，它通過逐層打印的方式來構造物體。目前3D打印技術已經廣泛應用在醫療產業、工業設計和航空航天等方面。

目前，水凝膠和硅橡膠等材料在生物醫學、材料化學等方面的應用前景非常廣闊。相對于APL、ABS等固體熱塑性樹脂原料，部分水凝膠和硅橡膠等液體材料具有在打印成型后，受到外界條件激勵仍可發生形變，這種特殊的性質受到人們關注。針對于這種液體材料的特殊性質，將多種材料混合打印，研究其在不同外界激勵下的反應及其應用，也是一個非常重要的課題。

目前大多數打印這種液體水凝膠和硅橡膠的3D打印機只能實現單一材料的打印，無法實現多種不同性質材料的混合打印。比如無法實現軟硬程度不同的材料的混合打印。一部分3D打印設備采用旋轉載物臺或旋轉切換不同噴頭來實現多材料打印。但是這種切換方式在切換打印材料時導致打印材料震蕩，同時轉換由機械裝置完成，還存在切換速度慢的問題。當材料組分較多的情況下，位移臺的結構會變得非常復雜，導致3D打印機成本變高，打印時間延長等問題。還有一部分打印設備通過設計多流道噴頭，在噴頭中加入多個單向閥的方式完成了多材料打印。但是在噴頭內部加入單向閥也有弊端存在，不僅增加了噴頭的尺寸，還讓噴頭的清洗也變得繁瑣。

發明內容

基于此，有必要提供一種多材料混合3D打印成型裝置，以實現水凝膠、硅橡膠等高粘度材料的多材料3D打印，避免打印過程中出現材料混合或換料延遲等問題，提升打印速度，降低打印成本。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種多材料混合3D打印成型裝置，包括：控制系統、氣壓驅動系統和執行機構；所述控制系統與所述執行機構電連接；所述氣壓驅動系統與所述執行機構通過氣管連通；

所述執行機構包括三軸聯動平臺、打印噴頭和多個點膠針壓筒；所述三軸聯動平臺上設置所述打印噴頭和多個所述點膠針壓筒；所述三軸聯動平臺與所述控制系統電連接；所述打印噴頭包括噴頭本體和噴嘴；所述噴頭本體上設置所述噴嘴；所述噴頭本體內開設有多個微流通道；各所述微流通道的一端均與所述噴嘴連通；各所述微流通道的另一端與對應的點膠針壓筒連接；一個所述點膠針壓筒對應一個所述微流通道；各所述點膠針壓筒內儲存不同的打印材料；所述氣壓驅動系統與各所述點膠針壓筒均通過氣管連通；所述氣壓驅動系統用于產生氣壓以推動所述點膠針壓筒內的打印材料進入對應的微流通道，從而實現多材料打印。

可選的，所述噴頭本體的四周開設有環狀凹槽；所述環狀凹槽與所述打印噴頭連通；所述環狀凹槽通過隔板隔開，形成多個環狀區域；所述環狀凹槽遠離所述打印噴頭的一側套設有點膠桶；多個所述點膠針壓筒均設置在所述點膠桶的內部；所述點膠桶通過氣管與所述氣壓驅動系統連通；多個所述環狀區域內均放置相同的打印材料；當打印中空管狀結構時，所述氣壓驅動系統用于使所述點膠桶的內部產生氣壓以推動多個所述環狀區域內的打印材料進入所述噴嘴。

可選的，所述氣壓驅動系統包括空壓機和一拖多氣壓閥；所述空壓機與所述一拖多氣壓閥連通；所述一拖多氣壓閥通過氣管與所述點膠針壓筒和所述點膠桶連通。

可選的，各所述氣管上均設置有電磁閥；所述電磁閥與所述控制系統電連接；所述控制系統用于控制所述電磁閥的開閉。