一种组分复合柔性体3D打印机头及3D打印机的制作方法

本发明属于3d打印技术领域，涉及一种组分复合柔性体3d打印机头及3d打印机，尤其涉及一种具有搅拌加热及光照功能的组分复合柔性体3d打印机头及应用该3d打印机头的3d打印机。

背景技术：

3d打印机是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是以数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印装置被用来制造产品，通过逐层打印的方式来构造物体，将数据和原料放进3d打印装置中，机器会按照程序，把产品一层层制造出来。

软体材料(例如水凝胶)有着本征的力学柔软特性，此外它的种类丰富性也带来了许多类似于生物有机体的独特性质，如可延展性、生物兼容性、可渗透性以及对外界刺激的响应能力。这些优异的综合性能让软体材料成为目前研究的热点，并且取得了一系列的进展。当前基于软体材料成型件的制备依赖于模具设计制备，繁琐且难以实现复杂的3d构型。因此，发展一种适用于软体材料增材制造的3d成型设备，来实现具有结构复杂性以及性能可靠性的软体器件，具有重要的意义。

现有这些可粘合材料打印后的产品通常都是硬质的，而采用现有3d打印机打印这种软体混合材料时，会出现软体材料混合不均匀，软体材料加热以及固化程度低，导致打印的成品材质差，从而降低了打印成品的质量。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明为了解决现有3d打印机打印软体混合材料时，会出现软体材料混合不均匀，软体材料加热以及固化程度低，影响打印成品品质的问题，提供一种组分复合柔性体3d打印机头及3d打印机。

为达到上述目的，本发明提供一种组分复合柔性体3d打印机头，包括相互衔接的驱动电机、两个或两个以上用于供给软体原材料的入料管、用于放置混合后软体原材料的混料腔、安装在混料腔下方的混料头、连接在混料头出料口的加热装置和连接在加热装置出料口的打印喷头，混料腔上固定安装有搅拌装置。

进一步，混料腔与驱动电机之间安装有气压机构。

进一步，搅拌装置为机械搅拌机、电磁搅拌机或者超声搅拌机中的一种或者多种方式的结合。

进一步，加热装置包括加热腔和设置在加热腔内的加热设备，加热设备的加热方式为电阻加热、红外加热、微波加热、辐射加热中的一种或者几种方式的结合。

进一步，混料头和打印喷头均呈倒锥形状。

一种组分复合柔性体3d打印机，包括上的打印机头、便于打印机头横向和纵向移动的打印头支架、安装在打印头下方的打印平台和放置在打印平台两侧用于为入料管供料的储料罐。

进一步，还包括底座和固定安装在底座中部的第一滑杆，打印平台滑动设置在第一滑杆上。

进一步，还包括用于固定打印机头的固定板，打印头支架包括两根立柱和固定安装在立柱顶部的横杆，横杆上固定安装有光照装置，横杆上滑动安装有第二滑杆，固定板滑动安装在第二滑杆上。

进一步，储料罐中部安装有与储料罐相通的送料管和用于将储料罐内软体原材料泵入打印机机头的送料电机。

进一步，打印平台为光固化成型(sla)中的光固化平台、熔融沉积成型(fdm)中的加热平台、选择性激光成型(sls)中的加热平台以及选择性激光熔化成型(slm)中的加热平台中的一种或者几种方式的结合。

本发明的有益效果在于：

1、本发明所公开的组分复合柔性体3d打印机，在现有3d打印机的基础上，通过添加具有搅拌功能的搅拌装置，实现多组分软体材料的搅拌，提高多组分软体材料的均一性与混合性；通过添加加热装置实现软体材料的加热，提高软体材料的分散性；通过添加光照装置对成型件进行原位或整体光固化，增加成型件的强度，从而实现软体材料的原位3d成型与制备。

2、本发明所公开的组分复合柔性体3d打印机，巧妙的在3d打印机头上设置搅拌装置、加热装置和光照装置，使得多组分软体原材料搅拌混合、加热的过程更加便捷，并且多组分软体原材料混合的更加均匀，最终打印后的成型材料也能即时固化成型，解决了现有3d打印机打印软体混合材料时，会出现软体材料混合不均匀，软体材料加热以及固化程度低，影响打印成品品质的问题。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明组分复合柔性体3d打印机的结构示意图；

图2为本发明组分复合柔性体3d打印机中打印机头的结构示意图。

附图标记：底座1、第一滑杆2、打印平台3、储料罐4、送料管41、送料电机42、第二滑杆5、打印头支架6、数控箱7、滑块8、固定板81、打印机头9、驱动电机91、入料管92、搅拌电机93、混料腔94、混料头95、加热腔96、打印喷头97、光照装置10。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1～2所示的组分复合柔性体3d打印机，包括底座1、固定安装在底座1中部的第一滑杆2和滑动设置在第一滑杆2上的打印平台3，打印平台3为光固化成型(sla)中的光固化平台。打印平台3通过安装在背后的滑块8在第一滑杆2上前后滑动。打印平台3一侧底座1外固定安装打印头支架6，打印头支架包括两根立柱和固定安装在立柱顶部的横杆，横杆上固定安装有光照装置10，光照装置10的光照波段为可见光、红外、紫外中的一种或者几种方式的结合。两根立柱外侧设置有用于放置软体原材料的储料罐4，储料罐4上方的罐盖中部安装有与储料罐4相通的送料管41，罐盖上还设置有用于将储料罐4内软体原材料泵入打印机机头的送料电机42。

横杆的上下两端设有对应的滑槽，打印机头9通过螺栓紧固件固定在方形固定板81上，固定板81通过安装在背后的滑块8在第二滑杆5的滑槽上面上下滑动，第二滑杆5通过安装在背后的滑块8在横杆的滑槽上左右滑动。

打印机头9包括安装在上部驱动混合后软体原材料喷出的驱动电机91、分别与对应储料罐4上送料管41相连通的入料管92以及用于放置混合后软体原材料的混料腔94，混料腔94与驱动电机91之间还安装有气压机构，用于将混合后软体原材料挤压至打印喷头97，混料腔94上固定安装有将软体原材料均匀混合的搅拌电机93，搅拌电机93可以为机械搅拌机、电磁搅拌机或者超声搅拌机中的一种或者多种方式的结合。混料腔94的底部固定安装有带控制阀的混料头95，混料头95与打印喷头97之间通过加热装置连接，加热装置包括加热腔96和设置在加热腔96内的电阻加热丝，混料头95的出料口伸入加热腔96，加热腔96的出料口连接在打印喷头97上。

还包括与储料罐4上送料电机42、打印机头9中的驱动电机91、搅拌电机93电连接的数控箱7，打印机头9的上下左右移动通过相应的电机驱动，或者皮带、齿轮传递动力。

该组分复合柔性体3d打印机工作时，先将储料罐4内分别放入不同成分的软体原材料，开启储料罐4上的送料电机42，通过送料电机42将储料罐4中的软体原材料分别泵入对应的入料管92，从入料管92进入的软体原材料在混料腔94内混合，开启搅拌电机93将混料腔94内的软体原材料混合均匀，然后通过打印机头9上部的驱动电机91和气压机构的配合将均匀混合后的软体原材料挤压至混料头95，混料头95内均匀混合的多组分软体原材料通过加热腔96加热后进入打印喷头97，根据程序设计路径依序涂布在打印平台3上，成型后的打印产品在光照装置10的作用下进行原位或整体光固化，增加打印后型材的强度，最终形成成品。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。