[发明专利]可与多目标进行有线和无线通信的4D快速成型机

说明书

技术领域

本发明属于快速成型技术领域，具体涉及一种可与多目标进行有线和无线通信的4D快速成型机。 

背景技术

4D快速成型俗称4D打印，它可以将未成形的材料或模型放置一段时间，在没有外力作用的情况下自动成型或者改变为使用者所需要的模样，也可以在成型过程中边成型、边改变形状和性质，如光固化过程其实就是4D快速成型的一个特例，其液体材料在特定波长的光源照射条件下、在很短时间内由液态变为固态，如果这一过程时间持续的更长、在成型过程中跨越的环节更多、材料发挥的自主性作用更强，那么它就是通常意义的4D快速成型。4D快速成型机在传统三维快速成型机的基础上增加了时间维度，即在成型前、过程中和过程后，除了要将传统的XYZ三坐标运动控制信息计算并实现出来之外，还要将成型材料的初始状态、成型过程中的实时状态、成型后的延续状态计算并实现出来。从技术角度来说，当时间维度的参数为零时，4D快速成型设备即为3D快速成型设备，3D打印是4D打印的一种特殊形式，即4D打印包含了3D打印。4D快速成型的技术内涵有三个范畴，第一个范畴是当成型材料没有经过4D成型机的处理或者简单处理条件下，在一段时间内自动变成使用者所需的形状与性质，这种情况下材料通常具有可编程性和记忆性，如记忆合金等；第二个范畴是当成型材料在经过成型机处理和成型的过程中自动变成使用者所需的形状与性质，这种情况下材料除了具有可编程性和记忆性之外、还需要4D成型机具有对应的接触和非接触式处理手段，如光源照射、温度控制、湿度控制、电磁控制、声波控制、磁力控制、机械控制、生化控制等，紫外灯光固化就是其中一种光源照射控制形式；第三个范畴是当成型材料经过成型机处理之后，在一段时间内自动变成使用者所需的形状与性质，这种情况下材料须具有可编程性、记忆性、延展性和可扩展性。4D打印在传统快速成型设备的基础上，融合了计算机辅助设计与制造技术、热熔技术、激光技术、模拟控制技术、数控技术、机械加工与制造技术、化学化工、生物工程、材料、系统工程等多项技术，通过三维扫描仪或计算机辅助设计软件制作三维模型，运用软件分层离散、切片和数控成型系统，读取文件中的横截面信息，利用激光束、热熔喷嘴、切削打磨等方式将木质、金属、陶瓷、塑料或细胞组织等特殊材料进行分层加工制造、热熔沉积、光固化或粉末烧结，将物体截面进行逐层处理、堆积、黏结，最终形成实物及模型。 

当前4D快速成型技术已开始应用在传统三维快速成型的领域中，并且有逐步替代的趋势，如在艺术创意、开模验证、模具生产、机械加工、卫生医疗、航空航天、影视器材、手办动漫、科研教学、文物保护与研究、奢侈品与珠宝首饰、工程建筑等领域可以有广泛的使用。4D快速成型不仅可以像3D快速成型技术这样直接制造出各种模型及产品，还可以生产出半成品让其自动成型从而节省时间、并实现一些3D成型无法完成的理化和生物过程；还可利用4D成型设备制造医学和生物制品，如假牙、关节、角膜、骨骼、假肢、细胞、表皮、肌肉、韧带和血管等活体组织，也可制造出肺脏、心脏、大脑等人体器官，这些组织和器官可以一次成型也可以在时间维度内自由生长。 

4D快速成型的原理是：使用者先输入单一或者混合材料构成的液态、气态、固态或其混合状态材料，固态材料可以为粒状、线材、粉末、样条、块状或其他形状，液态材料可以是胶体、树脂、有机或无机混合溶液，这些材料可以是可编程材料或者具有记忆性的材料。通过三维扫描或软件建模，将目标模型通过分析软件切分为一组二维平面，以其中一层平面为起始，以热熔堆砌、分层实体制造、光固化、粉末烧结、多相喷射固化、多孔喷射成型、选域黏着热压成型、层铣、直接壳法铸造、激光工程净成型等方式逐层来将切片模型实现，各个切片实现出来的实体融为一体，也可以进行整体材料切削、加压加固成型，在这个过程中有选择性的施加声波、光波、电磁波、超声波、温度、湿度、大气压强、机械干预、生化干预等方式，或者依靠材料特性自然发生理化及生物变化，使每层切片实体都能在一定时间内发生一个或多个指定趋势的变化，从而整个模型在成型过程前、过程中或过程后都可以在指定时间内形成使用者所需要的形状及理化生物特性。