[发明专利]一种多材料3D打印机及液态物堆积3D打印方法

说明书

本发明公开了一种多材料3D打印机及液态物堆积3D打印方法，在3D打印机机架上安装打印头切换机构和打印头架，并设置多个打印头，每个打印头内放置不同的打印材料，同时在打印头架上安装物料后处理装置，对已打印的物料进行再加工。使用本发明所述技术方案可以先使用热塑性材料搭建具有复杂空间结构的容器，在构建容器的同时，将液态物填充在其中，从而精确控制液态物的空间构型。本发明所述的多材料3D打印机及液态物堆积打印方法将单材料3D打印技术拓展到多材料3D打印领域；多材料3D打印机运行可靠、精度高；在3D打印的同时可以对材料进行再加工；可以实现低粘度液态物的3D打印，具有良好的市场前景。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，尤其涉及一种多材料3D打印机及液态物堆积打印方法，使用液态物堆积对多材料进行混合3D打印的技术。

背景技术

伴随工业制品精度的提高和个性化的发展，3D打印技术应运而生。相对于传统的模型构造技术而言，3D打印可以通过逐层打印完成立体结构的成型。因为单层的打印类似于二维的打印技术，所以这个技术被称为三维打印。该技术可以用来快速构建个性化的模型，包括精密的模型构建并将其转换成可输出的信号传递给3D打印机。3D打印过程中，通过软件设计确定打印出的性状，通过改变材料来确定结构的组成，通过挤压、激光或高温等物理条件的控制来确定最后的成型。它不仅可以快速打印出复杂的三维结构也可以满足个性化的需求。所以3D打印技术已经应用于众多领域。

目前常用的3D打印方法有光固化立体造型技术(stereo-lithography，SLA)、熔融沉积成型技术(fused deposition modeling，FDM)、选区激光烧结技术(selective lasersintering，SLS)、数字光处理技术(digital light processing，DLP)、三维印刷工艺(three dimensional printing，3DP)。无论哪种技术，所依据的原理都是先进行单层的固化、凝结、雕刻或成型，然后再进行另一层的制作，层层之间逐渐组合。

经过对现有技术文献的检索发现，中国发明申请号：CN201410669660.9，公开号：CN104667344A，名称：《用于产生组织工程支架的3D打印技术》，该发明申请公开了组织工程支架的3D打印技术，其中有两个实施例，一是使用打印机将支架纤维的第一层打印至基本凝胶基材上，二是在经打印的第一层上设置第一凝胶层。该发明利用了3D打印技术在构造三维支架方面的优势。然而该发明中提出的打印方法近局限于组织工程支架的制备的应用，应用领域过于狭窄。而且，对于液态溶液，其中的处理方式是通过喷嘴喷射进行，所以仅能喷出液滴，如果需要更大剂量的溶液，那么该发明所述技术方案便不适用。

另一中国发明申请号：CN201610122318.6，公开号：CN105643939A，名称：《硅胶3D打印机及硅胶产品打印方法》，其公开了一种硅胶的3D打印机和一种硅胶的3D打印方法。该发明主要通过一个带有加热装置的气压挤出筒三维打印硅胶产品，然而该发明对没有明确可供打印的硅胶原料的成分和具体加热温度，硅胶原料限定为一种具有剪切稀化特性的硅胶，因此该方法大大局限了可供3D打印的硅胶种类。事实上，硅橡胶在变成弹性体之前有一个生胶硫化的过程。按照硫化的温度不同，硅橡胶分热硫化型(HTV)和室温硫化型(RTV)。总而言之，生胶成分不同的硅胶，其硫化工艺完全不同，且聚合后的硅橡胶性能差异很大。一般，生胶呈胶状，流动性较好，如果能在3D打印的过程中也能进行较为快速的硫化再加工步骤，那么将大大拓宽可供3D打印的硅胶原料范围。

目前无论使用什么原理的3D打印机，在打印一个模型的过程中，只能使用一种原材料进行打印。目前的3D打印机在打印出物料后，无法对物料进行再加工，导致部分种类的材料无法使用3D打印方法加工。低粘度液态物由于其流动性，很难形成稳定的空间结构。如果使用挤出法打印低粘度液态化合物/混合物，就无法精确控制液态物的形状，或者控制了液态物的初始形状，由于流动性最终形状无法保持。