[发明专利]一种具有自适应性的3D打印柔性接受腔

权利要求书

1.一种具有自适应性的3D打印柔性接受腔，包括接受腔内腔(1)和接受腔外壳(2)，其特征在于：所述接受腔内腔(1)和接受腔外壳(2)采用3D打印一体成型，打印材料为连续纤维增强复合材料；所述接受腔具有柔性，制作该接受腔的材料的弹性模量分别在轴向、径向梯度可变，制作该接受腔的材料的弹性模量由3D打印中结晶度和纤维含量控制，通过调整3D打印工艺参数，加工制备具有弹性模量梯度变化并且能够自适应的接受腔；

接受腔要求弹性模量高的区域分布在接受腔内腔的外壁与接受腔外壳的连接部位、接受腔轴向底端与连接件连接部位以及接受腔外壳应力集中部位，而与皮肤直接接触的接受腔内腔的内壁弹性模量低，接受腔剩余区域由低弹性模量向高弹性模量逐级渐变过渡，即材料弹性模量从接受腔轴向的顶端到底端、径向的内侧到外侧梯度变化，变化范围为6MPa-21GPa之间；

所述连续纤维增强复合材料的3D打印产品的弹性模量与连续纤维增强复合材料的纤维含量的映射关系包括：连续纤维增强复合材料中纤维成分所占比例与连续纤维增强复合材料的3D打印产品的弹性模量的映射关系，以及连续纤维增强复合材料中所含纤维长短与连续纤维增强复合材料的3D打印产品的弹性模量映射关系；连续纤维增强复合材料中纤维含量与连续纤维增强复合材料的3D打印产品的拉伸、弯曲模量在一定范围呈正相关性；长纤维增强复合材料增强其3D打印产品的拉伸、弯曲模量，短纤维增强复合材料增强其3D打印产品的抗剪切强度。

2.根据权利要求1所述的一种具有自适应性的3D打印柔性接受腔，其特征在于：接受腔不同区域的弹性模量分布向3D打印设备可识别的数据信息转换需遵循连续纤维增强复合材料的3D打印产品的弹性模量与连续纤维增强复合材料结晶度和连续纤维增强复合材料纤维含量的映射关系，根据不同结晶度下和不同纤维含量下的材料的力学性能的实验数据，实现材料弹性模量与结晶度和纤维含量的映射关系；同时接受腔材料的弹性模量也能够根据残肢的表面皮肤情况与实际受力进行局部调控。

3.根据权利要求1所述的一种具有自适应性的3D打印柔性接受腔，其特征在于：该接受腔采用熔融沉积成型的3D打印技术结合复合材料纤维铺放技术制备。

4.根据权利要求1所述的一种具有自适应性的3D打印柔性接受腔，其特征在于：实现弹性模量梯度变化的可调工艺参数包括：3D打印机的工作腔温度，3D打印机的打印底板温度，3D打印机喷头温度和用于3D打印的连续纤维增强复合材料中添加连续纤维的含量和纤维的长短。

5.根据权利要求1所述的一种具有自适应性的3D打印柔性接受腔，其特征在于：接受腔内腔(1)的打印材料采用柔性的连续纤维复合增强材料，包括硅橡胶或热塑性聚氨酯橡胶；接受腔外壳(2)的打印材料采用连续纤维增强复合材料，包括碳纤维增强ABS树脂复合材料、碳纤维增强聚乳酸复合材料、碳纤维增强尼龙复合材料、碳纤维增强ASA复合材料、碳纤维增强PETG复合材料、玻璃纤维增强ABS树脂复合材料、玻璃纤维增强聚乳酸复合材料、玻璃纤维增强尼龙复合材料、玻璃纤维增强ASA复合材料或玻璃纤维增强PETG复合材料。