[发明专利]一种直写式打印与热熔沉积式打印结合的打印机及打印方法

说明书

本发明公开了一种直写式打印与热熔沉积式打印结合的打印机及打印方法，该打印机包括热熔沉积打印头、直写打印头、打印头卡具、X轴位移台、Y轴位移台、Z轴位移台和立方体打印机机架；该打印方法包括步骤：1)利用切片软件对3D模型进行切片分层并获取每一层的位置信息和材料信息，材料信息以挤出头代码形式存储到和切片信息相对应的模型数据中；2)利用含材料信息代码的动作路径，指挥X轴位移台、Y轴位移台和Z轴位移台移动，将根据材料信息对应的打印头移动到对应位置；3)根据模型切片和材料信息，通过直写打印头或热熔打印头挤出所需定量打印材料，实现直写式和热熔沉积式联合3D打印。本发明可以实现同时打印多种材料。

技术领域

本发明属于增材制造领域，具体涉及一种直写式打印(DIW)与热熔沉积式打印(FDM)结合的打印机及打印方法。

背景技术

近年来，随着增材制造技术的发展，3D打印技术在金属、陶瓷、聚合物制造方面取得了巨大成功，但是传统的3D打印技术只限于单一材料的打印，对于复合材料的打印已成为3D打印技术法展的趋势。

FDM热熔沉积式3D打印技术是将热塑性线材送入挤出喷头，热熔丝按照打印软件预设的动作路径堆积构造零件。然而FDM打印方式仅限于有限的热塑性打印线材，如PLA、ABS，材料本身力学性能有限，功能特性不足，限制了这种3D打印技术在复合材料的制造中的应用。

DIW直写式3D打印技术是目前3D打印研究领域的前沿技术，具有打印精度范围大，打印用材料性能限制小，适用材料种类多，如导电银胶，硅橡胶，水凝胶等应用前景广泛。打印材料通过直写头挤出，根据软件预设坐标运动，自下而上逐层堆叠构型。

4D打印技术是指通过3D打印机打印可以对声、光、电、热、磁等外界激励产生响应的材料，实现打印零件的自我组装、变形的增材制造技术。形状记忆高分子材料就是一种典型的4D打印材料，但是对形状记忆聚合物进行激励的热源往往来自外加设备，这在工程应用中带来诸多不便。通过3D打印机将导电材料封装在形状记忆材料中进行原位加热，是一种有效的解决方式。相比于传统3D打印技术，一种能同时打印多种差异性质的材料多进程联合式3D打印机更能满足多方面的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直写式打印与热熔沉积式打印结合的打印机及打印方法，该打印方法拓展了传统FDM技术打印材料限制，多打印头的联合得以加工多种复合材料，并通过新型3D打印机导电材料封装在形状记忆高分子中实现原位4D打印技术。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种直写式打印与热熔沉积式打印结合的打印机，包括热熔沉积打印头、直写打印头、打印头卡具、X轴位移台、Y轴位移台、Z轴位移台和立方体打印机机架；其中，

热熔沉积打印头包括进料电机与热熔挤出头，直写打印头包括直写针筒与直写挤出头，且热熔沉积打印头和直写打印头均通过打印头卡具定位安装在X轴位移台的滑块上；

X轴位移台自身电机能够通过螺杆带动滑块从而控制打印机卡具沿X轴方向移动，立方体打印机机架顶面两边对称安装有两个Y轴位移台，X轴位移台的两端分别安装在两个Y轴位移台的滑块上，Y轴位移台自身电机能够通过螺杆带动滑块从而控制X轴位移台沿Y轴方向移动；立方体打印机机架在竖直面安装有Z轴位移台，打印机平台水平安装在Z轴位移台的滑块上，Z轴位移台自身电机能够通过螺杆带动滑块从而打印机平台沿Z轴方向移动。

本发明进一步的改进在于，工作时，直写针筒存放液相打印材料，上端接压力装置将液相打印材料通过直写挤出头挤出。

本发明进一步的改进在于，工作时，进料电机将线材送入热熔挤出头，从热熔挤出头下端挤出打印丝。

一种直写式打印与热熔沉积式打印结合的打印方法，该打印方法基于上述一种直写式打印与热熔沉积式打印结合的打印机，包括以下步骤：