[发明专利]增强相排列可控的复合材料直写成型3D打印方法及装置

权利要求书

1.一种增强相排列可控的复合材料直写成型3D打印装置，其特征在于，包括：

三维运动机构；

浆料输送机构，设置于所述三维运动机构；所述浆料输送机构包括：

料筒，设置于所述三维运动机构并用于装载打印浆料；所述打印浆料为半流体或膏状混合物，包括基体材料、增强相及辅助试剂体系；

加压装置，设置于所述料筒并用于提供挤出打印浆料的推力；

喷嘴旋转机构，设置于所述料筒的底部；

计算机控制系统，分别与所述三维运动机构、所述浆料输送机构和所述喷嘴旋转机构连接，并用于控制所述三维运动机构、所述浆料输送机构和所述喷嘴旋转机构；

所述喷嘴旋转机构包括：

连接件，与所述料筒转动连接；

鲁尔接头，设置于所述连接件；

喷嘴，设置于所述鲁尔接头；

旋转驱动装置，设置于所述三维运动机构并用于驱动所述连接件转动并带动所述喷嘴转动以使所述增强相可沿浆料打印路径呈螺旋状排列且定位可控。

2.根据权利要求1所述的增强相排列可控的复合材料直写成型3D打印装置，其特征在于，所述旋转驱动装置包括：

旋转驱动件，设置于所述三维运动机构；

带轮，设置于所述旋转驱动件的转轴；

同步带，所述同步带的两端分别与所述连接件、所述带轮连接。

3.根据权利要求2所述的增强相排列可控的复合材料直写成型3D打印装置，其特征在于，所述三维运动机构包括：

基座；

滑动组件，设置于所述基座；

电机，设置于所述滑动组件，用于驱动所述滑动组件移动；

固定夹具，设置于所述滑动组件，并与所述料筒及所述旋转驱动件连接。

4.根据权利要求3所述的增强相排列可控的复合材料直写成型3D打印装置，其特征在于，所述滑动组件包括：

X轴滑轨，设置于所述基座；

X轴移动件，设置与所述X轴滑轨；

Z轴滑轨，设置于所述X轴移动件；

Z轴移动件，设置与所述Z轴滑轨；

Y轴滑轨，设置于Z轴移动件；

Y轴移动件，设置与所述Y轴滑轨；

所述Y轴移动件与所述固定夹具连接；或者

所述基座为等边三角形基座，且所述滑动组件包括：

三个竖直滑轨，分别竖直设置于所述等边三角形基座各角；

三个竖直移动件，分别设置于各竖直滑轨；

三个并联臂，一端与各竖直移动件转动连接，另一端与所述固定夹具转动连接，通过三个在竖直方向移动的竖直移动件及所述并联臂的共同作用实现所述固定夹具在三维坐标系内的移动。

5.一种增强相排列可控的复合材料直写成型3D打印方法，采用如权利要求1-4任意一项所述装置进行打印，其特征在于，所述打印方法包括：

提供基体材料、增强相及辅助试剂体系，将所述基体材料、所述增强相与所述辅助试剂体系混合成符合打印要求的半流体或膏状混合物后装入所述料筒；

通过所述喷嘴旋转机构驱动喷嘴转动；

通过所述加压装置对所述料筒中的所述打印浆料加压，使所述打印浆料从所述喷嘴旋转机构中挤出，以使所述增强相可沿浆料打印路径呈螺旋状排列且定位可控。

6.根据权利要求5所述的增强相排列可控的复合材料直写成型3D打印方法，其特征在于，所述打印浆料中基体材料包括：金属材料、陶瓷材料、高分子材料中的至少一种；

所述增强相包括：微观形态为一维短纤维或二维片状形态的金属、氧化物、碳化物、硼化物、氮化物、碳单质及高分子化合物中的至少一种；

所述辅助试剂体系包括：分散剂、表面活性剂、粘结剂、塑性剂、悬浮剂、消泡剂、润滑剂及固化剂中的至少一种。