[发明专利]一种环状夹心喷嘴、4D打印系统、方法及其产品

说明书

本发明属于4D打印相关技术领域，并公开了一种环状夹心喷嘴、4D打印系统、方法及其产品。该喷嘴包括多个同心圆环，相邻的圆环之间的环状间隙作为出料口，以此形成多个环状的出料口。4D打印系统包括上述所述的喷嘴、速度传感器和控制器，其中，所述速度传感器用于检测所述碰嘴中每个出料口中材料的挤出速度，并将速度反馈给所述控制器；所述控制器根据速度传感器反馈所述挤出速度调节每个出料口的挤出速度，使得每个出料口的挤出速度相同。本发明还公开了相应的打印方法和产品。通过本发明，实现多种材料以相同的速度同时挤出，以此形成多材料的环状夹心结构，该方法适用于上述环状夹心结构的成形，尤其适用于仿神经纤维产品的制备。

技术领域

本发明属于4D打印相关技术领域，更具体地，涉及一种环状夹心喷嘴、4D打印系统、方法及其产品。

背景技术

随着社会的发展和人民日益增长的智能机器人需求，现代科学技术对机器人技术提出了新的挑战。机器人在未来会抛开“钢筋铁骨”工业化刻板映像，向“有血有肉”轻盈灵动的真正意义上的类人“工程生命体”发展。其中传感器是机器人系统种最关键的最主要的器件之一。传感器是机器人获取信息的源头，充当了机器人的眼、耳、口、鼻以及触觉感知作用。而将所有传感器信息汇聚的系统相比来说更为关键，在生物体中，进行信息收集、存储和处理的则是生物的神经系统。因此，类比于生物体，模拟开发出类似的仿神经系统来进行信息收集、存储和处理，能够为构建未来的类人仿生机器人提供核心部件，使类人仿生机器人更加轻盈灵动。

神经系统(nervous system)是机体内对生理功能活动的调节起主导作用的系统，主要由神经组织组成，分为中枢神经系统和周围神经系统两大部分。神经纤维的主要机能是传导神经冲动。各种神经纤维传导的速度不同，大致在每秒3～120米之间。把感受器的神经冲动传到中枢神经系统的，叫传入纤维；把中枢神经系统的冲动传到效应器官的，叫传出纤维。全部由传入纤维组成的纤维束叫感觉神经；全部由传出纤维组成的纤维束叫运动神经；兼有传入和传出两种纤维的纤维束叫混合神经。神经纤维由神经元的轴突或长的树突以及包裹在轴突外的髓鞘构成。而神经元的轴突或树突则被神经元细胞膜分为内外两部分，膜内外处于电势平衡状态，当有神经递质释放改变内外电势差，即形成神经冲动，完成信号传递。

在充分了解了神经纤维的传递机制后，可据此进行仿生神经的设计和制造。依据神经纤维的信号传递机制构成，需要将仿神经纤维设计成环状夹心结构。然而目前来说，对于这种环状夹心结构的多材料3D打印制造来说，仍然具有较大困难。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种环状夹心喷嘴、4D打印系统、方法及其产品，其通过设计环状夹心的喷嘴结构，实现多种材料以相同的速度同时挤出，以此形成多材料的环状夹心结构，该方法适用于上述环状夹心结构的成形，尤其适用于仿神经纤维产品的制备，并且对应的打印系统结构简单，成形方法高效，成形获得的产品精度高。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种环状夹心喷嘴，该喷嘴包括多个同心圆环，相邻的圆环之间的环状间隙作为出料口，以此形成多个环状的出料口。

进一步优选地，相邻的所述同心圆环之间的间距相同，以此使得所述出料口的厚度相同。

进一步优选地，所述喷嘴上设置有多个进料口，与所述出料口一一对应。

按照本发明的另一个方面，提供了一种环状夹心多材料4D打印系统，该4D打印系统包括权上述所述的喷嘴、速度传感器和控制器，其中，

所述速度传感器用于检测所述碰嘴中每个出料口中材料的挤出速度，并将速度反馈给所述控制器；所述控制器根据速度传感器反馈所述挤出速度调节每个出料口的挤出速度，使得每个出料口的挤出速度相同。

进一步优选地，所述喷嘴的每个出料口中设置为不同的材料，以此实现多材料的同时挤出。