[发明专利]挤出式螺旋编织结构3D打印方法、打印制品及打印装置

说明书

本发明公开了一种挤出式螺旋编织结构的3D打印方法，包括：预先设置一包括料筒、挤出头和驱动装置的挤出式3D螺旋编织结构打印装置，设置所述挤出头可转动地连接于所述料筒；设置所述料筒包含二个以上的输料通道；所述驱动装置可驱动挤出头相对料筒转动；当进行3D打印时，向料筒的各个输料通道中输送不同的材料，并控制挤出头旋转，调节不同材料的输料比例、挤出头的旋转速度和旋转方向三个参数中的一个或二个以上，打印出不同的3D螺旋编织结构制品。本方法打印的制品力学性能相比普通3D打印大大提高，能满足高性能仿生结构材料领域的使用要求，并且本发明的打印方法调节灵活，可根据用户需求设计出丰富的螺旋纹理外观效果。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，尤其涉及挤出式螺旋编织结构3D打印方法、打印制品及打印装置。

背景技术

3D打印，又被称之为增材制造技术，是一种自下而上的逐层制造工艺，其最大的特征是能够制造具有复杂形状的部件。随着多材料3D打印技术的发展和成熟，应用多种材料不再仅限于复杂形状的制造，还能够通过多种材料的组合实现精细结构的制造。

现阶段，在多材料3D打印领域中，基于挤出式的3D打印是最为广泛应用的。基于挤出式的多材料3D打印，可分为两类，一种是多通道多挤出头式，另一种是多通道单挤出头式。其中，多通道多挤出头式是指不同的材料分别通过不同的材料输送通道输送到各自的挤出头上分别挤出，可以实现不同材料的组合打印。而多通道单挤出头式是指不同的材料分别通过不同的材料输送通道输送到同一个挤出头上，可以通过改变不同材料的输送比例实现材料的复合打印（包括梯度打印）。

根据对多种材料混合与否，多通道单挤出头式又可以分为混合式和非混合式。混合式是指通过静态混合（材料通过固定在挤出头内部的螺旋通道进行混合）或者动态混合（搅拌）实现不同材料的混合。非混合式是指保持不同材料进入挤出头时的状态，不对材料进行混合，不同材料之间会存在材料过渡界面。

无论是否对材料进行混合，从挤出头中挤出的线材截面是恒定不变的，也就是说在3D打印过程中最微小的构成单元(对于挤出式打印来说是线条)是不变的。然而这种线条结构的3D打印产品在高性能的仿生结构材料（如肌纤维、骨元及植物纤维素等领域）中，由于强度不足，应用受到限制。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种挤出式螺旋编织结构3D打印方法、打印制品及打印装置，旨在解决现有的挤出设备挤出的线材截面恒定不变、强度不足的问题。

本发明的技术方案如下：

一种挤出式螺旋编织结构的3D打印方法，包括：

预先设置一包括料筒、挤出头和驱动装置的挤出式3D螺旋编织结构打印装置，设置所述挤出头可转动地连接于所述料筒；设置所述料筒包含二个以上的输料通道；所述驱动装置可驱动挤出头相对料筒转动；

当进行3D打印时，向料筒的各个输料通道中输送不同的材料，并控制挤出头旋转，调节不同材料的输料比例、挤出头的旋转速度和旋转方向三个参数中的一个或二个以上，打印出不同的3D螺旋编织结构制品。

所述的挤出式螺旋编织结构的3D打印方法，其中，调节不同材料的输料比例按等体积比例或不等体积比例输入，打印出各种材料体积比相等或不等的3D螺旋编织结构制品。

所述的挤出式螺旋编织结构的3D打印方法，其中，在大于0小于500rpm的转速范围内调节挤出头的旋转速度，在一个作业程序中以不同的速度打印，打印出螺距变化的3D螺旋编织结构制品。

所述的挤出式螺旋编织结构的3D打印方法，其中，在一个作业程序中周期性调节或者非周期性调节挤出头的旋转方向，打印出螺旋方向变化的3D螺旋编织结构制品。