[发明专利]一种纤维增强的多喷头水泥浆体3D打印机

权利要求书

1.一种纤维增强的多喷头水泥浆体3D打印机，其特征在于：包括龙门式框架、X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动平台、纤维复合材料喷头、高分子材料喷头、水泥浆体喷头、材料导管、压力泵、用来储存水泥浆体材料的储料池，还包括用于控制X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动平台相互运动以及纤维复合材料喷头、高分子材料喷头、水泥浆体喷头之间相互运动的控制系统一；

所述X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动平台固定在龙门式框架上，所述纤维复合材料喷头、高分子材料喷头、水泥浆体喷头依次并列活动固定在X轴移动机构上，三个喷头的下端处于同一水平面，并由X轴移动机构驱动沿X轴方向水平移动，由Y轴移动机构驱动沿y轴方向水平移动，Z轴移动平台沿竖直方向升降；水泥浆体喷头通过材料导管与储料池相连接，导管上设有压力泵；

所述高分子材料喷头以高分子材料为打印材料，用于打印三维模型轮廓，水泥浆体喷头以水泥浆体为打印原料，用于挤出与三维模型轮廓相等体积空间的水泥浆体，纤维复合材料喷头以连续纤维复合材料为打印材料，用于在水泥表面铺放连续纤维材料；三个喷头的打印过程如下：首先高分子材料喷头打印三维模型的外壳，内部空心无填充，水泥浆体喷头同步往外壳中注入等空间体积的水泥材料，然后纤维复合材料喷头按照规划路径，每隔一层或多层将增强纤维铺放在水泥浆体内部进行性能增强，待外壳打印完毕，所填充的水泥浆体凝固后，通过热熔处理方式，熔化高分子材料外壳，去除外轮廓，得到增强的水泥模型；

所述纤维复合材料喷头包括进料机构、固定在进料机构上的导向管支架、剪切驱动装置、剪切传动机构、刀片支架、剪切刀片、加热装置、传感发射装置、传感接收装置、连接在进料机构下端的支架，以及打印喷头；

所述的进料机构固定在支架上方，由壳体、驱动电机、相互啮合的齿轮，以及金属导向管共同构成，驱动电机用于驱动相互啮合的齿轮把连续纤维材料沿金属导向管推送到打印喷头，所述金属导向管通过所述导向管支架固定，上端邻接相互啮合的齿轮，下端邻接加热装置，所述打印喷头位于加热装置内；

所述剪切驱动装置固定在所述支架的一侧，底部设有电机轴，支架下端设有金属轴，所述电机轴和金属轴位于同一水平面，剪切传动机构一端固定在电机轴上，一端固定在金属轴上，刀片支架固定在金属轴上，并由剪切传动机构带动来转动，刀片支架上设有固定剪切刀片的凹槽，并通过紧定螺钉固定在刀片支架上；

所述加热装置固定在支架下端，并与刀片支架下端相连接，加热装置由加热铝块及内部的加热棒构成，加热铝块内设有一个孔，所述打印喷头位于加热铝块的孔内；

传感发射装置设置在金属导向管末端，传感接收装置位于加热铝块孔内打印喷头旁，传感发射装置与传感接收装置垂直对应。

2.如权利要求1所述的一种纤维增强的多喷头水泥浆体3D打印机，其特征在于：还包括与剪切驱动装置及传感接收装置相连接的控制系统二，当检测到打印路径的跳转点时，控制系统二控制剪切驱动装置驱动剪切刀片运动，完成连续纤维的切断；当传感接收装置的数值变化低于一定阈值时，由控制系统二控制剪切驱动装置驱动剪切刀片移动。

3.如权利要求2所述的一种纤维增强的多喷头水泥浆体3D打印机，其特征在于：所述传感发射装置和传感接收装置为红外传感。

4.如权利要求3所述的一种纤维增强的多喷头水泥浆体3D打印机，其特征在于：金属导向管底端到加热装置的距离为剪切刀片厚度。

5.如权利要求1-4任一权利要求所述的一种纤维增强的多喷头水泥浆体3D打印机，其特征在于：所述水泥浆体喷头为注射器针筒式。