[发明专利]3D打印、双材料3D打印系统及方法

说明书

本发明公开了一种3D打印系统包括：微液滴喷射机构，储水机构，移动支架，分别与微液滴喷射机构和移动支架连接的控制电路，冰点以下的冷室。3D打印方法采用上述3D打印系统实施。双材料3D打印系统包括：上述3D打印系统，还包括：分别与控制电路连接的固化胶挤出机构以及相应的固化装置。双材料3D打印方法包括：3D打印系统构建冰支撑结构；固化胶挤出机构以及相应的固化装置构建固化胶主体结构；采用上述双材料3D打印系统实施。本发明将3D打印构件成型区域降低到冰点以下，并使用微液滴喷射头微量液体喷出，喷出的微液滴迅速结冰，形成以冰为材料的3D打印构件，提高3D打印速度，且支撑材料能够完全清除。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及3D打印、双材料3D打印系统及方法。

背景技术

3D打印(增材制造)领域中需要将材料固化成型。FDM(Fused DepositionModeling，熔融沉积成型)中，首先高温加热丝状或者粉状材料使其达到熔融状态(180-220摄氏度，不同材料所需温度不同)。熔融的材料挤出后在环境中降温固化，堆叠成为目标构件。光固化胶3D打印(包括SLA,Stereolithography与DLP,Digital Light Processing)中利用固化光(经常为紫外光)使光固化胶固化，堆叠成为目标构件。固化条件是3D打印的技术基础。

3D打印采用层堆积的方法实现复杂结构模型制作。加工过程中，每个新增层面都需要堆叠在已有层面上。基于这个原理，“直上直下”型与“上小下大”型构件制造上没有问题，但存在“架空”结构的模型无法直接生成。为了制作这类结构，需要使用临时性的支撑材料，结构制备完成后，再将支撑材料去除。支撑材料有多种类型，最常用的一种是支撑材料与模型材料相同，但支撑材料稀疏制备，模型完成后，再将支撑材料去除。分离过程比较麻烦，接合面不光滑。镂空型结构模型需要处于结构内部的支持物，更加难以去除。当前存在的方案包括支撑部分使用水溶性或该种特异性溶剂的材料，而构件塑性采用不溶于水或者该种溶剂的材料。在构件打印完成后，支撑材料可以用水或者溶剂去除，只保留构件。这个去除过程较为复杂，也存在支撑材料能否完全清除的问题，构件内部支撑材料同样不容易去除。在具体实现中，光控紫外固化剂胶3D打印成型过程中，无论是使用立体光刻(SLA)，还是数字光处理固化(DLP)，构件都是从未固化的紫外胶中“拉出”。这个过程中，只能使用相同材料的局部支持。难以生成复杂结构，内部支撑材料无法去除，外部支撑结构去除后接触点上的不光滑。

发明内容

本发明提供了3D打印、双材料3D打印系统及方法，用以解决上述技术问题。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明第一部分提供了一种3D打印系统，包括：微液滴喷射机构，为所述微液滴喷射机构供水的储水机构，与所述微液滴喷射机构连接的移动支架，分别与所述微液滴喷射机构和移动支架连接的控制电路；还包括：温度在冰点以下的冷室，在3D打印时，所述的微液滴喷射机构部分或全部被置于所述冷室内，由所述控制电路控制移动支架和微液滴喷射机构完成3D打印。

进一步的，所述的微液滴喷射机构包括平行排布的多个微液滴喷射头，所述控制电路控制每一所述微液滴喷射头的开关。

进一步的，所述冷室包括底部及四周包围的冷端面，底部与四周包围的冷端面形成低于冰点的3D打印成型区；或者冷室为冰箱或者冷库。

进一步的，还包括：为所述微液滴喷射机构加热的局部加热装置。

优选的，所述的局部加热装置为加热碳膜。