【技术实现步骤摘要】
一种基于微流控原理的仿生像素化异质材料的3D打印装置及方法
[0001]本专利技术涉及3D打印
，特别涉及一种基于微流控原理的仿生像素化异质材料的3D打印装置及方法。
技术介绍
[0002]自然界生物善于利用有限的材料实现优越力学特性，而刚柔两种材料合理的空间配置是生物材料常用的强化策略。如贝壳珍珠层是一种天然的有机
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无机层状复合材料，其独特的多尺度、多层次刚柔“砖
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泥”组装结构赋予其优异的强韧机械性能；软木利用刚柔两种异质材料以周期交替的方式(早材和晚材) 组合成复合多孔树干，兼具高的比刚度和比强度的同时，还能降低弹性阶段因局部失稳而发生脆性断裂的风险。因此，开发刚柔耦合非均匀材料一体化成型策略具有深刻的研究意义。
[0003]目前，通过传统成型方式生产刚柔耦合异质材料多采用拼接组装的范式，一体成型的难度较大。而3D打印作为一种高效灵活的成型方式，为刚柔耦合模型的制备提供了实现手段。目前较为成熟的刚柔异质材料成型为多材料喷射打印，其刚柔耦合一体化成型的原理和彩色喷墨打印...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于微流控原理的仿生像素化异质材料的3D打印装置，其特征在于，包括：材料匀速输送系统(1)，其用以控制及调节输送到模块化变通道混流器(2)中材料的挤出速度、挤出量及挤出时间；模块化变通道混流器(2)，其上接材料匀速输送系统(1)，根据需要选择合适的变通道混流器(23)或将多种变通道混流器(23)拼接组装使用，流经变通道混流器(23)的材料被分流、重新整合，从而获得像素化刚柔耦合挤出材料特征；三维运动成型平台(3)，从模块化变通道混流器(2)挤出的具有像素化刚柔耦合特征的材料沉积在成型平台上，成型平台可在X、Y、Z三维空间内运动，实现内含像素化刚柔耦合特征材料的累积成型；计算机软件控制系统(4)，其基于内含像素化刚柔耦合材料特征的三维模型，分解成结构模型和刚柔材料分布模型，选择合适的模块化变通道混流器(2)的同时，规划模块化变通道混流器(2)的旋转运动代码及三维运动成型平台(3)空间移动代码，以及材料匀速输送系统(1)中材料的挤出速度及挤出量。2.如权利要求1所述的一种基于微流控原理的仿生像素化异质材料的3D打印装置，其特征在于，所述材料匀速输送系统(1)包括：软性材料匀速输送系统(11)和刚性材料匀速输送系统(12)；其中，软性材料匀速输送系统(11)和刚性材料匀速输送系统(12)，均包括：材料供应筒(111)，其用以盛放打印材料；材料匀速输送泵(112)，其用以控制材料的输送时间及匀速输送速度；固定支架(113)，其用以固定材料供应筒(111)及材料匀速输送泵(112)；材料输送软管(114)，其一端连接材料供应筒(111)，另一端连接变通道混流器(23)，用以将材料由材料供应筒(111)匀速输送到模块化变通道混流器(2)入口。3.如权利要求1所述的一种基于微流控原理的仿生像素化异质材料的3D打印装置，其特征在于，所述模块化变通道混流器(2)包括：数字化旋转系统(21)，其为实现刚柔耦合材料沿三维运动成型平台(3)X方向及Y方向均匀、精确的像素化分布，材料挤出过程中，数字化旋转系统(21)可带动模块化变通道混流器(2)整体实现顺时针0～90
°
及逆时针0～90
°
的旋转；变通道混流器接头(22)，其用以连接不同类型混流器；变通道混流器(23)，其用以分流及整合刚柔两种材料，实现特定像素化材料分布特征，其中若想实现复杂、高分辨率、精细化、多通道刚柔耦合材料拼接，可将多种类型变通道混流器(23)进行组装拼接；自动更换系统(24)，其用以根据需要自动增减不同类型变通道混流器(23)，实现所需像素化刚柔耦合材料特征。4.如权利要求1所述的一种基于微流控原理的仿生像素化异质材料的3D打印装置，其特征在于，所述三维运动成型平台(3)包括：三维运动成型平台软件系统，其用以控制三维运动成型平台硬件系统在三维空间内的运动；三维运动成型平台硬件系统，其是实现三维运动成型平台(3)的物理基础，可实现模块化变通道混流器(2)挤出像素化特征材料的累积成型。
5.如权利要求1所述的一种基于微流控原理的仿生像素化异质材料的3D打印装置，其特征在于，所述计算机软件控制系统(4)包括：立体成型模块，其控制三维运动成型平台(3)在X
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Y平面及Z轴方向定向、定速运功，实现像素化刚柔耦合材料挤出材料的立体成型，主要用于确定三维模型的外形参数；旋转控制模块，其根据三维模型内预定义的像素化材料分布信息，构筑打印体...
【专利技术属性】
技术研发人员：周雪莉，刘庆萍，任雷，任露泉，李冰倩，吴千，李旺轩，宋正义，田雏榜，刘洪佩，夏浓，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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