【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多材料的3d打印和打印机设备，特别是涉及一种多自由度多材料3d打印装置和打印方法。
技术介绍
1、在众多3d打印技术当中，fdm 3d打印是一种最常见的3d打印技术，它是通过将熔融的材料逐层沉积在一起来创建物体的过程。该过程包括从一个丝材(通常称为填充物)卷料中提取材料，将其加热至可流动状态，然后通过一个移动的喷嘴将其逐层沉积在建模平台上，直到构建出所需的物体。fdm打印技术的优点包括相对低廉的成本、易于使用、适用于不同类型的塑料材料以及能够根据用户需求实现个体化的定制等等。fdm技术的发展和应用使其成为许多行业中的重要工具，如制造业、原型制作、教育、医疗保健等。随着技术的不断进步，fdm打印机的精度和打印材料的多样性也在逐步提高，使其更加适用于各种应用领域。
2、常见的fdm 3d打印机包括一个移动的打印头或喷嘴，它可以在三个轴(x、y、z轴)上移动，以便将熔融的材料精确地沉积在构建平台上。精确的机械结构和运动控制系统是实现高精度和高质量3d打印的关键。另外还有双喷头3d打印机，包括分开的双喷头3d打印和合并的双喷头3d打印两种，分开的双喷头具有能够同时打印两个相同或者镜像的物体，打印过程更加灵活等优点，但是系统控制更加复杂，对齐和校准可能比较困难。合并双喷头相比分开的双喷头具有控制简单，转换更容易，但是也存在一些不足，比如不能同时打印，可能会产生干涉等等。
3、为了使打印件具有更好的特性，现在普遍在3d打印中使用了各种复合材料。复合材料是由两种或更多种不同类型的材料组合而成的，以获得合成
4、将五轴打印技术与双喷头打印技术相结合时，由于使用的双喷头连接在一个x轴滑块之上，而不是各自独立的双喷头，如果两个喷头处于同一高度，在打印过程中会有未进行工作的喷头剐蹭到已打印的部分的情况发生。并且在五轴打印过程中，随着打印需求的变化接收平台会进行旋转，此时没有处于打印工作状态的喷头更可能触碰到已打印件，对打印过程产生干涉影响。
技术实现思路
1、为解决以上技术问题，本专利技术提供一种多自由度多材料3d打印装置，可以实现多自由度多材料打印，并且有效解决了双喷头在打印过程产生干涉的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术提供一种多自由度多材料3d打印装置，包括打印头组件，所述打印头组件包括x轴滑动件、第一电机、齿轮、齿轮轴、滚珠丝杠、丝杠固定件、丝杠螺母、喷头固定件、导轨、滑块、喷头固定件、散热片、加热块、喷嘴和纤维剪断机构；所述x轴滑动件用于与驱动机构相连接；所述第一电机设置于所述x轴滑动件上，所述第一电机的输出轴上设置有所述齿轮，所述齿轮与两个所述齿轮轴均啮合；每个所述齿轮轴分别于一所述滚珠丝杠的一端相连接，所述x轴滑动件底部设置有所述丝杠固定件，所述滚珠丝杠的另一端与所述丝杠固定件相连接；所述x轴滑动件上与所述滚珠丝杠相平行的设置有两个所述导轨，每个所述导轨上均滑动的设置有一所述滑块；每个所述滚珠丝杠上均设置有一所述丝杠螺母，每个所述丝杠螺母与一所述喷头固定件相连接；每个所述喷头固定件与一所述所述滑块相连接；所述喷头固定件上沿竖向设置有贯通孔，所述贯通孔下方设置有所述散热片，所述散热片下方设置有所述加热块，所述喷嘴设置于所述加热块底部；所述x轴滑动件的一侧设置有所述纤维剪断机构，所述纤维剪断机构用于将其中一个所述喷嘴上方的纤维复合材料剪断。
4、可选的，所述贯通孔上方设置有喉管。
5、可选的，所述纤维剪断机构包括舵机固定件、舵机、环形内切刀片、剪断固定件、剪切刀片和刀具固定件；所述舵机固定件设置于所述x轴滑动件上，所述舵机设置于所述舵机固定件上；所述舵机的输出端与所述剪切刀片的一端相连接；所述剪断固定件设置于所述喷头固定件顶部，所述环形内切刀片设置于所述剪断固定件上；所述剪切刀片的另一端与所述环形内切刀片相匹配。
6、可选的，所述环形内切刀片位矩形片状结构，所述环形内切刀片的中部设置有通孔，所述通孔与所述喷头固定件上的贯通孔同轴设置。
7、可选的，所述剪断固定件为u型结构，所述剪断固定件的开口端朝向远离所述导轨的一侧，所述环形内切刀片的一侧与所述u型结构的开口端相连接，所述环形内切刀片的另一侧朝向斜上方设置。
8、可选的，所述驱动机构包括机架、x轴组件、y轴组件、z轴组件、u轴组件和v轴组件；所述z轴组件设置于所述机架两侧，所述x轴组件设置于所述机架的立柱上，所述z轴组件用于驱动所述x轴组件沿竖向移动；所述x轴滑动件设置于所述x轴组件上，所述x轴组件用于驱动所述x轴滑动件沿x轴方向移动；所述y轴组件设置于所述机架底部，所述u轴组件设置于所述y轴组件、上，所述y轴组件用于驱动所述u轴组件沿y轴移动；所述v轴组件设置于所述u轴组件上，所述u轴组件用于驱动所述v轴组件沿u轴旋转，所述v轴组件上设置有接收平台，所述接收平台位于所述打印头组件下方。
9、可选的，所述y轴组件包括y轴滑动件，所述y轴滑动件的两侧设置有向上延伸的安装部；所述u轴组件包括u轴旋转件，所述u轴旋转件为u型结构，所述u轴旋转件的两端分别与所述y轴滑动件的所述安装部转动连接；所述v轴旋转平台设置于所述u轴旋转件的中部。
10、可选的，所述齿轮轴和所述滚珠丝杠之间设置有轴承，所述轴承外部的轴承座底部设置有限位器，所述限位器用于限制所述丝杠螺母的最高位置。
11、本专利技术还公开一种基于上述的多自由度多材料3d打印装置的打印方法，包括以下步骤：
12、第一步，打印基体；用第一喷头挤出打印材料，按普通三轴打印方式打印圆环柱的支撑基体部分；
13、第二步，转换喷头；当基体打印完成后，需要换纤维复合材料来打印周边弹簧片部分，此时需要抬高第一喷头，同步降低第二喷头；通过五轴变换，接收平台旋转，其他轴向移动相互配合，使得第二喷头到达合适的打印起点，并开始打印第二部分；
14、第三步，切断纤维复合材料；当第二部分的打印完成后，需要剪断纤维复合材料；此时由系统控制舵机转动，并带动剪切刀片转动，剪断材料；剪断之后剪切刀片处于剪断装置外部，不会影响该喷头的上下移动；
15、第四步，去除残余材料；此时喷头内部仍残留被剪断的部分纤维复合材料，需要在继续加热的情况下，移动喷头和接收平台，通过已经打印好的部分在材料的拉力作用下拉出剩余部分的纤维复合材料，然后手动剪除这部分多余材料；
16、第五步，去除支撑基体；将打印件放入温水当中浸泡，直至支撑基体完全溶于水中，取出打印件然后完成全部打印过程。...
【技术保护点】
1.一种多自由度多材料3D打印装置，其特征在于，包括打印头组件，所述打印头组件包括X轴滑动件、第一电机、齿轮、齿轮轴、滚珠丝杠、丝杠固定件、丝杠螺母、喷头固定件、导轨、滑块、喷头固定件、散热片、加热块、喷嘴和纤维剪断机构；
2.根据权利要求1所述的多自由度多材料3D打印装置，其特征在于，所述贯通孔上方设置有喉管。
3.根据权利要求1所述的多自由度多材料3D打印装置，其特征在于，所述纤维剪断机构包括舵机固定件、舵机、环形内切刀片、剪断固定件、剪切刀片和刀具固定件；所述舵机固定件设置于所述X轴滑动件上，所述舵机设置于所述舵机固定件上；所述舵机的输出端与所述剪切刀片的一端相连接；所述剪断固定件设置于所述喷头固定件顶部，所述环形内切刀片设置于所述剪断固定件上；所述剪切刀片的另一端与所述环形内切刀片相匹配。
4.根据权利要求3所述的多自由度多材料3D打印装置，其特征在于，所述环形内切刀片位矩形片状结构，所述环形内切刀片的中部设置有通孔，所述通孔与所述喷头固定件上的贯通孔同轴设置。
5.根据权利要求4所述的多自由度多材料3D打印装置，其特征在于
6.根据权利要求1所述的多自由度多材料3D打印装置，其特征在于，所述驱动机构包括机架、X轴组件、Y轴组件、Z轴组件、U轴组件和V轴组件；所述Z轴组件设置于所述机架两侧，所述X轴组件设置于所述机架的立柱上，所述Z轴组件用于驱动所述X轴组件沿竖向移动；所述X轴滑动件设置于所述X轴组件上，所述X轴组件用于驱动所述X轴滑动件沿X轴方向移动；所述Y轴组件设置于所述机架底部，所述U轴组件设置于所述Y轴组件、上，所述Y轴组件用于驱动所述U轴组件沿Y轴移动；所述V轴组件设置于所述U轴组件上，所述U轴组件用于驱动所述V轴组件沿U轴旋转，所述V轴组件上设置有接收平台，所述接收平台位于所述打印头组件下方。
7.根据权利要求6所述的多自由度多材料3D打印装置，其特征在于，所述Y轴组件包括Y轴滑动件，所述Y轴滑动件的两侧设置有向上延伸的安装部；所述U轴组件包括U轴旋转件，所述U轴旋转件为U型结构，所述U轴旋转件的两端分别与所述Y轴滑动件的所述安装部转动连接；所述V轴旋转平台设置于所述U轴旋转件的中部。
8.根据权利要求1所述的多自由度多材料3D打印装置，其特征在于，所述齿轮轴和所述滚珠丝杠之间设置有轴承，所述轴承外部的轴承座底部设置有限位器，所述限位器用于限制所述丝杠螺母的最高位置。
9.一种基于权利要求1至8任一项所述的多自由度多材料3D打印装置的打印方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种多自由度多材料3d打印装置，其特征在于，包括打印头组件，所述打印头组件包括x轴滑动件、第一电机、齿轮、齿轮轴、滚珠丝杠、丝杠固定件、丝杠螺母、喷头固定件、导轨、滑块、喷头固定件、散热片、加热块、喷嘴和纤维剪断机构；
2.根据权利要求1所述的多自由度多材料3d打印装置，其特征在于，所述贯通孔上方设置有喉管。
3.根据权利要求1所述的多自由度多材料3d打印装置，其特征在于，所述纤维剪断机构包括舵机固定件、舵机、环形内切刀片、剪断固定件、剪切刀片和刀具固定件；所述舵机固定件设置于所述x轴滑动件上，所述舵机设置于所述舵机固定件上；所述舵机的输出端与所述剪切刀片的一端相连接；所述剪断固定件设置于所述喷头固定件顶部，所述环形内切刀片设置于所述剪断固定件上；所述剪切刀片的另一端与所述环形内切刀片相匹配。
4.根据权利要求3所述的多自由度多材料3d打印装置，其特征在于，所述环形内切刀片位矩形片状结构，所述环形内切刀片的中部设置有通孔，所述通孔与所述喷头固定件上的贯通孔同轴设置。
5.根据权利要求4所述的多自由度多材料3d打印装置，其特征在于，所述剪断固定件为u型结构，所述剪断固定件的开口端朝向远离所述导轨的一侧，所述环形内切刀片的一侧与所述u型结构的开口端相连接，所述环形内切刀片的另一侧朝向斜上方设置。
6.根据权利要求1所...
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