【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及打印，具体而言，涉及一种在轨4d打印装置及打印方法。
技术介绍
1、在轨3d打印技术，即匹配空间微重力环境的3d打印技术，因其独特的应用优势引起了广泛关注。
2、相关技术中，在轨3d打印技术打印出的结构缺乏变形能力，难以适应太空制造中可能遇到的多任务和多功能需求。另外，现有的在轨3d打印技术多局限于单一材料或两种胶体态材料打印，在材料及可打印产品的选择上限制较多，无法针对一些复杂太空任务提供较高的适应性及灵活性。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是现有的在轨打印技术无法实现4d打印，且在打印材料及可打印产品的选择上限制较多。
2、为解决上述问题，一方面，本专利技术提供一种在轨4d打印装置，包括打印平台、打印喷头、至少一个固态线材输送机构、至少一个胶体态材料输送机构、加热器、散热器、固化器以及三维运动机构；打印平台用于承接打印喷头输出的融合材料；打印喷头内部设有相互隔离的多个流道，每一所述流道均具有进料口和出料口，多个所述出料口均设于所述打印喷头的输出端且同轴设置；每一所述固态线材输送机构通过一第一送料导管与一所述流道的进料口连接，用于将固态线材输送至对应的所述流道内；每一所述胶体态材料输送机构通过一第二送料导管与一所述流道的进料口连接，用于将胶体态材料输送至对应的所述流道内；加热器设于所述第一送料导管的外侧，用于融化所述第一送料导管内的固态线材；散热器与所述打印喷头连接，用于冷却所述打印喷头输出的融合材料；固化器与所述打印喷头连接，用
3、可选地，所述打印喷头包括依次嵌套设置的多个喷嘴，最内侧的喷嘴以及每相邻的两个喷嘴之间的空间形成多个所述流道。
4、可选地，所述喷嘴包括上部腔体和与所述上部腔体的底端连通的导管，所述上部腔体上设有所述进料口，所述导管的底端开设有所述出料口；设相邻的两个所述喷嘴分别为第一喷嘴和第二喷嘴，所述第一喷嘴的上部腔位于所述第二喷嘴的上部腔体上，所述第一喷嘴的导管穿过所述第二喷嘴的上部腔体并插入所述第二喷嘴的导管内，且所述第一喷嘴的导管底端的出料口与所述第二喷嘴的导管底端的出料口对齐。
5、可选地，所述固态线材输送机构包括卷绕机、固定件以及驱动电机；卷绕机用于固态线材的卷绕存放；固定件设有两个夹持轮，两个所述夹持轮用于将卷绕机引出的固态线材夹持于二者之间；驱动电机与两个所述夹持轮传动连接，用于驱使两个所述夹持轮异向转动以推动固态线材移动。
6、可选地，所述第一送料导管的内径与所述固态线材的直径相适配。
7、可选地，所述胶体态材料输送机构包括材料盒、导向柱、压板以及伸缩推杆；材料盒设有挤出口；导向柱一端伸入所述材料盒内并与所述材料盒固定连接；压板设于所述材料盒内且与所述导向柱滑动连接，所述压板与所述材料盒围合形成用于存放胶体态材料的封闭空间；伸缩推杆与所述压板连接，用于驱使所述压板沿所述导向柱滑动以将所述封闭空间的胶体态材料自所述挤出口挤出。
8、可选地，所述三维运动机构包括x轴运动组件、y轴运动组件以及z轴运动组件，所述x轴运动组件和所述y轴运动组件均与所述打印喷头连接以驱使所述打印喷头在水平面内运动，所述z轴运动组件与所述打印平台连接以驱使所述打印平台升降运动。
9、可选地，打印平台包括下平台、上平台以及调节件；上平台与所述下平台平行间隔设置；调节件设于所述下平台与所述上平台之间，用于调节所述下平台与所述上平台的相对距离。
10、可选地，所述加热器为电加热棒；和/或，所述散热器为散热风扇；和/或，所述固化器为紫外发射器。
11、另一方面，本专利技术还提供一种在轨4d打印方法，应用于上述任一项所述的在轨4d打印装置，该打印方法包括如下步骤：在地面将胶体态材料装载至所述胶体态材料输送机构的材料盒，在地面或在轨条件下将固态线材装载至所述固态线材输送机构的卷绕机；利用计算机辅助软件建立待打印产品的4d打印文件，并导入所述在轨4d打印装置的控制器；当所述在轨4d打印装置运送至空间站后，通过所述控制器(120)控制执行打印程序；控制器根据4d打印文件控制所述在轨4d打印装置完成打印，得到打印产品。
12、本专利技术中的在轨4d打印装置及打印方法，可打印得到具有形状记忆效应的结构件，解决太空中空间站对于部分功能件的需求，提高了太空任务的灵活性和自供给能力。在打印时，固态线材输送机构可将常温下表现为固态的材料输送至第一送料导管内，经加热器加热融化后进入对应的流道并自打印喷头的输出端挤出，胶体态材料输送机构可将常温下表现为胶体态的材料输送至对应的流道并自打印喷头的输出端挤出，打印喷头与打印平台通过三维运动机构实现三维相对运动，使得打印喷头输出的融合材料在打印平台打印成型，散热器及固化器可对打印材料快速固化。
13、该在轨4d打印装置扩展了固态材料的种类选择，相较于传统的仅采用胶体态材料的打印方式，提供了更广泛的材料选择，增加了打印产品的应用范围，增强了打印结构的多样性和功能性；通过多流道且出料口同轴设置的打印喷头设计，可在有限的空间内使用单个喷头打印多种、多类型的材料，实现多种材料的高效切换与精准控制，优化了打印过程的复杂性；通过设置散热器及固化器可实现材料的快速冷却及固化，能够适应太空微重力下的在轨打印环境，避免材料的飘散或流动。
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1.一种在轨4D打印装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的在轨4D打印装置，其特征在于，所述打印喷头(20)包括依次嵌套设置的多个喷嘴(21)，最内侧的喷嘴(21)以及每相邻的两个喷嘴(21)之间的空间形成多个所述流道。
3.根据权利要求2所述的在轨4D打印装置，其特征在于，所述喷嘴(21)包括上部腔体(211)和与所述上部腔体(211)的底端连通的导管(212)，所述上部腔体(211)上设有所述进料口，所述导管(212)的底端开设有所述出料口；
4.根据权利要求1所述的在轨4D打印装置，其特征在于，所述固态线材输送机构(30)包括：
5.根据权利要求4所述的在轨4D打印装置，其特征在于，所述第一送料导管(80)的内径与所述固态线材的直径相适配。
6.根据权利要求1所述的在轨4D打印装置，其特征在于，所述胶体态材料输送机构(40)包括：
7.根据权利要求1所述的在轨4D打印装置，其特征在于，所述三维运动机构(100)包括X轴运动组件、Y轴运动组件以及Z轴运动组件，所述X轴运动组件和所述Y轴运动组件
8.根据权利要求1所述的在轨4D打印装置，其特征在于，打印平台(10)包括：
9.根据权利要求1所述的在轨4D打印装置，其特征在于，
10.一种在轨4D打印方法，应用于如权利要求1-9任一项所述的在轨4D打印装置，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种在轨4d打印装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的在轨4d打印装置，其特征在于，所述打印喷头(20)包括依次嵌套设置的多个喷嘴(21)，最内侧的喷嘴(21)以及每相邻的两个喷嘴(21)之间的空间形成多个所述流道。
3.根据权利要求2所述的在轨4d打印装置，其特征在于，所述喷嘴(21)包括上部腔体(211)和与所述上部腔体(211)的底端连通的导管(212)，所述上部腔体(211)上设有所述进料口，所述导管(212)的底端开设有所述出料口；
4.根据权利要求1所述的在轨4d打印装置，其特征在于，所述固态线材输送机构(30)包括：
5.根据权利要求4所述的在轨4d打印装置，其特征在于，所述第一送料导管(80)的内径与所述固态线材的直径相适...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾成均，冷劲松，刘立武，刘彦菊，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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