CN106273497A - 一种多材料复合3d打印机及其工作方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多材料复合3D打印机及其工作方法和应用，包括底座，底座上置有工作台和机架，工作台上置有支撑被打印物体的打印床，机架上至少固定有第一喷头、第二喷头和第三喷头，第一喷头、第二喷头和第三喷头均位于被打印物体上方；第一喷头为多材料主动混合喷头，第二喷头包括微注射器料筒和置于微注射器料筒下部的导电喷嘴，第三喷头至少包括两个熔融沉积喷头，其中一个熔融沉积喷头打印结构材料，另一个熔融沉积喷头打印支撑材料；第一喷头和第二喷头的导电喷嘴均与电源正极连接，打印床与电源负极连接。实现多材料、多尺度复杂结构的一体化制造，结构材料和功能材料一体化打印，突破制约材料、结构、器件一体化制造的技术瓶颈。

Description

一种多材料复合3D打印机及其工作方法和应用

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种多材料复合3D打印机及其工作方法和应用。

背景技术

新一代电子产品(嵌入式电子产品、柔性电子、可穿戴设备、结构电子产品)、新材料(功能梯度材料、复合材料、超材料、智能材料)、新能源、组织工程(组织支架、毛细血管)、物联网RFID、软体机器人、MEMS、航空航天等领域对于多材料、多尺度复杂结构一体化制造有着巨大的需求。例如嵌入式电子产品3D打印就是一种典型的多材料、多尺度3D打印，打印材料包括结构材料(塑料、聚合物、陶瓷、金属等)、导电材料、介电材料(绝缘材料)等多种材料，打印图形的特征尺寸涵盖宏/微/纳多尺度和跨尺度。软体机器人同时结合了刚性和柔性材料，机器人的身体从软逐步过渡到硬，提高了机器人的弹性，降低了刚性的电子元件与身体连接处的应力；并通过一步连续打印多种材料，机器人各部分是一个整体，增加了强度和坚固性。在生物医疗领域要打印一个既包含能随膝盖一起运动的柔软材料，又包含坚硬电子元件的设备，3D打印机应具有如下能力：从柔软材料无缝过渡到坚硬材料，将不同电导率、不同电阻的墨水打印出电路，并能在各种墨水打印材料之间精确切换，而且在执行所有这些任务时不间断，并具有在打印产品过程中整合不同材料和性质的能力，该类产品打印也需要多材料、多尺度3D打印技术。新型助听器也需要通过多材料3D打印以实现硬质内芯而表面覆盖柔软材料，以提高舒适度，避免用户出现不愉快的压疮。此外，组织支架和组织器官的打印对于多材料、多尺度3D打印提出了更高的要求。功能驱动的材料、结构、功能部件一体化设计和制造，3D打印控形、控性的实现也需要多材料、多尺度增材制造技术和装备的强有力支撑。

3D打印技术也正在革新轻质结构、可穿戴设备和柔性电子元器件的生产，但现有的3D打印技术还难以打印多种材料融合在一起的复杂结构。例如，对可穿戴设备的3D打印，3D打印机必须能够从一种柔性材料无缝过渡到另一种刚性材料，其中柔性材料保证可穿戴应用，刚性材料则提供电子元器件。此外，还需要能够用多种不同导电率和电阻率的油墨打印出嵌入式的电子电路，且能在这些不同的材料中做到精确切换。

但是，现有的3D打印大多仅能实现单材料打印，而且难以实现宏/微跨尺度制造。已开发的多材料3D打印机诸如Stratasys公司Objet500Connex33D和J750打印机、Voxel8公司的多材料3D电子打印机、3D Systems公司的多材料复合3D打印机PROJET 5500X等，存在以下的不足：一是打印分辨率还较低，目前难以实现微尺度结构打印，尤其是无法实现宏/微/纳多尺度和跨尺度制造；二是多材料混合基本都采用的是材料被动混合方法，混合效率低，而且不均匀。因此，现有3D打印在多材料、多尺度打印方面存在以下不足和局限性：(1)打印分辨率较低，难以实现微尺度结构打印，尤其是无法实现宏/微/纳多尺度和跨尺度制造；(2)无法实现多材料主动混合；(3)无法实现多材料各组分的精确控制；(4)无法实现多材料间无缝过度(例如从柔软材料无缝过渡到坚硬材料)；(5)难以实现高粘度材料微尺度打印；(6)难以实现三种以上材料的同时打印，尤其是与导电材料的有机集成；(7)难以实现结构材料和功能材料一体化打印；(8)复杂结构多材料、多尺度一体化制造方面目前也无法实现。

为了克服现有3D打印和增材制造在多材料、多尺度3D打印方面的存在的不足和局限性，实现复杂结构多材料、多尺度一体化制造，实现材料、结构、器件一体化制造，将材料、微结构、宏观结构等设计要素与功能需求目标结合，实现机、电一体化制造，结构材料和功能材料一体化打印。满足嵌入式电子、可穿戴设备、软体机器人、柔性电子、新材料、生物医疗、消费电子产品、组织工程、MEMS、4D打印、智能材料与结构等创新产品的开发以及规模化生产的实际需求，迫切需要开发多材料、多尺度3D打印新工艺、新装备和新材料。

发明内容

为了解决现有增材制造技术在多材料、多尺度3D打印方面的技术不足和局限性，实现多材料、多尺度复杂结构一体化制造，多材料的有机集成，提高多材料复杂三维结构宏/微/纳跨尺度和多尺度制造能力，本发明提供一种多材料复合3D打印机，实现多材料、多尺度复杂结构的一体化制造，结构材料和功能材料一体化打印，突破制约材料、结构、器件一体化制造的技术瓶颈。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种多材料复合3D打印机，包括底座，所述底座上置有工作台和机架，所述工作台上置有支撑被打印物体的打印床，所述机架上至少固定有第一喷头、第二喷头和第三喷头，所述第一喷头、第二喷头和第三喷头均位于基材上方；

所述第一喷头为多材料主动混合喷头，所述第二喷头包括微注射器料筒和置于微注射器料筒下部的导电喷嘴，所述第三喷头至少包括两个熔融沉积喷头，其中一个熔融沉积喷头打印结构材料，另一个熔融沉积喷头打印支撑材料；

所述第一喷头和第二喷头的导电喷嘴均与电源正极连接，所述打印床与电源负极连接。

在同一台3D打印设备上集成三种打印喷头：多材料主动混合喷头；压力辅助微注射器喷头；熔融沉积喷头；两种工艺：电流体动力喷射打印(电喷印)和熔融沉积成型(FDM)。结合多材料主动混合喷头和电喷印工艺，实现被打印物体结构基体的多材料和多尺度3D打印，解决多材料主动混合以及多材料各组分的精确调控问题；结合压力辅助微注射器喷头和电喷印工艺实现多种导电材料微/纳尺度图案的低成本制造，解决3D打印制造电路分辨率低和可供打印材料种类少的问题；结合多材料主动混合喷头、熔融沉积喷头和熔融沉积成型工艺实现被打印物体结构基体、绝缘层、封装结构的打印，解决被打印物体大尺寸高效、低成本制造的问题。因此，本发明多材料复合3D打印机通过集成三种喷头和两种打印工艺实现了多材料、多尺度3D打印，结构材料和功能材料多种材料的有机集成，材料、结构、器件的一体化制造。

所述第一喷头用于将单材料或多种材料主动混合后进行打印的喷头，所述第一喷头包括进料室、设置在进料室下端的混料室和设置在混料室下端的喷嘴，所述进料室的侧壁上设置至少一个进料口，混料室中设置用于对多种材料进行搅拌的混合搅拌器；打印材料由进料口进入进料室后，在混料室中通过混合搅拌器进行充分混合。

所述混合搅拌器包括电机、螺旋叶片和端盖，端盖盖合在所述进料室的上端，电机安装在端盖的下端，螺旋叶片安装在电机的下端的混料室内，通过传动轴与电机连接。中部混料室设置的混合搅拌器用于对来自不同进料口的打印材料充分搅拌，混合均匀。

所述第一喷头设置第一进气口，所述第二喷头设置第二进气口，所述第一进气口和第二进气口均与压力管路连接；在第一进气口和第二进气口通入压缩气体，有助于将喷头中的材料喷出。

所述压力管路的工作范围是：0.1-1bar；为第一喷头和第二喷头提供稳定且精确可调的气动压力来驱动流体。

所述第一喷头的进料口的个数不少于2个，每个进料口均与微量注射泵连接。进料口的个数为多个，可以与多种材料的微量注射泵连接，实现多材料的3D打印。

所述第一喷头的打印材料为溶液，包括有机聚合物、无机功能材料、生物材料、纳米粒子、导电材料、石墨烯、碳纳米管或者是含有纳米粒子/纤维的液体复合材料。

所述第二喷头为压力辅助微注射器喷头，第二喷头的打印材料是导电油墨，导电油墨包括导电银浆、纳米银导电墨水、纳米铜导电墨水、碳纳米管导电墨水、液态金属等。

所述第三喷头采用双喷头的熔融沉积喷头，一个喷头打印结构材料，另外一个喷头打印支撑材料。其打印材料包括各种线材，包括ABS、PLA、PVA、PEEK、尼龙、导电线材等。

所述第一喷头和第二喷头的导电喷嘴为金属喷嘴或涂覆导电材料，导电喷嘴的内径为0.1-1000μm。

导电喷嘴可以实现利用高压电场进行电喷印，电喷印具有以下优点：打印液滴直径小，可以实现亚微米级，纳米级的喷印分辨率，可以对物体的微观结构进行打印，进而实现了宏观/微观多尺度结构的打印；打印材料广泛。绝缘或导电性质的液体、有机及无机材料、各种溶液或悬浊液都可以用来打印；喷头不易堵塞。电喷印是使用强电场力将流体从喷嘴拉出，能够克服因为流体粘度太高而喷嘴堵塞的问题；精度高。由于喷嘴与接收基板之间的距离很小，能够减小因为空气扰动等导致的定位误差，精度高，可控性好；此外，电喷印非常适合于复杂和高精度喷印。

所述打印床还设置有电加热装置，所述电加热装置为电加热棒或电加热片；所述打印床具有导电性或者设置导电层；电加热装置可以通过对打印材料进行加热，实现打印材料快速固化。

所述电源采用高压脉冲电源，输出脉冲电压0-8KV连续可调，输出脉冲频率10Hz-3000Hz。

所述第一喷头和第二喷头均固定有紫外固化光源，在所述第一喷头和第二喷头的导电喷嘴附近设置摄像机或者视觉检测模块，监控实际电喷印过程，以及喷印过程图形的对准。固定在第一喷头上的紫外固化光源用于光敏聚合物的固化，固定在第二喷头上的紫外固化光源用于紫外光固化导电油墨的固化。

所述工作台为x-y工作台，所述机架上安装至少一个z向工作台，第一喷头、第二喷头和第三喷头安装在同一或不同z向工作台上；第一喷头、第二喷头和第三喷头沿z向运动，基材随工作台沿x向和y向运动，实现了第一喷头、第二喷头、第三喷头和基材之间的x向、y向和z向的相对运动。

所述机架的下端安装x-y工作台，所述机架上安装至少一个z向工作台，第一喷头、第二喷头和第三喷均安装在同一或不同z向工作台上，实现了第一喷头、第二喷头和第三喷头均的x向、y向和z向运动。

本发明还提供一种多材料复合3D打印机在嵌入式电子产品、可穿戴设备、柔性电子、软体机器人、生物医疗器械、智能材料的3D打印中的应用。

本发明还提供一种多材料复合3D打印机的工作方法，包括以下步骤：

步骤1：利用第一喷头和/或第三喷头打印基础层(底层)和结构层；

步骤2：当需要打印电路时(功能层)，启动第二喷头在结构层之上打印具体的电路(功能层)；

步骤3：若被打印物体为单层结构，直接转到步骤4；若被打印物体为多层结构，重复步骤1和步骤2，直到打印完最后一层结构打印；

步骤4：利用第一喷头和/或第三喷头打印最顶层结构，以及完成最后封装结构的打印。

所述步骤3打印电路时，还可以利用暂停功能，在结构层内嵌入传感器、天线、电池、LED等电子元器件。

对于第一喷头和第三喷头，根据被打印材料性能(粘度、导电性)，通过合理设置喷嘴与打印床的工作距离，施加的电压，施加气体压力，工作台移动速度实现打印分辨率的调节，制作出所需要的纳尺度特征结构、微尺度特征结构、宏尺度特征结构。在高压电场中采用电喷印的方式进行打印，能够实现对被打印特征(物体)微观结构的精确打印，通过调节喷嘴与打印床之间的距离和施加的电压，实现被打印特征(物体)的宏观和微观的多尺度打印，同时在物体表面和内部制造(微观结构)复杂三维微纳结构。

对于第二喷头，根据使用导电油墨的不同，打印完每一层后，需要进行烧结/固化等后处理工艺。

对于第一喷头和第三喷头，打印每一层结构层时，可以第一喷头和第三喷头同时打印，也可以第一喷头、第三喷头分别单独打印。

所述第一喷头和第二喷头，进气压力0.1-1bar；导电喷嘴和打印床之间的电源输出脉冲电压0-8KV，输出脉冲频率10Hz-3000Hz。

本发明的有益效果为：

本发明实现了多材料、多尺度复杂结构一体化制造，材料、结构、器件的一体化制造。

本发明实现多种材料结构、电路、嵌入电子元件的有机集成和一体化打印，结构材料和功能材料一体化打印。解决了多材料、多器件有机集成的问题。

本发明的第一喷头设置有多个进料口，每个进料口均与不同的微量进料泵连接，多种材料进入喷头内后，在搅拌器的作用下充分混合，实现了多材料打印，以及多材料各组分的精确控制；在打印过程改变材料成分和配比，在不停止打印条件下实现柔性材料、刚性材料和电子电路的无缝和精确过渡。为可穿戴设备、嵌入式电子产品、柔性电子、智能结构、软体机器人、无人机等的规模化生产提供一种工业级解决方案。

本发明的第一喷头和第二喷头的喷嘴为导电喷嘴，在高压电场中采用电喷印的方式进行打印，能够实现对被打印零件微观结构的精确打印，通过调节喷嘴与打印床之间的距离和施加的电压，实现了被打印零件的宏观和微观的多尺度打印，同时在物体表面和内部制造(微观结构)复杂三维微纳结构。

本发明实现了多种导电材料、高分辨电路的高效和低成本制造。

本发明的材料兼容性好，即适用于高粘度材料的打印，又适用于低粘度材料的打印；而且能实现聚合物、塑料、导电材料的一体化打印。同时解决了高粘度材料和反应材料(如AB环氧树脂胶)打印的难题，适用于生物材料、金属纳米粒子、陶瓷材料、有机功能材料等各种材料；可以实现液体、纳米材料、导电材料一体化打印；

本发明可以一次制造拥有多种的功能或物理属性的产品，无需多个零件的组装，提高了产品开发效率和可靠性，降低产品成本。

本发明具有成本低、精度高、打印效率高的优势，实现4种以上材料的同时打印。多元材料的任意分布同时打印。

本发明能制造结构功能一体化零件，可以在复合材料和功能梯度材料结构中嵌入传感器、驱动器、电子元器件等功能元件。能够创建采用目前电路制造技术无法实现的自由电子产品。

本发明能够实现现有制造技术和3D打印技术无法制造物体，为创材、创物、创生提供一种重要的使能技术和强有力支撑工具。

附图说明

图1为本发明实施例1的复合3D打印机的结构示意图；

图2为本发明第一喷头的结构示意图；

图3为本发明实施例2的复合3D打印机的结构示意图；

图中，1底座，2 x-y工作台，3打印床，4第一喷头，5第二喷头，6第三喷头，7 z向工作台I，8 z向工作台II，9 z向工作台III，10高压电源，11紫外固化光源，12机架，13压力管路，14定工作台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

如图1所示，多材料复合3D打印机，它包括：底座1、x-y工作台2、打印床3、第一喷头4、第二喷头5、第三喷头6、z向工作台I 7、z向工作台II 8、z向工作台III 9、高压电源10、紫外固化光源11、机架12、压力管路13。其中底座1置于最下方；x-y工作台2置于底座1上；打印床3固定在x-y工作台2上；第一喷头4置于打印床体3正上方，并与z向工作台I 7相连接；z向工作台I 7固定在机架12的横梁1201上；第二喷头5置于打印床3上方，并与z向工作台II 8相连接；z向工作台II 8固定在机架12的横梁1201上；第三喷头6置于打印床3上方，并与z向工作台III 9相连接；z向工作台III 9固定在机架12的横梁1201上；机架12固定在底座1上；第一喷头4设置进气口，进气口与压力管路13相连；第二喷头5设置进气口，进气口与压力管路13相连；第一喷头4最下部导电喷嘴401与打印床3之间设置高压电源5，其中导电喷嘴401与高压电源5的正极连接，打印床3与高压电源5的负极连接。第二喷头5下部的导电喷嘴也与高压电源5的正极连接。紫外固化光源11分别固定在第一喷头4和第二喷头5上。本实施例紫外固化光源11选择UV-LED固化光源。打印床3可以采用台式或托盘式结构。

压力管路13的工作范围是：0.1-1bar。

x-y工作台2为二维精密位移台，实现打印床3在x-y方向的移动，并与第一喷头4、第二喷头5、第三喷头6沿着z向上下运动相配合，完成每一层结构的制造。采用LS-180线性位移台，工作行程150毫米，双向重复定位精度±0.1微米。

z向工作台I 7、z向工作台II 8、z向工作台III 9为一维高精密位移台。采用PI公司的M-501超精密z轴位移台，重复精度0.1微米。z向工作台I7带动第一喷头4沿z向上下运动，z向工作台II8带动第二喷头5沿z向上下运动，z向工作台III9带动第三喷头6沿z向上下运动。

打印床3设置有电加热装置，本实施例中电加热装置为电加热片。打印床3具有导电性或者设置导电层。

高压电源10采用高压脉冲电源，输出脉冲电压0-4KV连续可调，输出脉冲频率10Hz-1000Hz，输出波形为方形。

第二喷头5为压力辅助微注射器喷头，包括微注射器料筒和置于微注射器料筒下部的导电喷嘴，本实施例中打印材料是纳米银导电墨水。

第三喷头6为熔融沉积喷头，采用Ultimaker2 UM2双喷头，1.75mm ABS塑料材料。

在第一喷头4和第二喷头5的导电喷嘴附近设置摄像机或者视觉检测模块，监控实际电喷印过程，以及喷印过程中图形的对准。

图2是本发明的第一喷头4的结构示意图，第一喷头4包括三部分：上部为进料室405，中部为混料室403，下部为导电的喷嘴401。其中进料室405均匀设置4个进料口40501，分别从进料口40501进入第一喷头4的进料室405；中部混料室403设置的混合搅拌器402螺旋叶片40201用于对来自不同进料口40501的打印材料充分搅拌，混合均匀；第一喷头4最下部的喷嘴401为导电喷嘴，本实施例采用中空不锈钢喷嘴，内径0.5微米。

混料室403设置的混合搅拌器402包括端盖40203、步进电机400202、螺旋叶片40201；其中螺旋叶片40201与步进电机40202相连，步进电机40202固定在端盖40203的下端面上，端盖40203固定在第一喷头4的进料室405的上端。

本实施例打印材料选用4种材料，分别通过第一喷头4设置的进料口40501进入喷头I4的进料室405。打印材料可以分别通过精密微量注射泵向第一喷头4的进料室405供料。采用特氟龙软管将精密微量注射泵与进料口相连。

本发明适用于新一代电子产品(嵌入式电子产品、柔性电子、可穿戴设备、结构电子产品)、新材料(功能梯度材料、复合材料、超材料、智能材料)、新能源、组织工程(组织支架、毛细血管)、物联网RFID、软体机器人、MEMS、航空航天、国防军事等领域，尤其适合嵌入式电子产品、可穿戴设备、柔性电子、智能材料与结构、生物医疗器械、复合材料、航天、军工等领域。

实施例2：

多材料复合3D打印机的工作方法，包括以下步骤：

步骤1：利用第一喷头4和/或第三喷头6打印基础层(底层)和结构层；

步骤2：当需要打印电路(功能层)，启动第二喷头5在结构层之上打印具体的电路(功能层)；

步骤3：如果被打印物体为单层结构，直接转到步骤4；如果是多层结构，重复执行步骤1和步骤2直到打印完最后一层电路打印；

步骤4：利用第一喷头4和/或第三喷头6打印最顶层结构，以及完成最后封装结构的打印。

所述步骤3打印电路时，还可以利用暂停功能，嵌入传感器、天线、电池、LED等电子元器件。

对于第二喷头5，根据使用导电油墨的不同，打印完每一层后，需要进行烧结/固化等后处理工艺。

对于第一喷头4和第三喷头6，打印每一层结构层时，第一喷头4、第三喷头6分别单独打印。

所述第一喷头4和第二喷头5，进气压力0.1-1bar；导电喷嘴和打印床之间的电源输出脉冲电压0-8KV，输出脉冲频率10Hz-3000Hz

实施例3：

如图3所示，多材料复合3D打印机，它包括：底座1、x-y工作台2、打印床3、第一喷头4、第二喷头5、第三喷头6、z向工作台I 7、z向工作台II 8、z向工作台III 9、高压电源10、紫外固化光源11、机架12、压力管路13、定工作台14。其中底座1置于最下方；x-y工作台2置于底座1上；打印床3固定在定工作台14上；定工作台14置于底座1上；第一喷头4置于打印床3正上方，并与z向工作台I 7相连接；z向工作台I 7固定在机架12的横梁1201上；第二喷头5置于打印床3上方，并与z向工作台II 8相连接；z向工作台II 8固定在机架12的横梁1201上；第三喷头6置于打印床3上方，并与z向工作台III 9相连接；z向工作台III 9固定在机架12的横梁1201上；机架12固定在底座1上；机架12固定在x-y工作台2上。

x-y工作台2为二维精密位移台，实现机架12在x-y方向的移动，第一喷头4、第二喷头5、第三喷头6沿着z向上下运动相配合，完成每一层结构的制造。采用LS-180线性位移台，工作行程150毫米，双向重复定位精度±0.1微米。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种多材料复合3D打印机，其特征是，包括底座，所述底座上置有工作台和机架，所述工作台上置有支撑被打印物体的打印床，所述机架上至少固定有第一喷头、第二喷头和第三喷头，所述第一喷头、第二喷头和第三喷头均位于基材上方；

所述第一喷头为多材料主动混合喷头，所述第二喷头包括微注射器料筒和置于微注射器料筒下部的导电喷嘴，所述第三喷头至少包括两个熔融沉积喷头，其中一个熔融沉积喷头打印结构材料，另一个熔融沉积喷头打印支撑材料；

所述第一喷头和第二喷头的导电喷嘴均与电源正极连接，所述打印床与电源负极连接。

2.如权利要求1所述的多材料复合3D打印机，其特征是，所述第一喷头设置第一进气口，所述第二喷头设置第二进气口，所述第一进气口和第二进气口均与压力管路连接。

3.如权利要求1或2所述的多材料复合3D打印机，其特征是，所述第一喷头和第二喷头的导电喷嘴为金属喷嘴或涂覆导电材料，导电喷嘴的内径为0.1-1000μm。

4.如权利要求1所述的多材料复合3D打印机，其特征是，所述打印床还设置有电加热装置，所述电加热装置为电加热棒或电加热片；所述打印床具有导电性或者设置导电层。

5.如权利要求1或2所述的多材料复合3D打印机，其特征是，所述第一喷头和第二喷头均固定有紫外固化光源，在所述第一喷头和第二喷头的导电喷嘴附近设置摄像机或者视觉检测模块，监控实际电喷印过程，以及喷印过程图形的对准。

6.如权利要求1所述的多材料复合3D打印机，其特征是，所述工作台为x-y工作台，所述机架上安装至少一个z向工作台，第一喷头、第二喷头和第三喷头安装在同一或不同z向工作台上；第一喷头、第二喷头和第三喷头沿z向运动，基材随工作台沿x向和y向运动，实现了第一喷头、第二喷头、第三喷头和基材之间的x向、y向和z向的相对运动。

7.如权利要求1所述的多材料复合3D打印机，其特征是，所述机架的下端安装x-y工作台，所述机架上安装至少一个z向工作台，第一喷头、第二喷头和第三喷均安装在同一或不同z向工作台上，实现了第一喷头、第二喷头和第三喷头均的x向、y向和z向运动。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的多材料复合3D打印机在嵌入式电子产品、可穿戴设备、柔性电子、软体机器人、生物医疗器械、智能材料的3D打印中的应用。

9.一种如权利要求1-7任一项所述的多材料复合3D打印机的工作方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1：利用第一喷头和/或第三喷头打印基础层和结构层；

步骤2：当需要打印电路时，启动第二喷头在结构层之上打印具体的电路；

步骤3：若被打印物体为单层结构，直接转到步骤4；若被打印物体为多层结构，重复步骤1和步骤2，直到打印完最后一层结构打印；

步骤4：利用第一喷头和/或第三喷头打印最顶层结构，以及完成最后封装结构的打印。

10.如权利要求9所述的多材料复合3D打印机的工作方法，其特征是，所述步骤3打印电路时，还可以在结构层内嵌入电子元器件；第一喷头和第二喷头的导电喷嘴和打印床之间的电源输出脉冲电压0-8KV，输出脉冲频率10Hz-3000Hz。