CN111283999B - 多点喷射干式沉淀的3d打印方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及增材制造技术领域，具体涉及一种多点喷射干式沉淀的3D打印方法。本申请所述打印方法采用至少设有两组喷头的3D打印设备，所述喷头具备独立的供料系统，可喷射出不同的反应物，各喷头向同一位置上喷射多种反应物，发生反应得到沉淀物和副产物，所述沉淀物沉积得到单层的沉积层，然后通过辅助装置除去副产物和其他多余物质，从而得到干燥和固定组分的单层沉积层，通过上述过程的重复可以制得最终的打印体。本申请所述方法可以制得常规增材制造技术难以制得的特定材料的打印体，另外，本申请所述打印方法相比于湿法打印的沉积造型方法，通过本申请所述方法制得的打印体的沉积层之间不会存在积液，其制品的质量更好，使用寿命更长。

Description

多点喷射干式沉淀的3D打印方法

技术领域

本申请涉及增材制造技术领域，具体涉及一种多点喷射干式沉淀的3D打印方法。

背景技术

增材制造技术又称3D打印技术，其出现于二十世纪末，随着技术不断发展，3D打印技术在机械、建筑，工业、医学器材等领域发挥着重要作用，另外，3D打印技术也是我国重点关注并扶持的高新技术，因此发展3D打印技术具有十分广阔的应用前景。

现有技术中，3D打印技术主要有熔融沉积式、光聚合式、烧结式、层压粘结式等不同的打印成型方式。上述成型方式可适用的原材料种类较少，一般只能对特定树脂或金属进行加工成型，对于部分无机非金属材料来说，难以通过上述方式成型。现有技术中，有一种通过沉淀积层造型的新型3D打印方式，可以打印多种无机非金属材料，然而现有的沉淀积层造型技术采用湿式打印模式，即反应环境为液相环境，通过单喷头向液相中喷射反应物形成沉淀物，通过控制喷头的移动，即可形成具备一定厚度和特定形状的沉积层，最后通过多个沉积层积层造型即可得到最终产物。该方式较为简单，但是由于整个过程是在液相中进行所以沉积层不易干燥，各沉积层之间必然存在积液，这一定程度上影响了产品的品质，另外在湿式打印时，反应物和沉淀物容易向溶液中扩散，这会导致打印精度的下降。

发明内容

为解决上述问题，本申请提供了一种多点喷射干式沉积的3D打印方法，所述多点喷射指的是至少采用两种喷头喷射不同的反应物的喷射方式，所述干式沉积指的是反应环境为非液相的，并且各沉积层之间没有积液的反应沉积方式。具体的，本申请所述打印方法采用至少设有两个喷头的3D打印设备，所述打印设备设有工作台；各喷头分别设有独立的供料系统；所述喷头至少在平面内移动，所述工作台至少在垂直平面方向移动；或者是所述工作台固定，所述喷头在三维方向复合移动；所述打印方法步骤如下：

步骤一：切片建模，并设定喷头或喷头和工作台的动作与移动路径；

步骤二：向至少两个喷头的独立供料系统中分别加入不同的反应物；

步骤三：多个喷头沿预设路径移动并同时向同一位置喷射反应物，其中喷射位置在打印设备的工作台或上一层沉积层上，所述反应物生成沉淀物或沉淀物和副产物，所述沉淀物形成沉积层；

步骤四：通过加热装置和/或吹水装置和/或负压吸引装置除去副产物和其他多余物质；

步骤五：工作台下移一个沉积层厚度的高度或者喷头上移一个沉积层厚度的高度；

步骤六：重复步骤三、步骤四和步骤五直至成型完成，

各反应物反应生成至少一种沉淀。

可选的，所述反应物为液体、气体、气溶胶或液溶胶；成型环境温度与湿度与反应物和生成物相匹配，此处所述的“相匹配”指的是成形环境的温度和湿度有利于诸如反应物中的溶剂、液体生成物等不需要物质的除去，比如当溶剂为水，生成物也包括水时，为了便于除去水，可以设置成形环境温度不低于80摄氏度，相对湿度不高于30％，在这种条件下，可以加快除去水的速度，当然当溶剂或生成物为其他物质时，可以根据其性质设置相匹配的成型理化环境，以加速除去该物质的速度。

可选的，考虑到喷射效果，即考虑到打印精度，所述束状喷雾的成型半径不超过0.4mm；各喷头之间的喷射夹角为60°～120°。

可选的，任一喷头的供料系统中加入有催化剂和/或改性剂和/或着色剂。

可选的，根据不同需求，所述改性剂为增强剂、生物相容剂、粘结剂、抗氧剂、致孔剂的一种或组合。

可选的，作为一种优选反应体系设计，所述反应物发生中和反应，生成沉淀物和副产物，所述副产物为水，该反应体系的优势在于反应速度快并且副产物为水，容易去除。

可选的，步骤四中，所述加热装置为激光加热装置，所述副产物和溶剂在激光定点照射下蒸发为气体。

可选的，在上述基础上，所述打印设备设有封闭式成型室，所述负压吸引装置将副产物气体抽出，以确保成型室的温湿度条件。

可选的，在上述基础上，所述激光加热装置定点加热走行路径与喷头喷射位置走行路径一致并相对喷头喷射位置移动延后1.2～2秒。

可选的，在上述基础上，当存在不易加热蒸发的盐类物质时，所述打印设备设有吹水装置，所述吹水装置设有吹水细管，所述吹水细管的吹水位置的移动路径与喷头喷射位置的移动路径一致，所述吹水位置位于喷射位置和定点加热位置之间；所述吹水细管将沉积层上的液体吹送到沉积层以外，通过该方式可以将一些盐溶液副产物除去。

本申请所述多点喷射干式沉积的3D打印方法采用至少设有两组喷头的3D打印设备，所述喷头具备独立的供料系统，可喷射出不同的反应物，各喷头向同一位置上喷射多种反应物，发生反应得到沉淀物和副产物，所述沉淀物沉积得到单层的沉积层，然后通过加热装置和/或吹水装置和/或负压吸引装置除去副产物和其他多余物质，从而得到干燥和固定组分的单层沉积层，通过上述过程的重复可以制得最终的3D打印体。本申请所述方法选用常见的化学制品作为反应物，可以制得常规增材制造技术难以制得的特定材料的打印体，大幅拓宽了增材制造技术的应用范围。另外，本申请所述打印方法相比于湿法打印的沉积造型方法，通过本申请所述方法制得的打印体的沉积层之间不会存在积液，其制品的质量和结构稳定性更好，使用寿命更长。

附图说明

图1为本申请所述打印方法的流程简图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。

本申请提供了一种新的多点喷射干式沉淀的3D打印方法，其作用原理是采用多喷头式3D打印设备，将不同反应物通过不同喷头喷射到同一指定位置，该位置所在的表面我们称之为工作面，在工作面的指定位置上，各反应物之间发生反应，生成沉淀物或者沉淀物和副产物，沉淀物在工作面上沉积形成沉积层，所述沉淀物为我们用来构造打印体的基体材料。喷头沿预设路径匀速移动，即可在工作面上打印出具备均匀厚度和一定形状的单层沉积层，某沉积层成型后，其顶面成为工作面，喷头可在该工作面上继续打印新的沉积层，通过上述步骤的不断重复即可得到完整的3D打印体。

需要注意的是，本申请所述打印方法采用可打印水溶性耗材的打印设备，另外特殊的是：所述打印设备需设有至少两个喷头，该喷头可以是独立运行，也可以是同步运行。另外重要的是各喷头分别设有独立的供料系统，即各喷头所喷射的反应物是不同的，需要说明的是，此处的独立供料系统可以是每个喷头配备单独的储料结构与管路结构；也可以是设备设有多个储料结构，喷头可连通任意储料结构，各喷头可以连通不同或相同的储料结构，这样设置的好处是：无需为每个喷头的储料结构单独配置反应物，而可以通过流量控制得到预设组分的反应物，显然后者可以明显节约工作量，在该设置下，我们只需要在各储料结构中加入足量的原料即可，在计算机控制下，可以自动配置所需反应物而不需要额外的对反应物进行配置。另外，针对3D打印技术的常规打印方式，所述打印设备设有工作台，所述工作台为打印体所在的平台，其顶面为第一层沉积层的工作面，为了能够在某一层沉积层打印完成后，喷头可以该沉积层上继续打印，即喷头和沉积层可以做垂直工作面方向的相对运动，可以是所述喷头至少在平面内移动，所述工作台至少在垂直平面方向移动，或者可以是所述工作台固定，所述喷头在三维方向复合移动，其中，上述平面指与沉积层平行的某平面；上述限定只是为了说明其工作方式，因为实际上，现有打印设备的喷头、工作台以及其他组件有多种移动方式，在之后也可能存在其它新型改进，本申请所述打印方法并不涉及对此类移动方式的探讨，其只需满足前述要求即可，此处只是说明实施本申请所述打印方法而对设备的基本要求。

如图1所示，采用上述技术特征的打印设备，本申请所述多点喷射干式沉淀的3D打印方法的步骤如下所示：

步骤一：切片建模，并设定喷头或喷头和工作台的动作与移动路径，具体可通过Pro/Engineer、Solidworks、Unigraphics NX等软件进行3D建模，并导出为.stl或.obj格式，最后导入到打印设备的计算机中进行工作路径预设；

步骤二：向至少两个喷头的独立供料系统中分别加入不同的反应物，由于是使用不同反应物反应生成构建打印体的方式，因此，本申请所述方法必须采用至少两个喷头分别喷射两种不同的反应物，此处要说明的是：所述反应物可以是液体、气体、气溶胶或液溶胶的一种或多种，或者也可以是其他可以通过喷头喷射，并且其形态可以保证其具有较大的反应面积以快速地生成沉淀，另外，此处所述的朝同一位置喷射指：喷头喷出束状喷雾，各喷头喷出束状喷雾的中轴线汇聚到工作面的同一点，当需要打印较高精度的打印体时，为保证打印成型效果，所述束状喷雾的成型半径不超过0.4mm，若是打印精度要求不高，也可以采用成型半径较大的喷头；

步骤三：多个喷头沿预设路径移动并同时向同一位置喷射反应物，其中喷射位置在打印设备的工作台或上一层沉积层上，所述反应物生成沉淀物或沉淀物和副产物，所述沉淀物形成沉积层，各反应物反应生成至少一种沉淀，需要说明的是，在多个喷头的喷射过程中，各喷头之间的夹角应在适宜范围内，过大的夹角会导致大量反应物喷射到周边位置，影响多余物质的除去，同时其夹角也不宜过小，除了考虑到喷头之间的位置干涉外，过小的喷射夹角可能会造成对上一层沉积层的破坏，作为优选的，较为适宜的角度范围是各喷头之间的喷射夹角为60°～120°；

步骤四：通过加热装置和/或吹水装置和/或负压吸引装置除去副产物和其他多余物质，考虑到除去副产物的难度，优选采用副产物为气体或较低沸点的液体的反应体系，另外，此处的多余物质指的是搭载反应物的溶剂、多余的反应物等物质；

步骤五：工作台下移一个沉积层厚度的高度或者喷头上移一个沉积层厚度的高度，此处的移动方式取决于选择的打印设备的打印方式；

步骤六：重复步骤三、步骤四和步骤五直至成型完成。

另外需要说明的是，所述沉淀物构成了打印的基体材料，因此在设计打印材料、反应物时，应当综合考虑到反应速率、反应物的物质形态、副产物的除去难度、沉淀物的理化性质等因素，以达到最优化的打印效果。

考虑到反应物中存在溶剂且副产物可能为液体，比如水，为了能够快速地将液体除去，作为优选的，所述成型环境温度不低于80℃，相对湿度不超过30％，该种条件在现有设备上可以很容易地实现，在该条件下液体能够较快地蒸发，并通过负压吸引装置排出环境，另外，若采用其他液体溶剂，或者有其他液体或易挥发固体生成，也可设置与之相匹配的成形环境，以加速除去该物质的速度。另外，如果选用了一些生成难以快速蒸发的液体副产物时，可以选用定点加热装置和/或吹水装置除去副产物，所述定点加热装置优选为激光加热装置，采用该设置时，所述激光加热装置定点加热走行路径与喷头喷射位置走行路径一致并相对喷头喷射位置移动延后1.2～2秒；所述吹水装置在打印室外部设有储气罐，在打印室内部设有连通储气罐的吹水细管，通过该吹水细管可以吹去沉积层上的液体。选用该类装置时，所述沉淀物应当耐受高温或结构紧致，即激光加热副产物的温度低于沉淀物的耐受温度，该耐受温度指的是沉淀物在该温度以下不会发生分解、反应或晶格结构发生变化使沉积层坍塌，或者所述沉淀物结构紧致，可以经受吹水细管的高速气流，在高速气流中不会发生坍塌。综上，在实施本申请所述多点喷射干式沉淀的3D打印方法时，对反应体系的设计尤为重要，其决定了实施本打印方法的难度和打印效果。实施该类方法的设备可以由可打印水溶性耗材的打印设备与激光熔融选区打印设备组合得到，另外，在上述设备的基础上外加吹水装置和负压吸引装置是一种容易实现的实施方式，本申请不涉及对此类机械的设计，此处不再赘述。

另外，综合考虑到反应物的反应速率、沉淀物的结构强度或者功能用途等因素，在任一喷头的供料系统中可以加入催化剂和/或改性剂和/或着色剂，所述催化剂、改性剂和着色剂可以单独采用储料结构加入，即单独使用某喷头喷出，也可以加入到某一反应物的供料系统中一同加入，即与某反应物混合到一起，并通过喷头喷出；其中：为了增强打印体的强度，所述改性剂可以是增强剂；为了打印某种医用器械或人体仿生组织，所述改性剂可以是生物相容剂；为了增强打印体各沉积层之间的连接效果，所述改性剂可以是粘结剂；为了提升抗氧化能力，所述改性剂可以是抗氧剂；为了得到较低密度的打印体，所述改性剂可以是致孔剂；或者还可以是其他类型的改性剂，根据不同需求，可选用不同的改性剂或改性剂组合。

本申请所述多点喷射干式沉积的3D打印方法采用至少设有两组喷头的3D打印设备，所述喷头具备独立的供料系统，可喷射出不同的反应物，各喷头向同一位置上喷射多种反应物，发生反应得到沉淀物和副产物，所述沉淀物沉积得到单层的沉积层，然后通过加热装置和/或吹水装置和/或负压吸引装置除去副产物和其他多余物质，从而得到干燥和固定组分的单层沉积层，通过上述过程的重复可以制得最终的3D打印体。本申请所述方法选用常见的化学制品作为反应物，可以制得常规增材制造技术难以制得的特定材料的打印体，大幅拓宽了增材制造技术的应用范围。另外，本申请所述打印方法相比于湿法打印的沉积造型方法，通过本申请所述方法制得的打印体的沉积层之间不会存在积液，其制品的质量更好，使用寿命更长。

下面通过实施例说明本申请所述打印方法的几种具体实施形式。

实施例1

本实施例采用3D打印设备为双喷头3D打印机，所述喷头为同步运行设置，其可以同步地在X、Y、Z三维方向移动，其中单个喷头连通有单独的储料结构；所述打印设备设有密闭打印室，内部设有控温控湿装置，其底部为工作台，所述工作台为固定设置，密闭打印室内部还设置有激光加热装置和负压吸引装置，所述激光加热装置的激光定点加热走行路径受计算机控制，具体的，其定点加热走行路径与喷头喷射位置的走行路径一致并相对喷头喷射位置移动延后1.2～2秒，即喷头在移动过程中不断喷射反应物，所述反应物在喷射位置反应生成沉淀物，在反应生成沉淀物1.2～2秒后，激光定点加热装置的定点加热位置移动到上述喷射位置，通过激光定点加热，副产物和多余溶剂被快速蒸发为气体并通过负压吸引装置抽出。

本实施例所述方法涉及到两个喷头，分别为喷头一和喷头二，所述喷头一的储料结构中设置第一反应物，具体为氢氧化钙乳液，其中，氢氧化钙乳液的含量为15％；所述喷头二的储料结构中设置第二反应物，具体是储料结构连通高纯度二氧化碳储罐，所述第二反应物为二氧化碳气体。

通过以下步骤制得本实施例中所述打印体：

步骤一：切片建模，导入到打印设备的计算机中，根据建模数据，打印设备计算机生成喷头和激光定点加热位置的动作与移动路径，由于喷头一和喷头二为同步移动，因此不需要对每个喷头进行路径设置；另外，设定数据：激光功率为30W，加热半径为0.1mm，另外设定喷头和激光定点加热装置的移动速度为1200mm/min，激光定点加热装置相对喷头喷射位置的移动延后1秒；

步骤二：配置第一反应物，向喷头一的储料结构加入第一反应物，所述第一反应物为氢氧化钙乳液，其储料结构中对乳液保持搅动，确保氢氧化钙乳液均匀不会分层，所述喷头二的储料结构连通高纯度二氧化碳储罐，并由稳压装置保持恒定的输出气压；

步骤三：采用控温控湿装置控制密闭打印室温度为80摄氏度，相对湿度为30％；喷头一和喷头二沿预设路径移动并同时向同一位置喷射反应物，其中喷射位置在工作面上，此时，第一反应物和第二反应物快速反应生成沉淀物和副产物，所述沉淀物为碳酸钙，所述副产物为水，所述沉淀物形成沉积层；

步骤四：通过激光定点加热装置加热喷射位置，蒸发副产物水和多余的氢氧化钙乳液中的水分，蒸发后的水蒸气由负压吸引装置排出；

步骤五：喷头上移一个沉积层厚度的高度，以准备下一层沉积层的打印；

步骤六：重复步骤三、步骤四和步骤五直至成型完成。

通过上述步骤制得本实施例所述打印体，本实施例采用了酸碱中和反应体系得到沉淀物和副产物，其中所述副产物为水，采用中和反应的反应体系具有如下优点：

1)反应物为常见的酸溶液和碱溶液，原料成本低，容易获得，并且通过不同酸碱物质的搭配可以制得多种材料的打印体；

2)副产物和溶剂为水，可以方便地通过高温干燥环境、激光加热装置和负压吸引装置去除。

实施例2

本实施例采用打印设备在实施例1所述打印设备的基础上，其还设置有吹水装置，所述吹水装置外接有氮气或者氩气罐，内部设有吹水细管，所述吹水细管的吹水位置移动路径与喷头喷射位置的移动路径一致，并设置于喷头喷射位置与激光加热装置的定点加热位置之间，具体的，所述吹水细管与喷头固定连接，并与喷头保持同步运动，所述吹水细管喷出气流将沉积层的液体吹送到沉积层以外。除上述区别外，本实施例所述打印设备其余设置与实施例1相同。

本实施例所述方法涉及到两个喷头，分别为喷头一和喷头二，所述喷头一的储料结构中设置第一反应物，具体为氯化钙溶液，氯化钙的质量浓度不低于30％；所述喷头二的储料结构中设置第二反应物，所述第二反应物为磷酸钠和碳酸钠的混合溶液，所述混合溶液的质量分数不低于50％，所述磷酸钠与碳酸钠的物质的量之比为17:2。

通过以下步骤制得本实施例所述打印体：

步骤一：切片建模，导入到打印设备的计算机中，根据建模数据，打印设备计算机生成喷头和激光定点加热位置的动作与移动路径，由于喷头一和喷头二为同步移动，因此不需要对每个喷头进行路径设置；另外，设定数据：激光功率为30W，加热半径为0.1mm，吹水装置的气流速度为2～3m/s，气流半径为0.5～1mm，另外设定喷头、吹水细管和激光定点加热装置的移动速度为1200mm/min，所述吹水细管的吹水位置位于喷头喷射位置和激光定点加热位置之间，具体的，吹水细管的吹水位置相对喷头喷射位置的移动延后0.6～1秒，激光定点加热装置的定点加热位置的移动相对吹水位置移动延后0.6～1秒；

步骤二：配置反应物，向喷头一、喷头二的储料结构分别加入第一反应物和第二反应物备用；

步骤三：采用控温控湿装置控制密闭打印室温度为80摄氏度，相对湿度为30％；喷头一和喷头二沿预设路径移动并同时向同一位置喷射反应物，其中喷射位置在工作面上，此时，第一反应物和第二反应物快速反应生成沉淀物和副产物，所述沉淀物为碳酸钙和磷酸钙的组合物，所述副产物为氯化钠溶液，所述沉淀物形成沉积层；

步骤四：通过吹水细管将喷射位置处的氯化钠溶液和剩余反应物吹送到工作面以外，再通过激光定点加热装置加热喷射位置处的剩余少量液体，蒸发液体中的水分，蒸发后的水蒸气由负压吸引装置排出；

步骤五：喷头上移一个沉积层厚度的高度，以准备下一层沉积层的打印；

步骤六：重复步骤三、步骤四和步骤五直至成型完成。

通过上述步骤制得本实施例所述打印体，本实施例采用了常见盐溶液的复分解反应体系得到沉淀物和副产物，其中所述副产物为氯化钠，采用盐溶液复分解反应的反应体系具有如下优点：

1)反应物为常见的盐溶液，原料成本低，容易获得，相比于实施例1，

其原料化学性质更加稳定，基本不会腐蚀损坏设备；

2)盐溶液种类更加多样，反应体系的多样性优于实施例1，可以根据打印体的材料选择最为适宜的反应体系。

然而，相对于实施例1，由于本实施例中产生了氯化钠溶液，直接加热水会导致氯化钠结晶析出并分散到沉积层中，影响了沉积层的组分和结构稳定，因此必须采用吹水装置将绝大部分氯化钠溶液从沉积层上吹走。考虑到沉积层的沉积速度和结构稳定性，导致所述吹水装置的气流速度、吹水延迟时间等工艺参数设置较为复杂，并且通过上述设置也无法完全除去氯化钠；显然，本实施例所述实施方式的整体实施难度明显大于实施例1，且实施效果不如实施例1，因此在可选的情况下，采用中和反应的反应体系是优选实施方式。

实施例3

本实施例采用3D打印设备与实施例2完全相同。

本实施例所述方法涉及到两个喷头，分别为喷头一和喷头二，所述喷头一的储料结构中设置第一反应物，具体为适宜浓度的银氨溶液，由于银氨溶液中往往还含有硝酸钠等杂质，在本实施所述方法中，需要在反应沉积后使用吹水装置将此类杂质除去；所述喷头二的储料结构中设置第二反应物，具体是40％的甲醛水溶液。

通过以下步骤制得本实施例所述的打印体：

步骤一：切片建模，导入到打印设备的计算机中，根据建模数据，打印设备计算机生成喷头和激光定点加热位置的动作与移动路径，由于喷头一和喷头二为同步移动，因此不需要对每个喷头进行路径设置；另外，设定数据：激光功率为30W，加热半径为0.1mm，吹水装置的气流速度为1～1.5m/s，气流半径为0.5～1mm，另外设定喷头、吹水细管和激光定点加热装置的移动速度为300mm/min，所述吹水细管的吹水位置相对喷头喷射位置的移动延后0.8～1.2秒，激光定点加热装置的定点加热位置的移动相对吹水位置移动延后0.4～0.8秒，由于本实施例所述反应体系反应速度相比实施例1、2较慢，因此设定本实施例的打印速度较慢，且对副产物的处理时间相对靠后；

步骤二：配置反应物，向喷头一、喷头二的储料结构分别加入第一反应物和第二反应物备用，为加快反应，针对第一反应物和第二反应物需要进行预热处理，加热第一反应物和第二反应物到60～80℃；

步骤三：采用控温控湿装置控制密闭打印室温度为100摄氏度，相对湿度为30％；喷头一和喷头二沿预设路径移动并同时向同一位置喷射反应物，其中喷射位置在工作面上，此时，第一反应物和第二反应物快速反应生成沉淀物和副产物，所述沉淀物为银，所述副产物为水、氨气和二氧化碳(碳酸铵分解得到)，在本反应体系中还存在硝酸钠溶液，所述沉淀物形成沉积层；

步骤四：通过吹水细管将喷射位置处的硝酸钠溶液和剩余反应物吹送到工作面以外，再通过激光定点加热装置加热喷射位置处的剩余少量液体，蒸发液体中的水、氨气和二氧化碳，上述气体由负压吸引装置排出；

步骤五：喷头上移一个沉积层厚度的高度，以准备下一层沉积层的打印；

步骤六：重复步骤三、步骤四和步骤五直至成型完成。

通过上述步骤制得本实施例所述打印体，本实施例采用银氨溶液被甲醛还原的反应体系，即银镜反应体系。本实施例所述反应体系可以制得附加值高的银制品，相比如普通银制品的制备，无需开发新模具，能耗更低，自定义能力强，因此具备很好的经济效益。

本申请说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于系统及终端实施例而言，由于其中的方法基本相似于方法的实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本申请未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本申请的技术方案并非是对本申请的限制，如来替代，本申请仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本申请的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本申请的宗旨，也应属于本申请的权利要求保护范围。

Claims (5)

1.多点喷射干式沉积的3D打印方法，其特征在于，采用至少设有两个喷头的3D打印设备，所述打印设备设有工作台；各喷头分别设有独立的供料系统；所述喷头至少在平面内移动，所述工作台至少在垂直平面方向移动；或者是所述工作台固定，所述喷头在三维方向复合移动；所述打印方法步骤如下：

步骤一：切片建模，并设定喷头或喷头和工作台的动作与移动路径；

步骤二：向两个喷头的独立供料系统中分别加入不同的反应物；

步骤三：两个喷头沿预设路径移动并同时向同一位置喷射反应物，其中喷射位置在打印设备的工作台或上一层沉积层上，所述反应物生成沉淀物和副产物，所述沉淀物形成沉积层；

步骤四：通过加热装置和吹水装置和负压吸引装置除去副产物和其他多余物质；

步骤五：喷头上移一个沉积层厚度的高度；

步骤六：重复步骤三、步骤四和步骤五直至成型完成，

各反应物反应生成至少一种沉淀；步骤四中，所述加热装置为激光加热装置，所述副产物和溶剂在激光定点照射下蒸发为气体；所述打印设备设有封闭式成型室，所述负压吸引装置将副产物气体抽出；所述激光加热装置定点加热走行路径与喷头喷射位置走行路径一致；所述打印设备设有吹水装置，所述吹水装置外接有氮气或者氩气罐，内部设有吹水细管，所述吹水细管的吹水位置移动路径与喷头喷射位置的移动路径一致，并设置于喷头喷射位置与激光加热装置的定点加热位置之间，所述吹水细管与喷头固定连接，并与喷头保持同步运动，所述吹水细管喷出气流将沉积层的液体吹送到沉积层以外；吹水细管的吹水位置相对喷头喷射位置的移动延后0.6～1秒；激光定点加热装置的定点加热位置的移动相对吹水位置移动延后0.6～1秒；

两个喷头包括喷头一和喷头二，所述喷头一的储料结构中设置第一反应物，第一反应物为氯化钙溶液，所述喷头二的储料结构中设置第二反应物，第二反应物为磷酸钠和碳酸钠的混合溶液；所述沉淀物为碳酸钙和磷酸钙的组合物，所述副产物为氯化钠溶液；通过吹水细管将喷射位置处的氯化钠溶液和剩余反应物吹送到工作面以外，再通过激光定点加热装置加热喷射位置处的剩余少量液体，蒸发液体中的水分，蒸发后的水蒸气由负压吸引装置排出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应物为液体、气体、气溶胶或液溶胶；成型环境温度与湿度与反应物和生成物相匹配。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，喷头喷出束状喷雾，所述束状喷雾的成型半径不超过0.4mm；各喷头之间的喷射夹角为60°~120°。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，任一喷头的供料系统中加入有催化剂和/或改性剂和/或着色剂。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述改性剂为增强剂、生物相容剂、粘结剂、抗氧剂、致孔剂的一种或组合。

Images