CN211542398U - 一种固液材料结合式双喷头3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固液材料结合式双喷头3D打印机，包括机架、XY面运动模块、Z轴运动模块、载物板、固体材料打印单元、液体材料打印单元和总控模块，其中固体材料打印单元包括固体打印头模块和送丝模块，固体打印头模块的送丝喉管的上端穿过冷却模块的固定板与XY面运动滑块内的送丝通道连通，下端伸入金属加热块的圆形通孔，并与固体喷嘴连通；本实用新型可以打印固体材料和液体材料结合的物品，或单独打印固体材料或液体材料物品，以及双组份液体材料的混合物品；本实用新型可以灵活控制液体材料的送料模式和打印速度，适用于包含热敏型或热固性液体材料在内的多种材料3D打印。

Description

一种固液材料结合式双喷头3D打印机

技术领域

本实用新型涉及一种3D打印设备，具体涉及一种固液材料结合式双喷头3D打印机，属于3D打印技术领域。

背景技术

3D打印是一种以数字模型文件为基础，将固体粉末、液体材料或聚合物熔体材料通过逐层打印的方式来构造物体的快速成型技术。目前现有的3D打印技术众多，包括挤出成型 (熔融沉积式FDM和液体直写式LDW)、光固化成型(激光扫描式SLA、投影固化式DLP或聚合物喷射式PolyJet)和铺粉成型(激光烧结式SLS/SLM或喷墨粘结式3DP)等，其中挤出式3D打印是发展最早、应用最广泛的一种。

在传统的挤出式3D打印技术中，多以单喷头设计为主，且技术较为成熟。随着多颜色和多材质3D打印技术的发展，越来越多的3D打印设备开始采用双喷头或多喷头设计。然而，无论是单喷头、双喷头还是多喷头设计，现有的挤出式3D打印机大多数只打印单一品类材料，譬如使用FDM打印机打印热塑性材料类制品或使用LDW打印机打印液体材料类物品，无法同时打印包含热塑性固体材料和液体材料的复合材质物品，如含塑料支撑结构的液体硅胶物品或含弹性体骨架结构的生物材料物品等。而且，现有技术中的喷头位置和喷嘴高度大多数是固定的，这种传统设计会带来一些问题：单喷头在非打印区间快速移动时，其喷嘴经常会划伤打印模型，双喷头或多喷头的情况下，因各喷头的高度相同，一个喷头在工作时，其他喷头会剐蹭模型，影响打印质量。虽然现有技术中已经采取了多种方法来解决上述问题，但仍存在诸多弊端。

中国发明专利申请CN106626388A公开了一种3D打印机双喷头装置，中国发明专利申请CN108790145A公开了一种电磁操控的可伸缩双喷头FDM-3D打印机喷头组件，两者主要是通过电磁铁的通断来控制双喷头的伸缩；中国实用新型专利CN206781005U公开了一种自动调节高度的3D打印机用双喷头，中国实用新型专利CN206926264U公开了一种3D打印机的双喷头组件，中国实用新型专利CN207549494U公开了一种可调节3D打印双喷头，中国实用新型专利CN207682959U公开了一种用于3D打印机的双喷头切换装置，这四个发明主要通过电机的往复旋转带动双喷头的上下移动。中国实用新型专利CN207105636U公开了一种FFF打印机用气动式双喷头，主要是通过在FFF打印机(即FDM)的双喷头上附加额外的气动单元来实现双喷头的伸缩。上述现有技术均采用附加额外的电磁单元、电机单元或者气动单元来实现双喷头的自动伸缩，导致打印喷头组件结构复杂，体积和重量较大，影响打印头的快速移动，且产生不必要的能耗；同时，上述现有技术中均未涉及液体材料的 3D打印及其打印头的伸缩控制。

中国发明专利申请CN107053662A公开了一种光固化硅胶3D打印装置及其打印方法，中国发明专利申请CN109016070A公开了一种双喷头挤出式陶瓷3D打印机及其打印方法，中国发明专利申请CN109203174A公开了一种挤出式3D打印双喷头装置，这三个专利申请技术分别实现了光固化硅胶材料、陶瓷浆料和混凝土浆料的双喷头打印；中国发明专利CN108391844A公开了一种多功能3D打印机，中国实用新型专利CN208164300U公开了一种软硬材料结合式双喷头3D打印机，这两个现有技术分别实现了固体丝材和液体材料的双喷头打印；中国实用新型专利CN208020765U公开了一种用于生物3D打印的材料供给系统，利用电磁气动换向阀来切换不同生物材料双喷头的工作状态，避免了螺杆挤出方式来对生物材料造成的损伤。虽然上述现有技术均涉及了液体材料的3D打印及双喷头设计，但其喷头高度无法自动调节，势必会影响打印质量，制约挤出式液体材料3D打印技术和固液材料结合式双喷头3D打印技术的普及推广。

虽然现有技术涉及3D打印的方案较多，但现有技术尚未有一种可同时打印固体材料和液体材料、且喷头可自动伸缩的双喷头3D打印设备及其打印方法，这在一定程度制约了需要同时打印固液材料，并保证打印质量的3D打印应用。

实用新型内容

为解决现有技术存在的问题，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种固液材料结合式双喷头3D打印机及其打印方法，通过液体打印头的自动伸缩和断料回吸，有效避免了打印过程中不工作喷头对打印模型的干扰，提升了打印质量，既可打印同时包含固体材料和液体材料模型结构的复合材料物品，又可单独打印固体材料或液体材料物品，还可进行双组份液体材料的混合打印，应用范围广。

本实用新型目的通过如下技术方案实现：

一种固液材料结合式双喷头3D打印机，包括机架、XY面运动模块、Z轴运动模块、载物板、固体材料打印单元、液体材料打印单元和总控模块；

所述的机架为四方体框架结构；XY面运动模块水平安装在机架上部；Z轴运动模块安装在机架后部，载物板安装在Z轴运动模块的Z轴升降架上；

所述的XY面运动模块的第一杆件和第二杆件沿Y轴方向相对间隔设置；第三杆件和第四杆件沿X轴方向相对间隔设置；X轴第一同步带和X轴第二同步带沿X轴方向相对间隔设置，分别位于第三杆件和第四杆件旁边；Y轴第一同步带和Y轴第二同步带沿Y轴方向相对间隔设置，分别位于第二杆件和第一杆件旁边；X轴电机同步带经由两个同步轮分别与X轴电机和第一杆件连接，Y轴电机同步带经由两个同步轮分别与Y轴电机和第三杆件连接；第一杆件两端分别通过X轴第一同步带和X轴第二同步带与第二杆件两端连接；第三杆件两端分别通过Y轴第一同步带和Y轴第二同步带与第四杆件两端连接；X轴第一滑块和X轴第二滑块通过直线轴承分别与第三杆件和第四杆件滑动连接，Y轴第一滑块和Y 轴第二滑块通过直线轴承分别与第二杆件和第一杆件滑动连接；第五杆件两端分别与X轴第一滑块和X轴第二滑块固定连接，第六杆件两端分别与Y轴第一滑块和Y轴第二滑块固定连接；X轴第一滑块和X轴第二滑块分别与X轴第一同步带和X轴第二同步带固定连接； Y轴第一滑块和Y轴第二滑块分别与Y轴第一同步带和Y轴第二同步带固定连接；XY面运动滑块在X轴方向和Y轴方向分别设有通孔，通孔内安装有直线轴承，通过直线轴承分别与第六杆件和第五杆件滑动连接；XY面运动滑块在Z轴方向设有送丝通道；

所述的Z轴运动模块包括Z轴电机、丝杆和Z轴升降架；丝杆固定在机架后部；丝杆底部与Z轴电机主轴连接；Z轴升降架通过丝杆螺母与丝杆连接；

所述的载物板包括内含加热元件的热床板、第一温度传感器和面板；热床板与Z轴升降架固定连接；第一温度传感器固定于热床板底部；面板贴合固定在热床板上；

所述的固体材料打印单元包括固体打印头模块和送丝模块；送丝模块的送丝齿轮与从动滚轮间隔设置，间隔为送丝间隙，送丝间隙小于固体丝材直径；送丝间隙位于XY面运动滑块的送丝通道的正上方；送丝齿轮与送丝电机连接；送丝电机和从动滚轮固定在送丝支架上，送丝支架固定在XY面运动滑块的上端面；固体打印头模块包括固体打印头和冷却模块；固体打印头由加热模块、送丝喉管和固体喷嘴组成；固体打印头模块安装在XY面运动滑块上；送丝喉管的上端穿过冷却模块的固定板与XY面运动滑块内的送丝通道连通，下端伸入金属加热块的圆形通孔，并与固体喷嘴连通；

所述的液体材料打印单元包括液体打印头模块、压力料筒和气源；压力料筒的进气口与气源连通；液体打印头模块安装在XY面运动滑块上；

所述的总控模块主要由数据输入模块、数据采集模块、显示控制模块、输出控制模块分别和中央处理模块连接组成，数据采集模块分别与载物板和固体材料打印单元连接；输出控制模块分别与XY面运动模块、Z轴运动模块、载物板、固体材料打印单元、液体材料打印单元连接。

为进一步实现本实用新型目的，优选地，所述的加热模块包括金属加热块、加热棒与第二温度传感器，加热棒横向嵌入金属加热块内；所述的圆形通孔沿Z轴方向设置在金属加热块内；固体喷嘴与金属加热块的圆形通孔连通。

优选地，所述的冷却模块包括带单向散热沟槽的固定板、分别安装在固定板一端上下两侧的上冷却风扇和下冷却风扇以及位于下冷却风扇底部的带双出风口的下冷却风道；固定板的另一端位于加热模块的上方并固定在XY面运动滑块的下端面；上冷却风扇的出风口朝下，与固定板的单向散热沟槽连通；下冷却风扇的出风口朝下，与下冷却风道的进风口连通；下冷却风道为中空的圆柱形结构，上端设有与下冷却风扇出风口相吻合的进风口，下端设有第一出风口和第二出风口，第一出风口朝向固体喷嘴，第二出风口朝向液体喷嘴。

优选地，所述的液体打印头模块包括气动电磁阀和液体打印头；气动电磁阀设有一个进气口、一个常闭出气口和一个常开出气口，进气口与气源连通，常闭出气口和常开出气口分别与液体打印头的第一进气口和第二进气口连通；

所述的液体打印头主要由从上到下依次连接的气缸部、连接组件和料筒部组成；气缸部包括气缸体、活塞体、阀杆、第一进气口和第二进气口；气缸体为圆柱形；气缸体的气室内设有一个与气室壁密封滑动配合的活塞体；活塞体与阀杆的上端固定连接，活塞体上方和下方的气室侧壁分别设有第一进气口和第二进气口；

连接组件主要包括连接支架和阀针夹具；连接支架内设有阀针夹具，阀针夹具上端与连接支架上端下表面形成间距，阀针夹具底部与连接支架底部上表面形成间距；气缸体的底部设有一个与阀杆密封滑动配合的密封套管；密封套管上端与气缸体的底部连接，下端伸入连接支架中，与连接支架连接；

料筒部包括导向套管、料筒阀、液体喷头和套管防松螺帽；导向套管与连接支架固定连接；导向套管为阶梯空心圆筒结构，上端空心直径小于下端空心直径，阶梯处形成第一限位，料筒阀为外周阶梯圆柱结构，上端圆柱外周直径小，下端圆柱外周直径大，外周阶梯处形成第二限位；料筒阀设置在导向套管内，料筒阀下端圆柱外周直径与导向套管下端空心直径相同，料筒阀上端圆柱外周直径与导向套管上端空心直径相同；料筒阀外壁与导向套管内壁滑动配合；导向套管的内腔顶端设有弹簧，导向套管的下端设有轴向的狭长开口和圆周外螺纹，导向套管的下端通过外螺纹与套管防松螺帽连接；料筒阀下端设有料腔室，料腔室的下端为料筒阀出料口，料腔室侧向与伸出料筒阀下端外圆柱体的料筒阀进料口连通；料筒阀进料口横向设置于狭长开口中；狭长开口的宽度等于料筒阀进料口的外径；料筒阀的料腔室上端设有顶部针孔；阀针下端设有密封阀头，阀针从下向上穿过料筒阀出料口、料腔室、顶部针孔和弹簧，与阀针夹具连接；密封阀头位于料筒阀出料口内；密封阀头的直径等于料筒阀出料口的内腔直径，大于料腔室下端的内腔直径；阀针与顶部针孔呈密封滑动过盈配合；液体喷头包括喷头进料口、喷头料腔室和液体喷嘴，喷头进料口位于喷头料腔室的上端，与料筒阀出料口相互嵌套，呈紧密过盈配合，液体喷嘴为管状平口结构，上端与喷头料腔室相通；套管防松螺帽为空腔结构，空腔上部呈圆筒形，设有内螺纹，与导向套管下端的外螺纹成无间隙紧密配合，空腔下部呈圆锥形，底部设有开口；液体喷头位于套管防松螺帽的空腔内，液体喷嘴下端伸出套管防松螺帽的底部开口。

优选地，所述的连接支架为开口的框型结构，包括相互平行的上下端面和与上下端面连接的中间固定板；开口的框型结构内设有阀针夹具；阀针夹具上端设有螺纹孔，下端设有开孔；阀杆下端穿过密封套管和连接支架上端面，伸入阀针夹具的上端螺纹孔内；阀针上端伸入阀针夹具的下端开孔内；

所述的连接组件还包括第一锁紧螺母、第二锁紧螺母、侧向锁紧螺钉、减震环和减震片；密封套管与连接支架连接的方式是在连接支架上端面设有安装圆孔，密封套管下端穿过安装圆孔，位于连接支架上端面下部的密封套管外周设有第一锁紧螺母，密封套管与连接支架上端面通过第一锁紧螺母固定；阀杆下端设有外螺纹，与阀针夹具上端经螺纹连接；在阀针夹具上面的阀杆外周设有第二锁紧螺母，阀杆下端与阀针夹具上端通过第二锁紧螺母固定；阀针上端在阀针夹具的下端开孔内通过侧向锁紧螺钉固定，侧向锁紧螺钉设置在阀针夹具下端的侧壁上；

在第一锁紧螺母与第二锁紧螺母之间的阀杆上套有可活动易拆换的C型或O型减震环，阀针夹具的下端面粘贴有减震片；

中间固定板上设有四个圆孔，通过螺钉与XY面运动轴滑块前侧面固定连接。

优选地，所述的料筒阀出料口设有嵌入式双螺纹，液体喷头的喷头进料口外侧设有卡口或螺口，料筒阀出料口与喷头进料口通过嵌入式双螺纹紧密配合，构成牢固连接；

所述的料筒阀出料口的内腔和密封阀头均呈上窄下宽的锥体状；料筒阀进料口经由软管与送料模块连接；

导向套管与连接支架固定连接的方式是连接支架下端面设有连接圆孔，导向套管的顶部位于连接圆孔，连接支架下端面一侧设有螺纹孔，螺纹孔内设有侧向定位螺钉，通过侧向定位螺钉将连接支架下端与导向套管固定。

优选地，所述的液体材料打印单元还包括送料模块，送料模块与送丝模块并排安装在 XY面运动滑块的上端面，送料模块包括送料机构和至少一个三通阀套件；其中，送料机构包括送料电机、蠕动腔壳、两个以上蠕动辊轮和至少一根蠕动胶管，蠕动胶管两端分别设有蠕动胶管进料口和蠕动胶管出料口，送料电机与多个蠕动辊轮驱动连接，多个蠕动辊轮间隔设置在蠕动胶管上；

每个三通阀套件主要由一个进料三通阀和一个出料三通阀组成；进料三通阀设有三通阀套件进料口、第一出料口和第二出料口；出料三通阀设有三通阀套件出料口、第一进料口和第二进料口；第一出料口和第一进料口分别与蠕动胶管进料口和蠕动胶管出料口连通，第二出料口与第二进料口连通，三通阀套件进料口与压力料筒的出料口连通，三通阀套件出料口与料筒阀进料口连通。

本实用新型送料模块设有机构送料和直接送料两种送料模式，可通过调节三通阀套件的阀门方向在两种送料模式之间切换。

优选地，所述的三通阀套件为两个，压力料筒为两个，两个压力料筒分别与两个三通阀套件连通；两根蠕动胶管并排置入蠕动腔壳内，并分别与两个三通阀套件连通；混料管组件包括一个静态混合管和一个混合管三通配件，静态混合管的出料口与料筒阀进料口连通，混合管三通配件的两个进料口分别与两个三通阀套件连通，静态混合管的进料口和混合管三通配件的出料口连通。

优选地，所述的固体材料打印单元还包括装有固体丝材的丝盘，丝盘通过送丝模块与固体打印头模块连接；所述的丝盘和压力料筒分别固定在机架外侧；

所述的Z轴运动模块还包括Z轴第一导杆、Z轴第二导杆；Z轴第一导杆和Z轴第二导杆沿Z轴方向间隔设置在丝杆两侧，都固定在机架后部，Z轴第一导杆和Z轴第二导杆分别通过直线轴承与Z轴升降架连接；

所述的热床板通过调平螺钉与Z轴升降架固定连接。

同现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1)本实用新型采用固液材料结合式双喷头3D打印的设计方案，可以同时打印包含固体材料和液体材料的复合结构物品，也可以打印单一材质的物品，实现了一机多用；其中，在打印复合结构物品时，固体材料部分既可以作为液体材料部分的可拆式支撑结构，实现了具有复杂底面形状的液体材料物品的3D打印，也可以作为液体材料部分内部的骨架结构，实现了多材质物品的3D打印。

2)本实用新型采用的XY面运动模块在进行XY面运动时无需移动X轴电机和Y轴电机，减轻了XY面运动滑块和固液材料双喷头在XY面各个方向的移动阻力，减少或避免了双喷头在高速移动工作时的震动，有效提高了打印速度和打印质量。

3)本实用新型采用的液体材料打印喷头在工作启停时无需借助外力既可自动伸缩，该功能不但在单独打印液体材料结构时能避免喷头在非打印区域快速移动时对模型的破坏，而且在打印固液材料结合的复合结构物品时还能避免双喷头之间的干扰，有效提高了打印质量。

4)本实用新型在液体材料打印喷头附近增设模式可调的送料模块(即近程送料)，在选用送料机构模式时，送料机构具有增压和控速作用，既可以提高打印速度和稳定性，又可降低气源输出压力，提高安全性；而在使用超高粘度液体材料或对高剪切压力敏感的生物液体材料时，可以直接选用送料管模式，避免了超高压力和高剪切对蠕动胶管和生物材料的损害；此外，相对于远程送料，本实用新型采用的近程送料设计方案可以大大减少远程送料管的压力降，显著提高液体材料打印喷头的打印速度。

5)本实用新型通过在送料模块中增设混料管组件并相应增加压力料筒、蠕动胶管和三通阀的数量，可以很方便地实现双组份液体材料的3D打印及其与固体材料相结合的混合结构物品的3D打印，大大拓宽了本实用新型的应用范围。

6)本实用新型采用的冷却模块不但可以同时冷却固体材料打印喷头的上方模块和下方模型，还可以同时冷却液体材料打印喷头，避免了喷嘴内的热敏性液体材料受热场影响可能发生热固化或热变质并堵塞喷嘴的严重后果，有效提高了打印稳定性和打印质量。

附图说明

图1是实施例1所提供的固液材料结合式双喷头3D打印机的结构示意图；

图2是实施例1所提供的XY面运动模块的结构示意图；

图3是实施例1所提供的Z轴运动模块的结构示意图；

图4是实施例1所提供的固液材料结合式双喷头模块的结构示意图；

图5A是实施例1所提供的液体打印头的主视图；

图5B是实施例1所提供的液体打印头的左视图；

图6是图5A中料筒阀的结构示意图；

图7A是实施例1所提供的液体打印头处于停止位且出料口被关闭时的结构示意图；

图7B是实施例1所提供的液体打印头处于工作位且出料口被关闭时的结构示意图；

图7C是实施例1所提供的液体打印头处于工作位且出料口被打开时的结构示意图；

图8A是实施例1所提供的送料模块的结构示意图；

图8B是实施例2所提供的送料模块的结构示意图；

图9是实施例1所提供的总控模块的组成与控制流程框图；

图10A是实施例1所提供的固液材料结合式双喷头模块在打印固体材料时的原理图；

图10B是实施例1所提供的固液材料结合式双喷头模块在打印液体材料时的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明；需要说明的是，具体实施方式仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型保护范围的限定。

本说明书附图所示的结构、比例、大小、位置等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变、大小或位置的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本实用新型所揭示的技术内容所涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

实施例1

如图1-4所示，一种固液材料结合式双喷头3D打印机，包括机架1、XY面运动模块2、Z轴运动模块3、载物板4、固体材料打印单元5、液体材料打印单元6和总控模块7；机架1为四方体框架结构；XY面运动模块2水平安装在机架1上部；Z轴运动模块3安装在机架1后部，载物板4安装在Z轴运动模块3的Z轴升降架35上；固体材料打印单元5包括固体打印头模块51、送丝模块53和装有固体丝材的丝盘52，丝盘52通过送丝模块53 与固体打印头模块51连接；液体材料打印单元6包括液体打印头模块61、装有液体材料的压力料筒62和气源63，压力料筒62的进气口与气源63连通；固体打印头模块51和液体打印头模块61安装在XY面运动滑块23上。优选地，丝盘52和压力料筒62分别固定在机架1外侧。

如图2所示，XY面运动模块2包括X轴运动模块21、Y轴运动模块22和XY面运动滑块23；X轴运动模块21包括X轴电机211、X轴电机同步带212、第一杆件213、第二杆件 214、X轴第一同步带215、X轴第二同步带216、X轴第一滑块217、X轴第二滑块218、第三杆件219、第四杆件220、第五杆件227和第六杆件228；

Y轴运动模块22包括Y轴电机221、Y轴电机同步带222、第三杆件219、第四杆件220、Y轴第一同步带223、Y轴第二同步带224、Y轴第一滑块225、Y轴第二滑块226、第一杆件213、第二杆件214、第五杆件227和第六杆件228；

第一杆件213和第二杆件214沿Y轴方向相对间隔设置；第三杆件219和第四杆件220 沿X轴方向相对间隔设置；X轴第一同步带215和X轴第二同步带216沿X轴方向相对间隔设置，分别位于第三杆件219和第四杆件220旁边；Y轴第一同步带223和Y轴第二同步带224沿Y轴方向相对间隔设置，分别位于第二杆件213和第一杆件214旁边；X轴电机同步带212经由两个同步轮分别与X轴电机211和第一杆件213连接，Y轴电机同步带 222经由两个同步轮分别与Y轴电机221和第三杆件219连接；第一杆件213两端分别通过X轴第一同步带215和X轴第二同步带216与第二杆件214两端连接，实现X轴电机211 的动力传递；第三杆件219两端分别通过Y轴第一同步带223和Y轴第二同步带224与第四杆件220两端连接，实现Y轴电机221的动力传递；X轴第一滑块217和X轴第二滑块 218通过直线轴承分别与第三杆件219和第四杆件220滑动连接，Y轴第一滑块225和Y轴第二滑块226通过直线轴承分别与第二杆件214和第一杆件213滑动连接；第五杆件227 两端分别与X轴第一滑块217和X轴第二滑块218固定连接，第六杆件228两端分别与Y 轴第一滑块225和Y轴第二滑块226固定连接；X轴第一滑块217和X轴第二滑块218分别与X轴第一同步带215和X轴第二同步带216固定连接，驱动第五杆件227作X轴方向的直线运动；Y轴第一滑块225和Y轴第二滑块226分别与Y轴第一同步带223和Y轴第二同步带224固定连接，驱动第六杆件228作Y轴方向的直线运动；XY面运动滑块23安装在第五杆件227和第六杆件228的十字交叉处，XY面运动滑块23在X轴方向和Y轴方向分别设有通孔，通孔内安装有直线轴承，通过直线轴承分别与第六杆件227和第五杆件228滑动连接；XY面运动滑块23在Z轴方向设有送丝通道231；在总控模块7控制下，X 轴电机211和Y轴电机221分别驱动第五杆件227和第六杆件228作X轴方向和Y轴方向的同步运动，进而推动XY面运动滑块23在XY平面内作二维运动。

优选地，X轴电机211、Y轴电机221、第一杆件213、第二杆件214、第三杆件219、第四杆件220分别固定在机架1上部。

如图3所示，Z轴运动模块3包括Z轴电机31、丝杆32和Z轴升降架35；丝杆32固定在机架1后部；丝杆32底部与Z轴电机31主轴通过联轴器固定连接；Z轴升降架35通过丝杆螺母与丝杆32连接；优选地，Z轴运动模块3还包括Z轴第一导杆33、Z轴第二导杆34；Z轴第一导杆33和Z轴第二导杆34沿Z轴方向间隔设置在丝杆32两侧，都固定在机架1后部，Z轴第一导杆33和Z轴第二导杆34分别通过直线轴承与Z轴升降架35连接；在总控模块7控制下，Z轴电机31驱动丝杆32转动，进而推动Z轴升降架35作Z轴方向的直线运动。

载物板4包括内含加热元件的热床板41、第一温度传感器42和面板43；热床板41通过调平螺钉与Z轴升降架35固定连接；第一温度传感器42固定于热床板41底部；面板 43贴合固定在热床板41上面且易于拆卸。

如图4所示，送丝模块53主要由送丝电机56、送丝齿轮57、从动滚轮58和送丝支架59组成，送丝齿轮57通过送丝电机主轴与送丝电机56连接；送丝齿轮57与从动滚轮58 间隔设置，间隔为送丝间隙，送丝间隙小于固体丝材直径；送丝电机56和从动滚轮58固定在送丝支架59上；送丝模块53利用送丝电机56驱动送丝齿轮57挤压固体丝材并将之插入或拔出送丝通道231。优选地，送丝支架59固定在XY面运动滑块23的上端面，送丝间隙位于XY面运动滑块23的送丝通道231的正上方。

如图4所示，固体打印头模块51包括固体打印头54和冷却模块55；固体打印头54由加热模块510、送丝喉管511和固体喷嘴512组成；其中，加热模块510包括金属加热块513、横向嵌入金属加热块513的加热棒514和第二温度传感器515；金属加热块513内部设有Z轴方向的圆形通孔；固体喷嘴512与金属加热块513的圆形通孔连通；送丝喉管 511为中空管状结构，上端穿过冷却模块55的固定板516与XY面运动滑块23内的送丝通道231连通，下端伸入金属加热块513的圆形通孔并与固体喷嘴512连通；固体丝材由送丝模块53驱动依次进入送丝通道231、送丝喉管511和加热模块510，受热熔融后在送丝压力下由喷嘴512的底部开口挤出和打印成型。优选地，固体喷嘴512的上端为中空的圆柱体并设有外螺纹，与金属加热块513内的圆形通孔经螺纹固定连接，下端为中空的圆锥体，锥角范围为15-75°，底部设有开口。

如图4所示，冷却模块55包括带单向散热沟槽的固定板516、分别安装在固定板一端上下两侧的上冷却风扇517和下冷却风扇518以及位于下冷却风扇518底部的带双出风口的下冷却风道519；固定板516的另一端位于加热模块510的上方并固定在XY面运动滑块 23的下端面；上冷却风扇517的出风口朝下，与固定板516的单向散热沟槽连通，可以对送丝喉管511上端和XY面运动滑块23底部进行冷却；下冷却风扇518的出风口朝下，与下冷却风道519的进风口连通；下冷却风道519为中空的圆柱形结构，上端设有与下冷却风扇518出风口相吻合的进风口，下端设有第一出风口和第二出风口，第一出风口朝向固体喷嘴512，第二出风口朝向液体喷嘴643；下冷却风扇518利用下冷却风道519的双出风口分别对固体喷嘴512下方的模型和液体喷嘴643进行冷却。优选地，第一出风口横向突出下冷却风道的圆柱外圆周，向下倾斜设置；第二出风口横向突出下冷却风道的圆柱外圆周。

如图4所示，液体打印头模块61包括气动电磁阀64和液体打印头65；气动电磁阀64设有一个进气口67、一个常闭出气口68和一个常开出气口69，进气口67与气源63连通，常闭出气口68和常开出气口69分别与液体打印头65的第一进气口610和第二进气口611 连通。优选地，气动电磁阀64和液体打印头65并排安装在XY面运动滑块23的侧面。

如图5A、图5B、图6和图7A所示，液体打印头65主要由从上到下依次连接的气缸部612、连接组件613和料筒部614组成。

气缸部612包括气缸体、活塞体615、阀杆616、第一进气口617和第二进气口618；气缸体为圆柱形；气缸体的气室内设有一个与气室壁密封滑动配合的活塞体615；活塞体 615与阀杆616的上端固定连接，活塞体615上方和下方的气室侧壁分别设有第一进气口 617和第二进气口618。

连接组件613主要包括连接支架619和阀针夹具620；连接支架619内设有阀针夹具620，阀针夹具620上端与连接支架619上端下表面形成间距，阀针夹具620底部与连接支架619底部上表面形成间距；气缸体的底部设有一个与阀杆616密封滑动配合的密封套管；密封套管上端与气缸体的底部连接，下端伸入连接支架619中，与连接支架619连接。

优选地，连接支架619为开口的框型结构，包括相互平行的上下端面和与上下端面连接的中间固定板；开口的框型结构内设有阀针夹具620；阀针夹具620上端设有螺纹孔，用于与阀杆616螺纹连接，下端设有开孔；阀杆616下端穿过密封套管和连接支架619上端面，伸入阀针夹具620的上端螺纹孔内；阀针621上端伸入阀针夹具620的下端开孔内。

优选地，连接组件613还包括第一锁紧螺母622、第二锁紧螺母623、侧向锁紧螺钉624、减震环625和减震片626；密封套管与连接支架619连接的方式是在连接支架619上端面设有安装圆孔，密封套管下端穿过安装圆孔，位于连接支架619上端面下部的密封套管外周设有第一锁紧螺母622，密封套管与连接支架619上端面通过第一锁紧螺母622固定；阀杆616下端设有外螺纹，与阀针夹具620上端经螺纹连接；在阀针夹具620上面的阀杆616外周设有第二锁紧螺母623，阀杆616下端与阀针夹具620上端通过第二锁紧螺母623固定；阀针621上端在阀针夹具620的下端开孔内通过侧向锁紧螺钉624固定，侧向锁紧螺钉624设置在阀针夹具620下端的侧壁上。

优选地，在第一锁紧螺母622与第二锁紧螺母623之间的阀杆616上套有可活动易拆换的C型或O型减震环625，更换不同高度的减震环625可以调节阀针夹具620的行程上限位(即停止位)；阀针夹具620的下端面粘贴有减震片626，当阀针夹具620向上移至停止位时，减震片626与连接支架619底部上端面的间距即为阀杆616和阀针621的行程H0。

优选地，中间固定板上设有四个圆孔627，可通过螺钉与XY面运动轴滑块23前侧面固定连接。

料筒部614包括导向套管628、料筒阀629、液体喷头630和套管防松螺帽631；其中，导向套管628与连接支架619固定连接；导向套管628为阶梯空心圆筒结构，上端空心直径小于下端空心直径，阶梯处形成第一限位632；如图6所示，料筒阀629为外周阶梯圆柱结构，上端圆柱外周直径小，下端圆柱外周直径大，外周阶梯处形成第二限位633；料筒阀629设置在导向套管628内，料筒阀629下端圆柱外周直径与导向套管628下端空心直径相同，料筒阀629上端圆柱外周直径与导向套管628上端空心直径相同；料筒阀629 外壁与导向套管628内壁滑动配合。第一限位632用于限制料筒阀629的第二限位633向上移动；导向套管628的内腔顶端设有弹簧634，导向套管628的下端设有轴向的狭长开口635和圆周外螺纹，导向套管628的下端通过外螺纹与套管防松螺帽631连接；料筒阀 629下端设有料腔室636，料腔室636的下端为料筒阀出料口637，料腔室636侧向与伸出料筒阀629下端外圆柱体的料筒阀进料口638连通；料筒阀进料口638横向设置于狭长开口635中；狭长开口635的宽度等于料筒阀进料口638的外径，允许料筒阀进料口638从底部进入并限制料筒阀629的转动；料筒阀629的料腔室636上端设有顶部针孔639；阀针621下端设有密封阀头640，阀针621从下向上穿过料筒阀出料口637、料腔室636、顶部针孔639和弹簧634，与阀针夹具620连接；密封阀头640位于料筒阀出料口637内；密封阀头640的直径等于料筒阀出料口637的内腔直径，大于料腔室636下端的内腔直径；阀针621与顶部针孔639呈密封滑动过盈配合。

液体喷头630包括喷头进料口641、喷头料腔室642和液体喷嘴643，喷头进料口641位于喷头料腔室642的上端，与料筒阀出料口637相互嵌套，呈紧密过盈配合，液体喷嘴 643优选为管状平口结构(液体喷嘴643的平口结构是相对于斜口结构而言)，上端与喷头料腔室642相通；套管防松螺帽631为空腔结构，空腔上部呈圆筒形，设有内螺纹，与导向套管628下端的外螺纹成无间隙紧密配合，空腔下部呈圆锥形，底部设有开口；液体喷头630位于套管防松螺帽631的空腔内，液体喷嘴643下端伸出套管防松螺帽631的底部开口。

优选地，料筒阀出料口637设有嵌入式双螺纹664，液体喷头630的喷头进料口641外侧设有卡口或螺口，料筒阀出料口637与喷头进料口641通过嵌入式双螺纹664紧密配合，构成牢固连接。

优选地，料筒阀出料口637的内腔和密封阀头640均呈上窄下宽的锥体状，当阀针621 上移时密封阀头640与料筒阀出料口637的内腔形成密封配合，关闭料筒阀出料口637，下移时则打开料筒阀出料口637；密封阀头640打开料筒阀出料口637时，位于液体喷头 630的喷头料腔室642内，但不接触喷头料腔室642的侧壁和底部。料筒阀进料口638位于导向套管628的狭长开口635内，且与狭长开口635滑动配合；料筒阀进料口638经由软管与送料模块66连接。

优选地，导向套管628与连接支架619固定连接的方式是连接支架619下端面设有连接圆孔，导向套管628的顶部位于连接圆孔，连接支架下端面一侧设有螺纹孔，螺纹孔内设有侧向定位螺钉644，通过侧向定位螺钉644将连接支架下端与导向套管628固定。

为了使打印头能正常工作，气缸部612的第一进气口617和第二进气口618通过快换接头和气管分别连接到气动电磁阀64的常闭出气口68和常开出气口69，气源63的压力范围为0.1-1MPa；同时，将处于关闭状态的料筒阀629顶入导向套管628至两个限位(第一限位632和第二限位633)相抵触，阀针621穿过弹簧634后与处于停止位的阀针夹具 620固定连接；套管防松螺帽631与导向套管628的下端经螺纹固定在某个位置。控制气动电磁阀64的通断，当第二进气口618进气，第一进气口617出气时，活塞体615带动阀杆616和阀针621上行到停止位，反之则下行到工作位。

图7A、图7B、图7C为液体打印头65工作时的原理图。旋转套管防松螺帽631，可以调节套管防松螺帽631的顶端与料筒阀进料口638底部的间距H1；当H1大于零且小于阀针621的行程H0时，料筒阀629和液体喷头630会在顶部弹簧634作用下随着阀针621的下行而下移H1，直至料筒阀进料口638与套管防松螺帽631相抵触，此时的移动距离H1 即为液体喷头630的行程H1(见图7A和图7B)；阀针621继续下行时，密封阀头640打开料筒阀出料口637，液体喷头630进入工作状态(见图7C)；阀针621上行时，密封阀头 640关闭料筒阀出料口637，液体喷头630断料回吸并与料筒阀629一起上移H1，直至第二限位633与第一限位632相抵触，液体喷头630停止工作。

由此可见，液体打印头65在工作时，可以实现液体喷头630随工作状态的改变快速伸缩和通断料，不拉丝不滴料，不会剐蹭模型，显著提高了打印质量，而且无需额外安装电动机、电磁铁或其他动力装置，体积小重量轻，结构简单，便于维护。

优选地，液体材料打印单元6还包括送料模块66，如图4和图8A所示，送料模块66与送丝模块53并排安装在XY面运动滑块23的上端面，送料模块66包括送料机构645和一个三通阀套件646；其中，送料机构645包括送料电机647、蠕动腔壳648、两个以上蠕动辊轮649和一根蠕动胶管650，蠕动胶管650两端分别设有蠕动胶管进料口651和蠕动胶管出料口652，送料电机647与多个蠕动辊轮649驱动连接，多个蠕动辊轮649间隔设置在蠕动胶管650上；送料电机647驱动多个蠕动辊轮649在蠕动腔壳648内对蠕动胶管 650进行交替挤压释放，实现对液体材料的双向可控送料；三通阀套件646主要由一个进料三通阀653和一个出料三通阀654组成；进料三通阀653设有三通阀套件进料口659、第一出料口655和第二出料口657；出料三通阀654设有三通阀套件出料口660、第一进料口656和第二进料口658；第一出料口655和第一进料口656分别与蠕动胶管进料口651 和蠕动胶管出料口652连通，第二出料口657与第二进料口658连通，三通阀套件进料口 659与压力料筒62的出料口连通，三通阀套件出料口660与料筒阀进料口638连通。送料模块66设有机构送料和直接送料两种送料模式，可通过调节三通阀套件646的阀门方向在两种送料模式之间切换。

优选地，总控模块7固定在机架1底部，如图9所示，总控模块7主要由数据输入模块71、数据采集模块72、显示控制模块73、输出控制模块74分别和中央处理模块75连接组成；数据采集模块72分别与第一温度传感器42、第二温度传感器515连接；输出控制模块74分别与X轴电机211、Y轴电机221、Z轴电机31、送丝电机56、送料电机647、气动电磁阀64、热床板41、加热棒514、上冷却风扇517和下冷却风扇518连接；其中，数据输入模块71可以采用USB接口、SD卡槽、WIFI模块、蓝牙模块和以太网接口等硬件，用于接收外部输入的模型切片数据和控制命令并输送给中央处理模块75进行处理；数据采集模块72主要包括R-V转换电路、信号放大电路、ADC电路等温度采集电路，用于接收第一温度传感器42、第二温度传感器515采集的温度数据并输送给中央处理模块75进行处理；显示控制模块73可以采用液晶屏、OLDE屏等输出模块和按键、编码器旋钮等输入模块，还可以采用触摸屏、平板电脑等集成输入输出功能的多功能模块，用于显示温度等状态信息以及接收外部输入的控制命令；输出控制模块74主要包括电机驱动模块、电磁阀控制模块、加热装置控制模块和风扇控制模块，用于将中央处理模块75发出的控制命令变为可执行参数并分别发送给X轴电机211、Y轴电机221、Z轴电机31、送丝电机56、送料电机647、气动电磁阀64、热床板41、加热棒514、上冷却风扇517和下冷却风扇518；中央处理模块75主要包括基于单片机(MCU)的主控制器，用于对来自数据输入模块71、数据采集模块72、显示控制模块73的数据和控制命令进行存储、分析和处理，输出控制命令给输出控制模块74并在显示控制模块73显示温度等打印机状态信息。总体而言，总控模块7用于接收具有分区信息的切片文件数据，分别与X轴运动模块21、Y轴运动模块22、Z轴运动模块3、载物板4、固体打印头模块51、送丝模块53、液体打印头模块61和送料模块66中有关部件进行通信连接，根据切片文件的分区信息控制各部分协同工作。

本实施例使用的固体材料为聚乳酸塑料丝材(PLA)，液体材料为热固性单组份液体硅胶(LSR)。一种应用固液材料结合式双喷头3D打印机的打印方法，包括如下步骤：

1)使用计算机软件分别设计出PLA部分的三维数字模型、LSR部分的三维数字模型和两者的装配体模型，将固液双喷嘴的三维坐标偏差dX、dY、dZ和装配体模型文件输入打印软件进行切片处理，获得具有两种模型材料分区信息的切片文件；

2)接通电源，预热载物板4和固体打印头54并装入PLA丝材，将送料模块66切换为直接送料模式，往压力料筒62中加入LSR，连通各管路，调节气源63输出压力为0.8MPa，将载物板4调平并矫正各轴零位置，将相应的切片文件导入总控模块7；

3)打印底面层，所述底面层为打印的前k层(k>＝0)，为三维模型的底座部分，可方便地与载物板4和实体层剥离；在总控模块7控制下，上冷却风扇517和下冷却风扇518 开始工作，液体打印头65处于停止位，固体打印头54先回归零位，然后移动到工作区域打印PLA底面层，按切片文件的规划路径运动，直到全部底面层打印完毕；

4)打印实体层，实体层位于底面层上方，为三维模型的实体部分，具有固体材料和液体材料的分区信息，用于构建不同材质的复合结构；如图10A、图10B所示，在总控模块7控制下，固体打印头54按规划路径先打印出第k+1层的PLA结构，然后载物板4下降dZ，液体打印头65下降至工作位，在气源63的送料压力下开始打印出料，按规划路径打印出该层的LSR结构，第k+1层打印完毕后，载物板4下降一个切片厚度h，液体打印头65继续打印出第k+2层的LSR结构，然后回升到停止位，同时载物板4上升dZ，切换到固体打印头54继续打印第k+2层的PLA结构；其余层的打印过程以此类推，不断重复，直至整个实体层打印完毕；

5)从载物板4上卸下面板43，将未固化的模型和面板43一起放入烘箱进行后期加热固化定型，然后剥离固化模型并手动去除PLA支撑结构，得到液体硅胶打印件。

优选地，打印过程中，为了去除喷头处的残渣，提高打印质量，刚切换至工作位的打印头在正式打印前先移至非打印区域打印一层擦除塔。

本实施例可以根据打印要求，随时更换不同的固体材料和液体材料，固体材料包括ABS、 PLA、PA、PS、PMMA、PC、PET、PP、PVA和木塑材料等热塑性材料的至少一种，液体材料包括反应性高分子预聚物(液体硅橡胶/聚氨酯/环氧树脂/聚丙烯酸酯/不饱和聚酯/光敏预聚物)、液态高分子材料(聚合物溶液/乳液/悬浮液)、液态生物材料(琼脂/葡萄糖/明胶/壳聚糖/骨胶原/海藻酸钠/羟基磷灰石/大豆蛋白/生物细胞的溶液、乳剂或分散体)、液态食品材料(面粉/巧克力/蔬菜/肉类/蛋类的溶液、乳剂或分散体)和液态建筑材料(水泥/陶瓷/石膏的溶液、乳剂或分散体)的至少一种。

本实施例可以根据液体材料的特性和打印要求，更换不同规格的液体喷头630，如长管细喷头用于在凝胶液中打印无支撑的三维模型，锥形粗喷头用于打印高粘度的液体硅胶，黑色不透明喷头用于打印光敏树脂等。

实施例2

与实施例1不同，本实施例使用热固性双组份环氧树脂(DEP)作为液体材料，不使用固体材料。因此在实施例1的基础上，本实施例做如下变动：

如图8B所示，一种固液材料结合式双喷头3D打印机，压力料筒62为两个，蠕动胶管650为两根，三通阀套件646为两个，送料模块66中增设混料管组件661，其他与实施例 1相同；

压力料筒62A和压力料筒62B中分别装有DEP的两个组分A和B，并分别与两个三通阀套件进料口659相通；两根胶管650并排置入蠕动腔壳648内，并分别与两个三通阀套件646连通；两根蠕动胶管650的材质相同，壁厚相同，内径相同或根据两个组份A和B 的混合比例进行相应调整。混料管组件661包括一个静态混合管662和一个混合管三通配件663，静态混合管662的出料口与料筒阀进料口638连通，混合管三通配件663的两个进料口分别与两个三通阀套件出料口660连通，静态混合管662的进料口和混合管三通配件663的出料口连通。

一种固液材料结合式双喷头3D打印机的打印方法，用来打印热固性双组份环氧树脂 (DEP)模型，包含如下打印步骤：

步骤一，使用计算机软件设计出DEP打印件的三维数字模型，将固液双喷嘴的三维坐标偏差dX、dY、dZ和DEP模型文件输入打印软件进行切片处理，获得具有DEP结构信息的切片文件；

步骤二，接通电源，将送料模块66切换为机构送料模式，往两个压力料筒62中分别加入两个组份A和B，连通各管路，调节气源63输出压力为0.6MPa，将载物板4调平并矫正各轴零位置，将相应的切片文件导入总控模块7；

步骤三，打印实体层，所述实体层为三维模型的实体部分，具有DEP的结构信息；在总控模块7控制下，上冷却风扇517和下冷却风扇518开始工作，载物板4先从零位下降 dZ，处于停止位的液体打印头65移到工作区域，并下降至工作位；两个组份A和B在送料机构的驱动压力下经静态混合管662按比例混合均匀后打印出料，按规划路径打印出第1 层的DEP结构，第1层打印完毕后，载物板4下降一个切片厚度h，液体打印头65继续打印出第2层的DEP结构；其余层的打印过程以此类推，不断重复，直至整个实体层打印完毕；在每层的打印过程中，液体打印头65在非打印区域快速移动时，送料机构645暂停工作，气动电磁阀64控制液体打印头65断料回吸并上移至停止位，有效避免了液体喷头630 对模型当前层的破坏；

步骤四，从载物板4上卸下面板43，将未固化的模型和面板43一起放入烘箱进行后期加热固化定型，然后剥离固化模型并对模型表面简单修饰后得到环氧树脂打印件。

综上，本实用新型有效克服了现有技术中的缺点，能够打印同时包含固体材料和液体材料的多材质复合物品，例如医用骨骼和肌肉等，也可以单独打印固体材料或液体材料物品，例如工业手办、建筑物模型或个性化食品等，所使用的固体材料和液体材料有多种选择，广泛用于教育、医疗、食品、建筑和工业设计等方向的3D打印技术领域。

本领域技术人员应了解，上述实施例并非对本实用新型保护范围作出任何限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进均属于要求保护的本实用新型范围内。本实用新型的要求保护范围由所附的权利要求书界定。

Claims (9)

1.一种固液材料结合式双喷头3D打印机，其特征在于：包括机架、XY面运动模块、Z轴运动模块、载物板、固体材料打印单元、液体材料打印单元和总控模块；

所述的机架为四方体框架结构；XY面运动模块水平安装在机架上部；Z轴运动模块安装在机架后部，载物板安装在Z轴运动模块的Z轴升降架上；

所述的XY面运动模块的第一杆件和第二杆件沿Y轴方向相对间隔设置；第三杆件和第四杆件沿X轴方向相对间隔设置；X轴第一同步带和X轴第二同步带沿X轴方向相对间隔设置，分别位于第三杆件和第四杆件旁边；Y轴第一同步带和Y轴第二同步带沿Y轴方向相对间隔设置，分别位于第二杆件和第一杆件旁边；X轴电机同步带经由两个同步轮分别与X轴电机和第一杆件连接，Y轴电机同步带经由两个同步轮分别与Y轴电机和第三杆件连接；第一杆件两端分别通过X轴第一同步带和X轴第二同步带与第二杆件两端连接；第三杆件两端分别通过Y轴第一同步带和Y轴第二同步带与第四杆件两端连接；X轴第一滑块和X轴第二滑块通过直线轴承分别与第三杆件和第四杆件滑动连接，Y轴第一滑块和Y轴第二滑块通过直线轴承分别与第二杆件和第一杆件滑动连接；第五杆件两端分别与X轴第一滑块和X轴第二滑块固定连接，第六杆件两端分别与Y轴第一滑块和Y轴第二滑块固定连接；X轴第一滑块和X轴第二滑块分别与X轴第一同步带和X轴第二同步带固定连接；Y轴第一滑块和Y轴第二滑块分别与Y轴第一同步带和Y轴第二同步带固定连接；XY面运动滑块在X轴方向和Y轴方向分别设有通孔，通孔内安装有直线轴承，通过直线轴承分别与第六杆件和第五杆件滑动连接；XY面运动滑块在Z轴方向设有送丝通道；

所述的Z轴运动模块包括Z轴电机、丝杆和Z轴升降架；丝杆固定在机架后部；丝杆底部与Z轴电机主轴连接；Z轴升降架通过丝杆螺母与丝杆连接；

所述的载物板包括内含加热元件的热床板、第一温度传感器和面板；热床板与Z轴升降架固定连接；第一温度传感器固定于热床板底部；面板贴合固定在热床板上；

所述的固体材料打印单元包括固体打印头模块和送丝模块；送丝模块的送丝齿轮与从动滚轮间隔设置，间隔为送丝间隙，送丝间隙小于固体丝材直径；送丝间隙位于XY面运动滑块的送丝通道的正上方；送丝齿轮与送丝电机连接；送丝电机和从动滚轮固定在送丝支架上，送丝支架固定在XY面运动滑块的上端面；固体打印头模块包括固体打印头和冷却模块；固体打印头由加热模块、送丝喉管和固体喷嘴组成；固体打印头模块安装在XY面运动滑块上；送丝喉管的上端穿过冷却模块的固定板与XY面运动滑块内的送丝通道连通，下端伸入金属加热块的圆形通孔，并与固体喷嘴连通；

所述的液体材料打印单元包括液体打印头模块、压力料筒和气源；压力料筒的进气口与气源连通；液体打印头模块安装在XY面运动滑块上；

所述的总控模块主要由数据输入模块、数据采集模块、显示控制模块、输出控制模块分别和中央处理模块连接组成，数据采集模块分别与载物板和固体材料打印单元连接；输出控制模块分别与XY面运动模块、Z轴运动模块、载物板、固体材料打印单元、液体材料打印单元连接。

2.根据权利要求1所述的固液材料结合式双喷头3D打印机，其特征在于：所述的加热模块包括金属加热块、加热棒与第二温度传感器，加热棒横向嵌入金属加热块内；所述的圆形通孔沿Z轴方向设置在金属加热块内；固体喷嘴与金属加热块的圆形通孔连通。

3.根据权利要求1所述的固液材料结合式双喷头3D打印机，其特征在于：所述的冷却模块包括带单向散热沟槽的固定板、分别安装在固定板一端上下两侧的上冷却风扇和下冷却风扇以及位于下冷却风扇底部的带双出风口的下冷却风道；固定板的另一端位于加热模块的上方并固定在XY面运动滑块的下端面；上冷却风扇的出风口朝下，与固定板的单向散热沟槽连通；下冷却风扇的出风口朝下，与下冷却风道的进风口连通；下冷却风道为中空的圆柱形结构，上端设有与下冷却风扇出风口相吻合的进风口，下端设有第一出风口和第二出风口，第一出风口朝向固体喷嘴，第二出风口朝向液体喷嘴。

4.根据权利要求1所述的固液材料结合式双喷头3D打印机，其特征在于：所述的液体打印头模块包括气动电磁阀和液体打印头；气动电磁阀设有一个进气口、一个常闭出气口和一个常开出气口，进气口与气源连通，常闭出气口和常开出气口分别与液体打印头的第一进气口和第二进气口连通；

所述的液体打印头主要由从上到下依次连接的气缸部、连接组件和料筒部组成；气缸部包括气缸体、活塞体、阀杆、第一进气口和第二进气口；气缸体为圆柱形；气缸体的气室内设有一个与气室壁密封滑动配合的活塞体；活塞体与阀杆的上端固定连接，活塞体上方和下方的气室侧壁分别设有第一进气口和第二进气口；

连接组件主要包括连接支架和阀针夹具；连接支架内设有阀针夹具，阀针夹具上端与连接支架上端下表面形成间距，阀针夹具底部与连接支架底部上表面形成间距；气缸体的底部设有一个与阀杆密封滑动配合的密封套管；密封套管上端与气缸体的底部连接，下端伸入连接支架中，与连接支架连接；

料筒部包括导向套管、料筒阀、液体喷头和套管防松螺帽；导向套管与连接支架固定连接；导向套管为阶梯空心圆筒结构，上端空心直径小于下端空心直径，阶梯处形成第一限位，料筒阀为外周阶梯圆柱结构，上端圆柱外周直径小，下端圆柱外周直径大，外周阶梯处形成第二限位；料筒阀设置在导向套管内，料筒阀下端圆柱外周直径与导向套管下端空心直径相同，料筒阀上端圆柱外周直径与导向套管上端空心直径相同；料筒阀外壁与导向套管内壁滑动配合；导向套管的内腔顶端设有弹簧，导向套管的下端设有轴向的狭长开口和圆周外螺纹，导向套管的下端通过外螺纹与套管防松螺帽连接；料筒阀下端设有料腔室，料腔室的下端为料筒阀出料口，料腔室侧向与伸出料筒阀下端外圆柱体的料筒阀进料口连通；料筒阀进料口横向设置于狭长开口中；狭长开口的宽度等于料筒阀进料口的外径；料筒阀的料腔室上端设有顶部针孔；阀针下端设有密封阀头，阀针从下向上穿过料筒阀出料口、料腔室、顶部针孔和弹簧，与阀针夹具连接；密封阀头位于料筒阀出料口内；密封阀头的直径等于料筒阀出料口的内腔直径，大于料腔室下端的内腔直径；阀针与顶部针孔呈密封滑动过盈配合；液体喷头包括喷头进料口、喷头料腔室和液体喷嘴，喷头进料口位于喷头料腔室的上端，与料筒阀出料口相互嵌套，呈紧密过盈配合，液体喷嘴为管状平口结构，上端与喷头料腔室相通；套管防松螺帽为空腔结构，空腔上部呈圆筒形，设有内螺纹，与导向套管下端的外螺纹成无间隙紧密配合，空腔下部呈圆锥形，底部设有开口；液体喷头位于套管防松螺帽的空腔内，液体喷嘴下端伸出套管防松螺帽的底部开口。

5.根据权利要求4所述的固液材料结合式双喷头3D打印机，其特征在于：所述的连接支架为开口的框型结构，包括相互平行的上下端面和与上下端面连接的中间固定板；开口的框型结构内设有阀针夹具；阀针夹具上端设有螺纹孔，下端设有开孔；阀杆下端穿过密封套管和连接支架上端面，伸入阀针夹具的上端螺纹孔内；阀针上端伸入阀针夹具的下端开孔内；

所述的连接组件还包括第一锁紧螺母、第二锁紧螺母、侧向锁紧螺钉、减震环和减震片；密封套管与连接支架连接的方式是在连接支架上端面设有安装圆孔，密封套管下端穿过安装圆孔，位于连接支架上端面下部的密封套管外周设有第一锁紧螺母，密封套管与连接支架上端面通过第一锁紧螺母固定；阀杆下端设有外螺纹，与阀针夹具上端经螺纹连接；在阀针夹具上面的阀杆外周设有第二锁紧螺母，阀杆下端与阀针夹具上端通过第二锁紧螺母固定；阀针上端在阀针夹具的下端开孔内通过侧向锁紧螺钉固定，侧向锁紧螺钉设置在阀针夹具下端的侧壁上；-

在第一锁紧螺母与第二锁紧螺母之间的阀杆上套有可活动易拆换的C型或O型减震环，阀针夹具的下端面粘贴有减震片；

中间固定板上设有四个圆孔，通过螺钉与XY面运动轴滑块前侧面固定连接。

6.根据权利要求4所述的固液材料结合式双喷头3D打印机，其特征在于：所述的料筒阀出料口设有嵌入式双螺纹，液体喷头的喷头进料口外侧设有卡口或螺口，料筒阀出料口与喷头进料口通过嵌入式双螺纹紧密配合，构成牢固连接；

所述的料筒阀出料口的内腔和密封阀头均呈上窄下宽的锥体状；料筒阀进料口经由软管与送料模块连接；-

导向套管与连接支架固定连接的方式是连接支架下端面设有连接圆孔，导向套管的顶部位于连接圆孔，连接支架下端面一侧设有螺纹孔，螺纹孔内设有侧向定位螺钉，通过侧向定位螺钉将连接支架下端与导向套管固定。

7.根据权利要求6所述的固液材料结合式双喷头3D打印机，其特征在于：所述的液体材料打印单元还包括送料模块，送料模块与送丝模块并排安装在XY面运动滑块的上端面，送料模块包括送料机构和至少一个三通阀套件；其中，送料机构包括送料电机、蠕动腔壳、两个以上蠕动辊轮和至少一根蠕动胶管，蠕动胶管两端分别设有蠕动胶管进料口和蠕动胶管出料口，送料电机与多个蠕动辊轮驱动连接，多个蠕动辊轮间隔设置在蠕动胶管上；

每个三通阀套件主要由一个进料三通阀和一个出料三通阀组成；进料三通阀设有三通阀套件进料口、第一出料口和第二出料口；出料三通阀设有三通阀套件出料口、第一进料口和第二进料口；第一出料口和第一进料口分别与蠕动胶管进料口和蠕动胶管出料口连通，第二出料口与第二进料口连通，三通阀套件进料口与压力料筒的出料口连通，三通阀套件出料口与料筒阀进料口连通。

8.根据权利要求7所述的固液材料结合式双喷头3D打印机，其特征在于：所述的三通阀套件为两个，压力料筒为两个，两个压力料筒分别与两个三通阀套件连通；两根蠕动胶管并排置入蠕动腔壳内，并分别与两个三通阀套件连通；混料管组件包括一个静态混合管和一个混合管三通配件，静态混合管的出料口与料筒阀进料口连通，混合管三通配件的两个进料口分别与两个三通阀套件连通，静态混合管的进料口和混合管三通配件的出料口连通。

9.根据权利要求1所述的固液材料结合式双喷头3D打印机，其特征在于：所述的固体材料打印单元还包括装有固体丝材的丝盘，丝盘通过送丝模块与固体打印头模块连接；所述的丝盘和压力料筒分别固定在机架外侧；

所述的Z轴运动模块还包括Z轴第一导杆、Z轴第二导杆；Z轴第一导杆和Z轴第二导杆沿Z轴方向间隔设置在丝杆两侧，都固定在机架后部，Z轴第一导杆和Z轴第二导杆分别通过直线轴承与Z轴升降架连接；

所述的热床板通过调平螺钉与Z轴升降架固定连接。

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