[发明专利]四轴成型系统及其电磁感应加热装置和打印支架的方法

权利要求书

1.一种四轴成型系统，其特征在于，包括：

（i）基座；

（ii）与所述基座连接的三轴X-Y-Z定位系统，所述X-Y-Z定位系统用于分别限定X、Y、Z方向；

（iii）安装在所述X-Y-Z定位系统上的分配系统，所述分配系统通过所述X-Y-Z定位系统移动，所述分配系统含有一个挤出头；

（iv）与所述基座连接的第四轴系统，所述第四轴系统包括设在所述挤出头下方并与基座连接的旋转杆和与旋转杆连接的电磁加热棒，其中，所述旋转杆为能围绕其中轴作正向或反向转动的杆；所述旋转杆的中轴平行于Y轴；

（v）电磁感应加热装置，包括高频加热线圈，所述高频加热线圈为将线圈线缆以涡旋线方式缠绕弯曲而成的管槽式单层线圈，用于加热四轴成型系统的电磁加热棒；所述管槽式单层线圈的弧面由若干弧线平行排列而成，所述弧线的圆心位于管槽的直径上；或者，所述管槽式单层线圈的弧面由平行于轴向的若干线缆排列而成；所述第四轴系统的电磁加热棒配装于加热线圈内侧；

（vi）计算机控制系统，用于根据设定的程序精确地控制X-Y-Z定位系统从而控制分配系统的挤出头在X、Y、Z方向上的运动，并控制第四轴系统的旋转杆围绕其中轴的转动。

2.根据权利要求1所述的四轴成型系统，其特征在于，所述高频加热线圈的线圈线缆为单根或多根线缆弯曲而成。

3.根据权利要求1所述的四轴成型系统，其特征在于，相邻的弧线之间的间距为1~20mm。

4.根据权利要求1至3任一所述的四轴成型系统，其特征在于，所述高频加热线圈的管槽直径为5~500mm；和/或，所述线缆的丝径为0.1~20mm；和/或，所述高频加热线圈为电磁感应线圈；和/或，所述电磁加热棒为金属棒或带有金属涂层的棒。

5.根据权利要求4所述的四轴成型系统，其特征在于，还包括与高频加热线圈连接的高频电流控制单元，所述高频电流控制单元与电源连接，所述高频电流控制单元用于通过调节电源的电压和电流控制高频电流控制单元的功率输出。

6.根据权利要求5所述的四轴成型系统，其特征在于，还包括热电偶温控系统，包括依次连接的固态继电器、温控器和热电偶，所述热电偶用于通过卡具使热电偶与电磁加热棒接触，所述固态继电器与电源和高频电流控制单元连接；和/或，还包括红外温控系统，包括依次连接的固态继电器、温控器和红外测温仪，所述红外测温仪用于探测电磁加热棒温度聚焦在电磁加热棒上，所述固态继电器与电源和高频电流控制单元连接。

7.根据权利要求6所述的四轴成型系统，其特征在于，所述热电偶温控系统还包括连接在温控器和热电偶之间的电滑环。

8.一种打印支架的方法，其特征在于，通过权利要求1至7任一所述的四轴成型系统来进行，包括如下步骤：

1）根据所要制备的支架加工可被高频加热的电磁加热棒；

2）采用计算机设计聚合物纤维的沉积式样的程序；

3）将所述可被高频加热的电磁加热棒固定到所述四轴成型系统的第四轴系统的旋转杆的位置处，使其能够在计算机控制系统的控制下随第四轴旋转杆作正向或反向转动；

4）按照步骤2）设计的程序通过计算机控制系统控制X-Y-Z定位系统和第四轴系统，使分配系统精确地挤出增材，增材沉积在第四轴上可旋转的可被高频加热的电磁加热棒上，从而制备出具有特定尺寸和结构的样品；

5）将步骤4）制备的样品从可被高频加热的电磁加热棒上取下。