本发明涉及打印设备，尤其涉及一种用于3d打印脊柱侧凸矫形器的软硬结合打印设备。
背景技术：
1、随着3d打印技术的快速发展，其在医疗领域的应用日益广泛，特别是在脊柱侧凸矫形器的定制化生产中发挥了重要作用，现有的3d打印技术，如选择性激光烧结(selective laser sintering,sls)、熔融沉积建模(fused deposition modeling,fdm)等，已经能够实现基于患者ct/mri数据的个性化矫形器设计与制造，这些矫形器精确贴合患者脊柱轮廓，提供有效支撑和压力分布，有助于改善脊柱侧弯状况，减轻疼痛，延缓疾病进展，并提高患者生活质量；
2、尽管现有3d打印技术在脊柱侧凸矫形器定制方面取得了显著成效，但普遍存在以下技术问题：
3、材料选择单一：传统3d打印设备通常只能处理单一类型的打印材料，无法在同一打印作业中同步生成具有不同硬度、弹性和舒适度的结构，脊柱侧凸矫形器的理想设计要求在关键承重区域提供足够的刚性支撑，而在接触皮肤、需要适应身体曲线或减震的部分使用柔韧、舒适的软性材料，单一材料打印设备无法满足这种软硬结合的需求，导致矫形器的功能性和佩戴舒适性受限；
4、后处理复杂且效果不佳：为实现软硬材料的组合，现有技术往往依赖于打印完成后通过粘接、嵌入等方式将软硬部件拼接，这种方法不仅增加了制造步骤，延长了生产周期，而且接合处的力学性能往往不均匀，容易产生应力集中，影响矫形器的整体强度和耐用性。此外，接合处可能引发皮肤刺激、磨损等问题，降低患者佩戴体验；
5、因此，本发明提出一种用于3d打印脊柱侧凸矫形器的软硬结合打印设备以解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明提出一种用于3d打印脊柱侧凸矫形器的软硬结合打印设备，该用于3d打印脊柱侧凸矫形器的软硬结合打印设备能够在同一打印过程中同步沉积硬质支撑材料与软质缓冲材料，形成无缝集成、性能互补的复合结构，无需后期组装，构建出具有复杂内部结构和精确软硬过渡层的脊柱侧凸矫形器。
2、为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种用于3d打印脊柱侧凸矫形器的软硬结合打印设备，包括框架舱和设在框架舱上的双喷头系统、多轴运动平台、智能控制系统、材料更换与储存模块和环境控制系统，所述双喷头系统升降设在框架舱内部的上方，且双喷头系统包括硬质材料喷嘴和软质材料喷嘴，分别用于打印类尼龙硬质材料和硅胶软质材料，所述硬质材料喷嘴和软质材料喷嘴之间设有辅助喷嘴，且辅助喷嘴用于喷洒胶水、硅胶处理剂和尼龙表面改性剂，所述多轴运动平台设在框架舱内部的下方，且多轴运动平台包括xy轴运动系统和设在xy轴运动系统上的打印床，所述材料更换与储存模块设在框架舱上方，且材料更换与储存模块用于给双喷头系统供料；
3、所述智能控制系统和环境控制系统均设在框架舱的一侧，所述环境控制系统用于控制框架舱内部的温度与湿度，所述智能控制系统用于协调双喷头系统的运行参数，控制软硬材料的沉积顺序、层厚、填充模式。
4、进一步改进在于：所述框架舱内部的上方设有电动伸缩杆，且电动伸缩杆的输出端转动设有转盘，所述双喷头系统设在转盘的下方。
5、进一步改进在于：所述硬质材料喷嘴和软质材料喷嘴均配备有加热元件、温度控制器、送丝机构以及压力调节装置，用于对材料进行熔融和挤出。
6、进一步改进在于：所述材料更换与储存模块包括硬质材料供料器、软质材料供料器、辅助材料供料器，所述硬质材料供料器用于储存以及供给类尼龙硬质材料，所述软质材料供料器用于储存以及供给硅胶软质材料，所述辅助材料供料器用于储存以及供给胶水、硅胶处理剂和尼龙表面改性剂，所述硬质材料供料器、软质材料供料器、辅助材料供料器的输出端通过导管分别连接硬质材料喷嘴、软质材料喷嘴和辅助喷嘴。
7、进一步改进在于：所述硬质材料供料器、软质材料供料器、辅助材料供料器的内部均设有恒温恒湿控制模块。
8、进一步改进在于：所述xy轴运动系统包括x轴导轨、滑板和y轴导轨，所述滑板活动设在x轴导轨的上方，所述y轴导轨设在滑板的上方，所述打印床活动设在y轴导轨的上方。
9、进一步改进在于：所述智能控制系统包括外壳、内模组、显示屏和触控面板，所述显示屏和触控面板均设在外壳的前端。
10、进一步改进在于：所述内模组设在外壳的内部，且内模组内置有智能打印路径规划与控制算法，用于根据矫形器的设计需求，构建专用的打印路径规划软件，控制软硬材料的沉积顺序、层厚、填充模式参数，在应力集中区域提供硬质支撑，在接触人体皮肤的部分提供柔软缓冲，自动调整双喷头系统的打印速度、温度参数。
11、进一步改进在于：所述环境控制系统包括外仓、温度控制器与湿度控制器，所述外仓与框架舱连通，所述温度控制器与湿度控制器设在外仓的内部，且温度控制器与湿度控制器控制框架舱内部的温度与湿度。
12、进一步改进在于：所述框架舱的前端设有舱门，且舱门上设有可视窗。
13、本发明的有益效果为：
14、1、本发明采用双喷头协同打印，分别适用于类尼龙线材和硅胶材料的熔融挤出，通过精密控制协调硬质材料喷嘴和软质材料喷嘴的运动轨迹和工作状态，实现软硬材料在指定位置的交替或同时沉积，能够在同一打印过程中同步沉积硬质支撑材料与软质缓冲材料，形成无缝集成、性能互补的复合结构，无需后期组装，构建出具有复杂内部结构和精确软硬过渡层的脊柱侧凸矫形器，显著提升矫形器的结构完整性与功能多样性。
15、2、本发明通过辅助喷嘴喷洒胶水、硅胶处理剂和尼龙表面改性剂，采用硅胶处理剂在硅胶打印层固化前对其表面进行涂覆，激活硅胶表面化学键，增强其与同时打印的尼龙层的粘接性能，采用尼龙表面改性剂改善尼龙线材打印表面的微观结构，提高与硅胶材料的直接粘接力，或增强其对后续粘接剂的附着力，确保硬质与软质材料在打印过程中实现化学键合或高强度的物理结合，消除接缝处的薄弱环节，提高矫形器的整体承载能力和使用寿命，同时避免因接合不良导致的穿戴不适或矫形效果下降。
16、3、本发明具备智能打印路径规划与控制算法，根据矫形器的设计需求，开发专用的打印路径规划软件，合理安排软硬材料的沉积顺序、层厚、填充模式等参数，确保在应力集中区域提供足够的硬质支撑，而在接触人体皮肤的部分提供柔软舒适的缓冲，软件还应能自动调整打印速度、温度等参数，以适应软硬材料切换时的工艺需求。
17、4、本发明提供的软硬结合打印设备及配套粘接技术，将显著提升脊柱侧凸矫形器的制造精度、个性化程度和整体性能，通过一体化打印，不仅简化了矫形器的生产流程，缩短了制造周期，由于软硬材料间粘接可靠，将延长矫形器的使用寿命，提高患者穿戴的舒适度和矫形效果。
1.一种用于3d打印脊柱侧凸矫形器的软硬结合打印设备，包括框架舱(1)和设在框架舱(1)上的双喷头系统(2)、多轴运动平台、智能控制系统(3)、材料更换与储存模块和环境控制系统(4)，其特征在于：所述双喷头系统(2)升降设在框架舱(1)内部的上方，且双喷头系统(2)包括硬质材料喷嘴(5)和软质材料喷嘴(6)，分别用于打印类尼龙硬质材料和硅胶软质材料，所述硬质材料喷嘴(5)和软质材料喷嘴(6)之间设有辅助喷嘴(7)，且辅助喷嘴(7)用于喷洒胶水、硅胶处理剂和尼龙表面改性剂，所述多轴运动平台设在框架舱(1)内部的下方，且多轴运动平台包括xy轴运动系统和设在xy轴运动系统上的打印床(8)，所述材料更换与储存模块设在框架舱(1)上方，且材料更换与储存模块用于给双喷头系统(2)供料；
2.根据权利要求1所述的一种用于3d打印脊柱侧凸矫形器的软硬结合打印设备，其特征在于：所述框架舱(1)内部的上方设有电动伸缩杆(9)，且电动伸缩杆(9)的输出端转动设有转盘(10)，所述双喷头系统(2)设在转盘(10)的下方。
3.根据权利要求2所述的一种用于3d打印脊柱侧凸矫形器的软硬结合打印设备，其特征在于：所述硬质材料喷嘴(5)和软质材料喷嘴(6)均配备有加热元件、温度控制器、送丝机构以及压力调节装置，用于对材料进行熔融和挤出。
4.根据权利要求1所述的一种用于3d打印脊柱侧凸矫形器的软硬结合打印设备，其特征在于：所述材料更换与储存模块包括硬质材料供料器(11)、软质材料供料器(12)、辅助材料供料器(13)，所述硬质材料供料器(11)用于储存以及供给类尼龙硬质材料，所述软质材料供料器(12)用于储存以及供给硅胶软质材料，所述辅助材料供料器(13)用于储存以及供给胶水、硅胶处理剂和尼龙表面改性剂，所述硬质材料供料器(11)、软质材料供料器(12)、辅助材料供料器(13)的输出端通过导管分别连接硬质材料喷嘴(5)、软质材料喷嘴(6)和辅助喷嘴(7)。
5.根据权利要求4所述的一种用于3d打印脊柱侧凸矫形器的软硬结合打印设备，其特征在于：所述硬质材料供料器(11)、软质材料供料器(12)、辅助材料供料器(13)的内部均设有恒温恒湿控制模块。
6.根据权利要求1所述的一种用于3d打印脊柱侧凸矫形器的软硬结合打印设备，其特征在于：所述xy轴运动系统包括x轴导轨(14)、滑板(15)和y轴导轨(16)，所述滑板(15)活动设在x轴导轨(14)的上方，所述y轴导轨(16)设在滑板(15)的上方，所述打印床(8)活动设在y轴导轨(16)的上方。
7.根据权利要求1所述的一种用于3d打印脊柱侧凸矫形器的软硬结合打印设备，其特征在于：所述智能控制系统包括外壳、内模组、显示屏(17)和触控面板(18)，所述显示屏(17)和触控面板(18)均设在外壳的前端。
8.根据权利要求7所述的一种用于3d打印脊柱侧凸矫形器的软硬结合打印设备，其特征在于：所述内模组设在外壳的内部，且内模组内置有智能打印路径规划与控制算法，用于根据矫形器的设计需求，构建专用的打印路径规划软件，控制软硬材料的沉积顺序、层厚、填充模式参数，在应力集中区域提供硬质支撑，在接触人体皮肤的部分提供柔软缓冲，自动调整双喷头系统(2)的打印速度、温度参数。
9.根据权利要求1所述的一种用于3d打印脊柱侧凸矫形器的软硬结合打印设备，其特征在于：所述环境控制系统(4)包括外仓、温度控制器与湿度控制器，所述外仓与框架舱(1)连通，所述温度控制器与湿度控制器设在外仓的内部，且温度控制器与湿度控制器控制框架舱(1)内部的温度与湿度。
10.根据权利要求1所述的一种用于3d打印脊柱侧凸矫形器的软硬结合打印设备，其特征在于：所述框架舱(1)的前端设有舱门(19)，且舱门(19)上设有可视窗。
