CN113500773A - 仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4d打印装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置及方法，该装置包括底板；底板上表面滑动安装有成型基板；底板上安装有支架；底板上设有呈X方向运动的X轴运动结构；支架两侧安装有呈Y方向运动的Y轴运动结构及呈Z方向运动的Z轴运动结构；异质形状记忆材料浆料沉积机构和仿龙虾眼聚焦原位脉冲强光烧结机构分别与Y轴运动结构活动连接形成Y方向运动；在成型过程中对形状记忆材料浆料进行原位烧结固化，无需将浆料沉积成型样件进行烧结固化处理，简化4D打印成型工艺；通过调控聚焦脉冲强光的输入能量密度，实现同种材料4D打印样件的梯度形状记忆性能变化及异种形状记忆材料界面间结合，实现材料与形状记忆性能空间可调的4D打印原位成型。

Description

仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置及方法
技术领域
本发明涉及4D打印技术领域，特别涉及一种仿生聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置及方法，用于形状记忆材料浆料原位成型4D打印，成型过程输入脉冲强光的能量密度与成型材料种类可调，可实现成型材料与形状记忆性能可调的功能梯度零件4D打印成型。
背景技术
4D打印技术是指由增材制造技术成型的结构能够在外界激励下发生形状或者结构改变，直接将材料与结构的变形设计内置到物料当中，简化从设计理念到实物的造物过程，现有的4D打印装置主要有光固化式、熔融沉积式、间接增材制造式和选区激光熔化式等。
光固化式4D打印装置，采用紫外光对液晶弹性体、水凝胶等形状记忆材料进行选区固化，逐层累加，形成具有形状记忆性能的高分子材料零件，但其只能成型对紫外光敏感的单一高分子形状记忆材料；
熔融沉积式4D打印装置，将形状记忆聚合物加热熔化，然后选区沉积在成型基板上，但其成型后，零件的层间结合强度较差，表面粗糙度较高，难以用于成型异质形状记忆材料；
间接增材制造式4D打印装置，将形状记忆材料粉末配制成浆料，然后按照三维建模形状成型出样件的绿体(坯体)，将绿体进行脱脂烧结，最终成型出强化的样件三维实体，但其成型后样件的尺寸精度较差，难以控制成型后样件内部的显微组织与应力分布；
选区激光熔化式4D打印装置，采用高能激光束将镍钛合金等形状记忆金属粉末材料选区熔化成型，但其只能成型单一金属材料零件，无法对成型零件内部的材料分布进行编程；
综上所述，现有的4D打印装置，存在成型零件尺寸精度与表面质量较差，大多智能只能采用单一材料累加成型，无法实现成型材料与形状记忆性能空间可调的功能梯度零件4D打印成型的问题；本发明正是针对目前4D打印装置的现状，研制了仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置，采用仿龙虾眼***调控输出聚焦脉冲强光的能量密度与作用频率，对选区沉积的形状记忆聚合物、合金等粉末浆料进行原位脱脂、烧结成型，实现成型精度高，样件内部异质材料分布、显微组织、形状记忆特性空间分布可调的4D打印成型从而解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种无极变输入能量密度原位成型4D打印装置及方法，将仿龙虾眼结构聚焦脉冲强光***与间接4D打印技术相结合，实现样件内部材料分布、形状记忆特性空间可调的4D打印，解决现有4D打印装置成型材料种类单一，成型零件尺寸精度差，无法实现异质形状记忆材料接合，空间形状记忆特性不可调的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置，包括：
底板；
所述底板上表面滑动安装有成型基板；
所述底板上固定安装有支架；其中
所述底板上设有呈X方向运动的X轴运动结构；
所述支架两侧安装有呈Y方向运动的Y轴运动结构及呈Z方向运动的Z轴运动结构；
所述X轴运动结构、Y轴运动结构、Z轴运动结构形成运动机构；以及
异质形状记忆材料浆料沉积机构；
仿龙虾眼聚焦保护气体与原位脉冲强光烧结机构；其中
所述异质形状记忆材料浆料沉积机构、仿龙虾眼聚焦保护气体与原位脉冲强光烧结机构分别与Y轴运动结构活动连接形成Y方向运动。
进一步的，所述异质形状记忆材料浆料沉积机构包括：
异质浆料打印头；
所述异质浆料打印头的一端设有内螺纹，所述异质浆料打印头的另一端为倒置圆锥状结构；以及
供料导管，所述供料导管的一端设有外螺纹；
所述异质浆料打印头的内螺纹端与供料导管的外螺纹端适配连接；
所述供料导管的另一端连接有软管；
所述供料导管通过软管与浆料储存罐相连接；其中
所述浆料储存罐通过软管与空气压缩机相连接。
进一步的，所述Y轴运动结构包括：
Y向导轨，所述异质浆料打印头柔性连接于Y向导轨上；
所述Y向导轨通过基座与Z轴运动结构活动连接；
所述基座上安装有第一步进电机；
所述第一步进电机驱动连接第一主动轮；
所述第一主动轮通过第一同步带同步连接第一从动轮；
所述第一同步带的一侧通过第一滑块与异质浆料打印头固定连接；
所述第一步进电机驱动第一主动轮转动形成第一从动轮同步转动以实现异质浆料打印头沿Y向导轨形成Y方向运动。
进一步的，所述Z轴运动结构包括：
Z向导轨，所述Z向导轨贴合安装于支架的两侧并与Y向导轨保持垂直；
丝杠组件，所述基座活动安装于丝杠组件上；
第二步进电机，所述丝杠组件通过弹簧联轴器与第二步进电机连接；
第二滑块，所述第二滑块与丝杠组件铰接；其中
所述第二滑块与Z向导轨通过螺纹连接；
所述第二步进电机驱动丝杠组件转动以实现Y向导轨沿Z向导轨形成Z方向运动。
进一步的，所述X轴运动结构包括：
X向导轨，所述X向导轨形成于底板的上表面；
相邻所述X向导轨之间形成有安装槽；
所述安装槽的一端设有第三步进电机；
所述第三步进电机驱动连接第二主动轮；
所述第二主动轮通过第二同步带同步连接第二从动轮；
所述成型基板与第二同步带摩擦接触；其中
所述第三步进电机驱动第二主动轮转动形成第二从动轮同步转动以实现成型基板沿X向导轨形成X方向运动。
进一步的，所述仿龙虾眼聚焦原位脉冲强光烧结机构包括：
仿龙虾眼聚焦强光结构；
所述仿龙虾眼聚焦强光结构与连接管的一端螺纹连接；
所述连接管的另一端连接有灯座；
所述仿龙虾眼聚焦强光结构通过灯座与Y向导轨柔性连接；
所述仿龙虾眼聚焦强光结构与进气管的一端螺纹连接；
所述进气管的另一端连接有保护气瓶；
所述仿龙虾眼聚焦强光结构同时与Y轴运动结构和Z轴运动结构相连接；且
所述仿龙虾眼聚焦强光结构通过Y向导轨分别实现Y方向运动和Z方向运动。
进一步的，所述仿龙虾眼聚焦强光结构包括：
壁体；
悬臂，所述悬臂设置在壁体的上端；
所述悬臂与连接管连接固定；以及
脉冲强光灯，所述脉冲强光灯螺纹连接于壁体上且位于壁体的内部。
进一步的，所述仿龙虾眼聚焦强光结构还包括：
仿龙虾眼同轴聚光聚气结构；
所述仿龙虾眼同轴聚光聚气结构中每组孔隙与竖直方向所成夹角范围为2°≤a≤4°；
所述仿龙虾眼同轴聚光聚气结构中仿龙虾复眼通光孔数目范围为4≤b≤3600个；
所述仿龙虾眼同轴聚光聚气结构采用镀金镍基金属玻璃超声焊接成型；
所述仿龙虾眼同轴聚光聚气结构中镀金镍基金属玻璃薄材的厚度范围为10≤c≤100微米，镀金层厚度范围为0.5≤d≤2微米。
进一步的，仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印方法，包括如下步骤：
步骤一：在4D打印成型过程中，计算机根据所需沉积材料的种类，控制异质形状记忆材料浆料沉积机构上的多材料浆料沉积打印头在成型基板上选区沉积浆料；
步骤二：当浆料选区沉积一定量后，成型基板移动至仿龙虾眼聚焦脉冲强光测，根据预期成型材料内部的显微组织分布或异质材料界面间的接合强度，采用脉冲强光进行选区原位烧结；
步骤三：采用脉冲强光进行原位烧结成型一层或几层或整体烧结完成后，通过调控仿龙虾眼同轴聚光聚气结构与烧结成型样件间的距离，对已经烧结固化成型的样件进行选区热处理或整体热处理。
进一步的，所述异质形状记忆浆料中的形状记忆材料为聚乳酸、聚氨酯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚己内酯、尼龙、镍钛合金、铁钴钒合金、铜镍系合金、铜铝系合金、铜锌系合金、铁系合金(Fe-Mn-Si、Fe-Pd)中一种或多种材料粉末组成；
所述异质形状记忆浆料中的形状记忆材料粉末的粒度分布范围为5≤e≤25微米，高敏圆度范围为60％≤f≤100％；
所述浆料选区沉积层单道宽度范围为20≤g≤200微米，沉积层厚度范围为20≤h≤200微米；
所述脉冲强光灯源为氙气灯，脉冲强光波长范围为300≤k≤800nm，峰值功率范围为0≤m≤10兆瓦；
所述仿龙虾眼同轴聚光聚气结构光斑直径可调范围为5≤n≤20000微米。
在上述技术方案中，本发明提供的仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置及方法，具有以下有益效果：
本发明将仿龙虾眼聚焦结构设计与4D打印技术相结合，原位成型异质形状记忆材料在成型过程中对形状记忆材料浆料进行原位烧结固化，以及对成型样件进行原位热处理，提高成型零件尺寸精度，无需将浆料沉积成型样件放置烧结炉中进行烧结固化处理，简化4D打印成型工艺，降低了制造成本；通过调控聚焦脉冲强光的输入能量密度，可实现同种材料4D打印样件的梯度形状记忆性能变化，以及异种形状记忆材料界面间结合，实现材料与形状记忆性能空间可调的4D打印原位成型，通过原位热处理，可对成型样件内部的热应力分布进行选区编程，为4D打印领域提供一种新的原位成型方法。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置的结构示意图；
图2为本发明提供的仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置中异质形状记忆材料浆料沉积机构的结构示意图；
图3为本发明提供的仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置中仿龙虾眼聚焦原位脉冲强光烧结机构的结构示意图；
图4为本发明提供的仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置中仿龙虾眼聚焦强光结构的结构示意图；
图5为本发明提供的仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置中底板运动***结构示意图；
图6为本发明提供的仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置中浆料运动***结构示意图；
图7为本发明提供的仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置中原位烧结运动***结构示意图。
附图标记说明：
1、底板；2、成型基板；3、支架；4、运动机构；5、异质形状记忆材料浆料沉积机构；6、仿龙虾眼聚焦原位脉冲强光烧结机构；
11、异质浆料打印头；12、供料导管；13、软管；14、浆料储存罐；15、空气压缩机；
21、仿龙虾眼聚焦强光结构；22、连接管；23、灯座；24、进气管；25、保护气瓶；
211、壁体；212、悬臂；213、脉冲强光灯；214、仿龙虾眼同轴聚光聚气结构；
41、X轴运动结构；42、Y轴运动结构；43、Z轴运动结构；
411、X向导轨；412、安装槽；413、第三步进电机；414、第二主动轮；415、第二同步带；416、第二从动轮；
421、Y向导轨；422、基座；423、第一步进电机；424、第一主动轮；425、第一同步带；426、第一从动轮；427、第一滑块；
431、Z向导轨；432、丝杠组件；433、第二步进电机；434、弹簧联轴器；435、第二滑块。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
需要说明的是，本文所使用的的术语“上”、“两侧”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参见图1～图7所示；
本发明的仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置，包括：
底板1；
底板1上表面滑动安装有成型基板2；
底板1上固定安装有支架3；其中
底板1上设有呈X方向运动的X轴运动结构41；
支架3两侧安装有呈Y方向运动的Y轴运动结构42及呈Z方向运动的Z轴运动结构43；
X轴运动结构41、Y轴运动结构42、Z轴运动结构43形成运动机构4；以及
异质形状记忆材料浆料沉积机构5；
仿龙虾眼聚焦保护气体与原位脉冲强光烧结机构6；其中
异质形状记忆材料浆料沉积机构5、仿龙虾眼聚焦保护气体与原位脉冲强光烧结机构6分别与Y轴运动结构42活动连接形成Y方向运动。
异质形状记忆材料浆料沉积机构1包括：
异质浆料打印头11；
异质浆料打印头11的一端设有内螺纹，异质浆料打印头11的另一端为倒置圆锥状结构；以及
供料导管12，供料导管12的一端设有外螺纹；
异质浆料打印头11的内螺纹端与供料导管12的外螺纹端适配连接；
供料导管12的另一端连接有软管13；
供料导管12通过软管13与浆料储存罐14相连接；其中
浆料储存罐14通过软管13与空气压缩机15相连接。
Y轴运动结构42包括：
Y向导轨421，异质浆料打印头11柔性连接于Y向导轨421上；
Y向导轨421通过基座422与Z轴运动结构43活动连接；
基座422上安装有第一步进电机423；
第一步进电机423驱动连接第一主动轮424；
第一主动轮424通过第一同步带425同步连接第一从动轮426；
第一同步带425的一侧通过第一滑块427与异质浆料打印头11固定连接；
第一步进电机422驱动第一主动轮424转动形成第一从动轮426同步转动以实现异质浆料打印头11沿Y向导轨421形成Y方向运动。
Z轴运动结构43包括：
Z向导轨431，Z向导轨431贴合安装于支架3的两侧并与Y向导轨421保持垂直；
丝杠组件432，基座422活动安装于丝杠组件432上；
第二步进电机433，丝杠组件432通过弹簧联轴器434与第二步进电机433连接；
第二滑块435，第二滑块435与丝杠组件432铰接；其中
第二滑块435与Z向导轨431通过螺纹连接；
第二步进电机433驱动丝杠组件432转动以实现Y向导轨421沿Z向导轨431形成Z方向运动。
X轴运动结构41包括：
X向导轨411，X向导轨411形成于底板1的上表面；
相邻X向导轨411之间形成有安装槽412；
安装槽412的一端设有第三步进电机413；
第三步进电机413驱动连接第二主动轮414；
第二主动轮414通过第二同步带415同步连接第二从动轮416；
成型基板2与第二同步带415摩擦接触；其中
第三步进电机413驱动第二主动轮414转动形成第二从动轮416同步转动以实现成型基板2沿X向导轨411形成X方向运动。
仿龙虾眼聚焦原位脉冲强光烧结机构2包括：
仿龙虾眼聚焦强光结构21；
仿龙虾眼聚焦强光结构21与连接管22的一端螺纹连接；
连接管22的另一端连接有灯座23；
仿龙虾眼聚焦强光结构21通过灯座23与Y向导轨421柔性连接；
仿龙虾眼聚焦强光结构21与进气管24的一端螺纹连接；
进气管24的另一端连接有保护气瓶25；
仿龙虾眼聚焦强光结构21同时与Y轴运动结构42和Z轴运动结构43相连接；且
仿龙虾眼聚焦强光结构21通过Y向导轨421分别实现Y方向运动和Z方向运动。
仿龙虾眼聚焦强光结构21包括：
壁体211；
悬臂212，悬臂212设置在壁体211的上端；
悬臂212与连接管22连接固定；以及
脉冲强光灯213，脉冲强光灯213螺纹连接于壁体211上且位于壁体211的内部。
具体的，参考图2，异质浆料打印头11具有两组异质浆料打印头，两组异质浆料打印头分别通过螺纹连接与供料导管12相连，供料导管12通过软管13与浆料储存罐14相连；
仿龙虾眼聚焦原位脉冲强光烧结机构2与Y向导轨421连接，通过第一步进电机423沿Y向导轨421运动，仿龙虾眼聚焦强光结构21通过进气管24与保护气瓶25相连，成型基板2在第三步进电机413的驱动下沿X向导轨411形成X方向运动；
该仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置，采用仿龙虾眼***调控输出聚焦脉冲强光的能量密度与作用频率，对选区沉积的形状记忆聚合物、合金等粉末浆料进行原位脱脂、烧结成型，并编程成型样件内部的显微组织、异质材料分布、以及异质材料界面结合强度，实现成型精度高，样件内部异质材料分布、显微组织、形状记忆特性空间分布可调的4D打印成型。
仿龙虾眼聚焦强光结构21还包括：
仿龙虾眼同轴聚光聚气结构214；
仿龙虾眼同轴聚光聚气结构214中每组孔隙与竖直方向所成夹角范围为2°≤a≤4°；
仿龙虾眼同轴聚光聚气结构214中仿龙虾复眼通光孔数目范围为4≤b≤3600个；
仿龙虾眼同轴聚光聚气结构214采用镀金镍基金属玻璃超声焊接成型；
仿龙虾眼同轴聚光聚气结构214中镀金镍基金属玻璃薄材的厚度范围为10≤c≤100微米，镀金层厚度范围为0.5≤d≤2微米；
具体的，异质形状记忆材料浆料沉积机构1也可以携带多个浆料沉积打印头，分别用于承载不同种类的异质形状记忆材料粉末浆料。
仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印方法，包括如下步骤：
步骤一：在4D打印成型过程中，计算机根据所需沉积材料的种类，控制异质形状记忆材料浆料沉积机构5上的多材料浆料沉积打印头在成型基板上选区沉积浆料；
步骤二：当浆料选区沉积一定量后，成型基板移动至仿龙虾眼聚焦脉冲强光测，根据预期成型材料内部的显微组织分布或异质材料界面间的接合强度，采用脉冲强光进行选区原位烧结；
步骤三：采用脉冲强光进行原位烧结成型一层或几层或整体烧结完成后，通过调控仿龙虾眼同轴聚光聚气结构214与烧结成型样件间的距离，对已经烧结固化成型的样件进行选区热处理或整体热处理。
优选的，异质形状记忆浆料中的形状记忆材料为聚乳酸、聚氨酯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚己内酯、尼龙、镍钛合金、铁钴钒合金、铜镍系合金、铜铝系合金、铜锌系合金、铁系合金(Fe-Mn-Si、Fe-Pd)中一种或多种材料粉末组成，但不限于以上形状记忆聚合物、形状记忆合金与磁致伸缩合金；
异质形状记忆浆料中的形状记忆材料粉末的粒度分布范围为5≤e≤25微米，高敏圆度范围为60％≤f≤100％；
浆料选区沉积层单道宽度范围为20≤g≤200微米，沉积层厚度范围为20≤h≤200微米；
脉冲强光灯源为氙气灯，脉冲强光波长范围为300≤k≤800nm，峰值功率范围为0≤m≤10兆瓦；
仿龙虾眼同轴聚光聚气结构214光斑直径可调范围为5≤n≤20000微米。
本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置，其特征在于，包括：
底板(1)；
所述底板(1)上表面滑动安装有成型基板(2)；
所述底板(1)上固定安装有支架(3)；其中
所述底板(1)上设有呈X方向运动的X轴运动结构(41)；
所述支架(3)两侧安装有呈Y方向运动的Y轴运动结构(42)及呈Z方向运动的Z轴运动结构(43)；
所述X轴运动结构(41)、Y轴运动结构(42)、Z轴运动结构(43)形成运动机构(4)；以及
异质形状记忆材料浆料沉积机构(5)；
仿龙虾眼聚焦保护气体与原位脉冲强光烧结机构(6)；其中
所述异质形状记忆材料浆料沉积机构(5)、仿龙虾眼聚焦保护气体与原位脉冲强光烧结机构(6)分别与Y轴运动结构(42)活动连接形成Y方向运动。
2.根据权利要求1所述的仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置，其特征在于，所述异质形状记忆材料浆料沉积机构(1)包括：
异质浆料打印头(11)；
所述异质浆料打印头(11)的一端设有内螺纹，所述异质浆料打印头(11)的另一端为倒置圆锥状结构；以及
供料导管(12)，所述供料导管(12)的一端设有外螺纹；
所述异质浆料打印头(11)的内螺纹端与供料导管(12)的外螺纹端适配连接；
所述供料导管(12)的另一端连接有软管(13)；
所述供料导管(12)通过软管(13)与浆料储存罐(14)相连接；其中
所述浆料储存罐(14)通过软管(13)与空气压缩机(15)相连接。
3.根据权利要求2所述的仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置，其特征在于，所述Y轴运动结构(42)包括：
Y向导轨(421)，所述异质浆料打印头(11)柔性连接于Y向导轨(421)上；
所述Y向导轨(421)通过基座(422)与Z轴运动结构(43)活动连接；
所述基座(422)上安装有第一步进电机(423)；
所述第一步进电机(423)驱动连接第一主动轮(424)；
所述第一主动轮(424)通过第一同步带(425)同步连接第一从动轮(426)；
所述第一同步带(425)的一侧通过第一滑块(427)与异质浆料打印头(11)固定连接；
所述第一步进电机(422)驱动第一主动轮(424)转动形成第一从动轮(426)同步转动以实现异质浆料打印头(11)沿Y向导轨(421)形成Y方向运动。
4.根据权利要求3所述的仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置，其特征在于，所述Z轴运动结构(43)包括：
Z向导轨(431)，所述Z向导轨(431)贴合安装于支架(3)的两侧并与Y向导轨(421)保持垂直；
丝杠组件(432)，所述基座(422)活动安装于丝杠组件(432)上；
第二步进电机(433)，所述丝杠组件(432)通过弹簧联轴器(434)与第二步进电机(433)连接；
第二滑块(435)，所述第二滑块(435)与丝杠组件(432)铰接；其中
所述第二滑块(435)与Z向导轨(431)通过螺纹连接；
所述第二步进电机(433)驱动丝杠组件(432)转动以实现Y向导轨(421)沿Z向导轨(431)形成Z方向运动。
5.根据权利要求4所述的仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置，其特征在于，所述X轴运动结构(41)包括：
X向导轨(411)，所述X向导轨(411)形成于底板(1)的上表面；
相邻所述X向导轨(411)之间形成有安装槽(412)；
所述安装槽(412)的一端设有第三步进电机(413)；
所述第三步进电机(413)驱动连接第二主动轮(414)；
所述第二主动轮(414)通过第二同步带(415)同步连接第二从动轮(416)；
所述成型基板(2)与第二同步带(415)摩擦接触；其中
所述第三步进电机(413)驱动第二主动轮(414)转动形成第二从动轮(416)同步转动以实现成型基板(2)沿X向导轨(411)形成X方向运动。
6.根据权利要求5所述的仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置，其特征在于，所述仿龙虾眼聚焦原位脉冲强光烧结机构(2)包括：
仿龙虾眼聚焦强光结构(21)；
所述仿龙虾眼聚焦强光结构(21)与连接管(22)的一端螺纹连接；
所述连接管(22)的另一端连接有灯座(23)；
所述仿龙虾眼聚焦强光结构(21)通过灯座(23)与Y向导轨(421)柔性连接；
所述仿龙虾眼聚焦强光结构(21)与进气管(24)的一端螺纹连接；
所述进气管(24)的另一端连接有保护气瓶(25)；
所述仿龙虾眼聚焦强光结构(21)同时与Y轴运动结构(42)和Z轴运动结构(43)相连接；且
所述仿龙虾眼聚焦强光结构(21)通过Y向导轨(421)分别实现Y方向运动和Z方向运动。
7.根据权利要求6所述的仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置，其特征在于，所述仿龙虾眼聚焦强光结构(21)包括：
壁体(211)；
悬臂(212)，所述悬臂(212)设置在壁体(211)的上端；
所述悬臂(212)与连接管(22)连接固定；以及
脉冲强光灯(213)，所述脉冲强光灯(213)螺纹连接于壁体(211)上且位于壁体(211)的内部。
8.根据权利要求7所述的仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印装置，其特征在于，所述仿龙虾眼聚焦强光结构(21)还包括：
仿龙虾眼同轴聚光聚气结构(214)；
所述仿龙虾眼同轴聚光聚气结构(214)中每组孔隙与竖直方向所成夹角范围为2°≤a≤4°；
所述仿龙虾眼同轴聚光聚气结构(214)中仿龙虾复眼通光孔数目范围为4≤b≤3600个；
所述仿龙虾眼同轴聚光聚气结构(214)采用镀金镍基金属玻璃超声焊接成型；
所述仿龙虾眼同轴聚光聚气结构(214)中镀金镍基金属玻璃薄材的厚度范围为10≤c≤100微米，镀金层厚度范围为0.5≤d≤2微米。
9.仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：在4D打印成型过程中，计算机根据所需沉积材料的种类，控制异质形状记忆材料浆料沉积机构(5)上的多材料浆料沉积打印头在成型基板上选区沉积浆料；
步骤二：当浆料选区沉积一定量后，成型基板移动至仿龙虾眼聚焦脉冲强光测，根据预期成型材料内部的显微组织分布或异质材料界面间的接合强度，采用脉冲强光进行选区原位烧结；
步骤三：采用脉冲强光进行原位烧结成型一层或几层或整体烧结完成后，通过调控仿龙虾眼同轴聚光聚气结构(214)与烧结成型样件间的距离，对已经烧结固化成型的样件进行选区热处理或整体热处理。
10.根据权利要求9所述的仿龙虾眼聚焦脉冲强光原位成型4D打印方法，其特征在于：
所述异质形状记忆浆料中的形状记忆材料为聚乳酸、聚氨酯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚己内酯、尼龙、镍钛合金、铁钴钒合金、铜镍系合金、铜铝系合金、铜锌系合金、铁系合金(Fe-Mn-Si、Fe-Pd)中一种或多种材料粉末组成；
所述异质形状记忆浆料中的形状记忆材料粉末的粒度分布范围为5≤e≤25微米，高敏圆度范围为60％≤f≤100％；
所述浆料选区沉积层单道宽度范围为20≤g≤200微米，沉积层厚度范围为20≤h≤200微米；
所述脉冲强光灯源为氙气灯，脉冲强光波长范围为300≤k≤800nm，峰值功率范围为0≤m≤10兆瓦；
所述仿龙虾眼同轴聚光聚气结构(214)光斑直径可调范围为5≤n≤20000微米。
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