[发明专利]一种基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方法

权利要求书

1.一种基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据复杂结构智能材料器件的工作条件和/或性能要求确定复杂结构智能材料器件所用的成形原料；根据成形原料的状态和/或复杂结构智能材料器件的精度确定所使用的快速成形工艺；

2)建立复杂结构智能材料器件的三维模型，对复杂结构智能材料器件的三维模型表面进行离散化，生成复杂结构智能材料器件的三维模型的三维数字模型文件，该三维数字模型文件经支撑添加、模型分层离散化以及加工路径生成后导出快速成形设备能够识别的加工文件，并将加工文件下载至快速成形设备；

3)根据加工文件，利用快速成形设备制造复杂结构智能材料器件。

2.根据权利要求1所述的基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方法，其特征在于，所述的成形原料是根据以下方法确定的：

根据复杂结构智能材料器件的工作条件和/或性能要求确定复杂结构智能材料器件所用的成形原料；其中，工作条件为动力源和/或工作环境，性能要求包括输出量要求和/或使用范围要求；其中，所述的动力源为输入电能、磁能、光能、热能或机械能；工作环境包括无水、有水、温度中的一种或多种；输出量要求为复杂结构智能材料器件能够提供变形、驱动力或电流；使用范围是复杂结构智能材料器件作为驱动器、传感器或执行器使用。

3.根据权利要求2所述的基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方法，其特征在于：

当动力源为电能时，所用的成形原料为电流变体材料；

当工作环境为有水、室温条件时，所用的成形原料为离子聚合物-金属复合材料；

当输出量要求为复杂结构智能材料器件能够提供驱动力时，所用的成形原料为形状记忆聚氨酯或硅橡胶介电弹性体材料；

当使用范围是复杂结构智能材料器件作为传感器使用时，所用的成形原料为离子聚合物-金属复合或铌镁酸铅陶瓷材料；

所述的动力源为热能，工作环境为10～70℃时，所用的成形原料为形状记忆氯醋共聚树脂材料；

所述的输出量要求为复杂结构智能材料器件能够提供电流，使用范围要求是复杂结构智能材料器件作为传感器使用时，所用的成形原料为钛酸钡铁电陶瓷材料；

所述的动力源为5000伏特直流电压，工作在无水、室温环境下，输出量要求是复杂结构智能材料器件能够提供变形且作为驱动器使用时，所用的成形原料为聚丙烯酸酯介电弹性材料。

4.根据权利要求1所述的基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方法，其特征在于：所述的成形原料的状态包括液体、粉末、丝材或片材。

5.根据权利要求4所述的基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方法，其特征在于：所述的快速成形工艺为立体光固化工艺、叠层实体制造工艺、熔融沉积成型工艺或选择性激光烧结工艺；

当成形原料的状态为液态时，选择的快速成形工艺为立体光固化工艺，其工艺参数为：激光扫描速度为2000～4000mm/s，扫描间距0.02～0.2mm，单层厚度为0.025～0.1mm；

当成形原料的状态为片材，每片厚度为0.05-0.2mm时，选择的快速成形工艺为叠层实体制造工艺时，其工艺参数：切割速度为400～650mm/s，平台升降速度为20～60mm/s，加热辊温度为180～220℃；

当成形原料的状态为丝材，丝材直径在1.7～1.8mm时，选择的快速成形工艺为熔融沉积成型工艺；其工艺参数为：层高为0.27～0.33mm，进给速度为20～41mm/s；

当成形原料的状态为粉末时，选择的快速成形工艺为选择性激光烧结工艺时，其工艺参数为：单层铺粉厚度为0.1～0.3mm，采用逐行扫描方式，扫描速度为400～6000mm/s。

6.根据权利要求5所述的基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方法，其特征在于：成形原料的状态为液态时，成形原料是为液态光固化树脂，且液态光固化树脂按质量份数由5～90份的聚合物、5～90份的光聚合型单体以及0.01～10份的光聚合引发剂组成；其中，聚合物为光聚合性齐聚物或光聚合性预聚合物。