[发明专利]一种磁力辅助成型3D打印成型装置及方法

权利要求书

1.一种磁力辅助成型3D打印成型装置，其特征在于：由熔融沉积3D打印机、磁力辅助系统和控制系统组成，所述磁力辅助系统包括束线圈箱、线圈、铁芯、散热装置；所述控制系统包括3D打印机控制系统、磁场控制系统以及磁隔离箱；以熔融沉积3D打印机为主要作用对象，安装两个建磁平台，上层建磁平台直接固接于3D打印机顶部；下层建磁平台安装于3D打印机成型平台下，并与之固接，下层建磁平台可随3D打印机成型平台做Z轴轴向运动；两建磁平台均需保持水平安装；3D打印机控制系统及建磁平台控制系统均由导线迁出集中于3D打印机一侧，置于磁隔离箱内，防止磁干扰控制系统运作；熔融沉积3D打印机的成型平台材料采用高磁导率材料；建磁平台的束线圈箱由上下壳体、侧面壳体以及内部隔离带组成，其中侧面壳体用低磁导材料材料制成，上下两壳体由高磁导材料制成，内部隔离带为矩形网格结构，网格边长与电磁线圈外径一致，每个隔离带组成的矩形格中设置一枚由电磁线圈和铁芯的电磁铁，隔离带由低磁导率和有电场隔离效果的材料制成，同时在工作过程中中间隔离带应接地，以减小线圈对相邻线圈的干扰；建磁平台的散热系统由多风扇组成，其中建磁平台上的风扇安装于束线圈箱前后左右四面，相互对称。

2.根据权利要求1所述的一种磁力辅助成型3D打印成型装置，其特征在于：侧面壳体用铝合金制成，上下两壳体由工业纯铁制成。

3.根据权利要求1所述的一种磁力辅助成型3D打印成型装置，其特征在于：控制系统的磁隔离箱由低磁导率的材料制成，磁隔离箱完全包覆控制系统。

4.根据权利要求1所述的一种磁力辅助成型3D打印成型装置，其特征在于：控制系统的磁场控制系统主要控制线圈电流和散热系统的工作，随时监测3D打印机的工作状态，根据3D打印实时监测打印位置和挤出量，传输回的相关数据控制喷头挤出后熔融材料竖直投影覆盖的建磁平台相应位置线圈电流通断以及供应电流的大小；根据束线圈箱中的温度控制风扇工作转速，使箱体内部温度稳定在合理范围之内。

5.一种磁力辅助成型3D打印成型方法，其特征在于：首先将磁性材料纤维或粉末与高分子材料熔融共混挤出成熔融沉积成型所需要的丝状耗材备用；上层建磁平台直接固接于3D打印机顶部；下层建磁平台安装于3D打印机成型平台正下方做Z轴轴向运动；在3D打印状态下，磁场控制系统打开散热系统的风扇，直至建磁平台在本次打印过程中不再使用且内部温度降至室温；当开始打印时，高分子基磁性金属复合材料被3D打印机熔融挤出并接触底部成型平台，此时磁场控制系统检测打印耗材与成型平台接触面区域并使耗材接触区域竖直投影向下覆盖的建磁平台相应区域线圈施加电流，打印耗材中磁性金属材料被下层建磁平台磁力吸引，保证高分子基复合材料打印制品底面与打印平台紧密接触；通过3D打印控制系统检测即将有悬臂结构需打印时，下层建磁平台停止工作；通过电磁控制系统将刚刚打印的悬臂结构竖直向上投影至上层建磁平台位置的线圈通电工作，且通电电流大小与3D打印控制系统检测挤出耗材量正相关，将刚刚从喷头处挤出的悬臂结构熔融物料悬浮于空中，使其在悬空过程中冷却固化，实现无支撑部分的悬臂结构3D打印；当打印完悬臂结构后，上层建磁平台停止工作，下层建磁平台继续工作，将制品牢固磁吸在成型平台之上；改变机械臂挤出耗材位置对应线圈的电流大小调整磁力强度，以保持打印的耗材在空中稳定悬浮冷却固化。

6.根据权利要求5所述的一种磁力辅助成型3D打印成型方法，其特征在于：多台打印挤出机械臂同时工作，从不同方向上挤出粘接成型。