[发明专利]一种磁流变弹性体3D打印装置及方法

说明书

本发明的目的是提供一种磁流变弹性体3D打印装置及方法，包括X向水平滑轨、Y向水平滑轨、Z向水平滑轨、XZ向移动装置、Y向移动装置，其特征在于：还包括基体喷头、磁性颗粒喷头、旋转装置、喷头连接装置、打印平台移动装置。所述的旋转装置用于连接基体喷头和磁性颗粒喷头，所述的打印平台移动装置位于平台底部的X向水平滑轨上。本发明的有益效果：通过基体喷头打印基体材料，通过磁性颗粒喷头打印磁性颗粒材料，并控制喷料的浓度以及改变每层磁性颗粒喷出轨迹打印出具有防震、减振的功能梯度磁流变弹性体，解决了以往的3D打印装置只能打印出具有单一内部结构的磁流变弹性体的问题。

技术领域

本发明涉及一种3D打印装置，具体涉及一种磁流变弹性体3D打印装置及方法。

背景技术

3D打印装置是一种快速成型三维打印装置，采用增材技术实现叠层制造。3D打印装置在计算机的控制下，根据零件的三维计算机模型，将打印材料一层一层喷在打印平台上累积成三维实体。3D打印技术目前主要用在模具制造、工业设计、零件制造等领域，常用的材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料等，主要的累积技术有熔融沉积式(FDM)、直接金属激光烧结(DMLS)、石膏3D打印(PP)、分层实体制造(LOM)等，由于3D技术的日渐成熟，使得其在生产、生活等许多领域的发挥了建设性作用。而磁流变弹性体作为磁流变材料的一个分支，它兼有磁流变材料、磁性橡胶和弹性体的优点，又克服了磁流变液沉降、稳定性差、颗粒易磨损等缺点，因此将3D打印技术运用于磁流变弹性体领域在促进磁流变材料研究方面具有重要的意义。

目前由于3D打印装置在结构方面还存在一些限制，以及磁流变弹性体材料的制备过程中对结构的特殊要求，使得市场上在磁流变弹性体方面的3D打印装置基本上处于空缺状态。中国专利CN103213281B提出“一种基于磁流变材料的3D打印快速成型方法及装置”，通过喷射磁流变液到存在磁场的沉积基板上迅速固化进而实现快速成型，使用该方法打印的解决了磁流变材料快速成型的问题，但是该3D打印装置中采用了一个喷头和整体性磁场的设计，这种设计使得该3D打印装置只能打印出一种具有单一内部结构的磁流变弹性体，从而限制了磁流变弹性体材料的功能多样化。

发明内容

针对现有上述缺陷，本发明提供了一种磁流变弹性体3D打印装置及方法，该3D打印装置具有特殊的结构设计，可以通过旋转装置旋转基体喷头和磁性颗粒喷头到一个特定的角度，进而打印出具有不同内部结构的梯度功能材料。同时结合该3D打印装置采用将基体与磁性颗粒分在两个独立的喷头中打印的方法，以达到磁性颗粒喷出量的自由控制，从而控制最终磁流变弹性体中的磁性颗粒的浓度，实现梯度功能磁流变弹性体的打印。

一种磁流变弹性体3D打印装置及方法，其技术方案是这样的：其包括：包括基体喷头、磁性颗粒喷头、旋转装置、喷头连接装置、打印平台移动装置。所述的基体喷头和磁性颗粒喷头通过螺纹连接固定在旋转装置，所述的喷头连接装置用于连接旋转装置和Y向移动装置，所述的打印平台移动装置用于控制打印平台的X向移动，从而实现打印成品自动运到打印机体外侧。

进一步特征在于：

所述的基体打印喷头下端设置有温度传感器；所述的温度传感器与基体打印喷头的加热装置连接；所述的温度传感器采用红外测温传感器，且该红外测温传感器位于和基体打印喷头喷嘴垂直的位置上，用于测量基体打印喷头喷嘴处的温度。

所述的磁性颗粒喷头包括筛选装置和振动装置，所述的筛选装置由凸轮机构、弹簧和上下两个光传感器组成，且凸轮机构和弹簧分别位于杠杆装置的两端，用于控制磁性颗粒进出磁性颗粒喷头的量；所述的振动装置通过振动使磁性颗粒在颗粒间相互作用下从磁性颗粒喷头中挤出，这种振动装置可以是微型偏心轮马达、微型超声波振动器、微型线性振动马达等微型振动器。

所述的旋转装置采用交流步进电机作为动力装置。