[发明专利]一种高效的定向辐射屏蔽防护结构及其3D打印方法

权利要求书

1.一种高效的定向辐射屏蔽防护结构的3D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用第一喷头将基体材料打印形成具有填充腔的骨架；

通过第二喷头在骨架填充腔内打印填充增强材料；

经过第三喷头将固定材料喷覆在增强材料上表层形成薄膜并使其固化；

重复以上步骤直至工件逐层加工完成；

所述骨架包括框架和骨架单元，所述骨架单元为多孔结构，多孔结构形成阵列排布的填充腔；所述框架设置在所述骨架单元外周；

所述基体材料为高分子材料，高分子材料选自聚醚醚酮、聚酰亚胺、尼龙和聚乙烯中的一种或多种的复合材料；

所述增强材料为B₄C、B₃N、W和Pb中的一种或多种复合材料；

所述固定材料为环氧树脂、丙烯酸酯或高分子基体材料；

所述骨架根据有限元仿真方法得到；所述增强材料的添加量根据蒙特卡罗仿真方法得到；具体为：

所述填充腔为多孔结构，具体形状为圆形、矩形、十字形、正多边形或其他形状中的一种或多种混合；逐层加工的所述骨架单元的填充腔形状相同或不同，相同形状按照一定规律进行重复循环打印；骨架单元的形状、大小、深度是通过具体要求通过有限元软件仿真得到力学性能的计算结果进行指导结构设计；

根据力学性能和屏蔽性能设计骨架单元填充，通过3D打印加工屏蔽体。

2.根据权利要求1所述3D打印方法，其特征在于，

所述第一喷头包括送丝轮(7)、加热块(6)和第一喷嘴(5)；所述基体材料的丝材(8)经过送丝轮(7)，进入加热块(6)使得丝材熔融，再经过第一喷嘴(5)制作工件(3)的骨架。

3.根据权利要求1所述3D打印方法，其特征在于，

所述第二喷头包括注入口、螺杆(11)、喷头腔(12)和第二喷嘴(13)，所述螺杆(11)设置在喷头腔(12)内，注入口设置在喷头腔(12)一端，第二喷嘴(13)设置在喷头腔(12)另一端。

4.根据权利要求1所述3D打印方法，其特征在于，所述第三喷头包括粘接腔(17)、微波/光波装置(14)、加热电阻丝(15)、腔内热电偶(16)和雾化喷嘴(19)；所述加热电阻丝(15)端部设置在粘接腔(17)内，所述腔内热电偶(16)设置在粘接腔(17)内，微波/光波装置(14)设置在粘接腔(17)一端，雾化喷嘴(19)设置在粘接腔(17)另一端。

5.一种高效的定向辐射屏蔽防护结构，其特征在于，由权利要求1至4任意一项所述的3D打印方法制得，包括3D打印加工而成的多层结构；多层结构包括骨架、增强材料和固定材料薄膜；所述骨架为多孔结构，所述多孔结构形成具有阵列排布的填充腔，所述增强材料填充在所述填充腔内，所述固定材料薄膜设置在所述增强材料上表层。