[发明专利]基于磁流变材料的3D打印快速成型装置及方法

权利要求书

1.  基于磁流变材料的3D打印快速成型装置，其特征在于：包括沉积工作台、磁极、储液罐、墨盒、驱动泵、喷头、连接管道、计算机和伺服机构；

所述沉积工作台，用于作为三维实体的磁流变材料逐层沉积成型的平台；

所述磁极布置于沉积工作台的造型区域两侧，用于提供磁流变材料固化所需的磁场；

所述储液罐、驱动泵、喷头通过连接管道相连通，形成磁流变材料的输送管道；所述储液罐，用于存储磁流变材料，所述驱动泵，用于为输送储液罐中的磁流变材料提供驱动力，所述喷头设置于沉积工作台上的磁极提供的磁场区域内；

所述伺服机构，用于控制喷头的三维运动状态；

所述计算机，用于控制驱动泵的流量、墨盒颜料流量和伺服机构运动状态。

2.  根据权利要求1所述的基于磁流变材料的3D打印快速成型装置，其特征在于：所述计算机包括驱动泵控制单元、墨盒控制单元和伺服机构控制单元；所述驱动泵控制单元，用于控制驱动泵的流量；所述墨盒控制单元，用于控制彩色墨盒的配色颜料、染料多少；所述伺服机构控制单元，用于通过伺服机构控制喷头的三维运动。

3.  根据权利要求1所述的基于磁流变材料的3D打印快速成型装置，其特征在于：所述沉积工作台为可三维调节的升降工作台。

4.  根据权利要求1所述的基于磁流变材料的3D打印快速成型装置，其特征在于：所述磁极为能产生100Gs-8000Gs磁场的永磁体或电磁铁。

5.  根据权利要求1所述的基于磁流变材料的3D打印快速成型装置，其特征在于：所述喷头口直径为0.1-10毫米。

6.  根据权利要求1所述的基于磁流变材料的3D打印快速成型装置，其特征在于：所述喷头为彩色喷头，所述墨盒为彩色墨盒，所述储液罐为彩色储液罐。

7.  根据权利要求1所述的基于磁流变材料的3D打印快速成型装置，其特征在于：所述磁流变材料为磁流变液、磁流体、磁流变脂、磁流变泡沫或磁流变弹性体；或所述磁流变液为水基磁流变液、矿物油基磁流变液、合成油基磁流变液、离子液体基磁流变液、脂基磁流变液、聚合物磁流变液，有机复合磁流变液或无机复合磁流变液；或所述磁流体为由纳米级磁性颗粒通过表面活性剂高度分散悬浮在载液中形成的稳定胶体体系；或所述磁流变脂为由微米级磁性颗粒、增稠剂、基液、填料和添加剂构成的胶体分散体系；或所述磁流变泡沫为将磁流变液吸附在具有吸附力的基体上的多孔材料；所述磁流变弹性体为由高分子聚合物和磁性颗粒组成的材料。

8.  根据权利要求1所述的基于磁流变材料的3D打印快速成型装置进行快速成型的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：构建三维待沉积模型并根据待沉积模型的三维信息生成伺服结构的运动命令、驱动泵流量控制指令；

S2：将所述三维模型进行Z层离散化分层处理和XY层面信息处理，生成模型截面数据信息和填充轨迹运动信息；

S3：根据模型截面数据信息和填充轨迹运动信息来控制喷头沿界面轮廓和填充轨迹进行运动，同时定量控制驱动泵喷射磁流变材料到沉积工作台上磁极固化磁场区域内，进行逐层堆叠建模；并使得磁流变材料固化成型形成三维模型样品。

9.  根据权利要求8所述的基于磁流变材料的3D打印快速成型方法，其特征在于：所述喷头流量是根据截面数据信息来调节驱动泵的流量形成的，所述喷头三维运动轨迹是利用填充轨迹运动信息驱使伺服机构来调节喷头进行三维运动的。

10.  根据权利要求8所述的基于磁流变材料的3D打印快速成型方法，其特征在于：还包括调节磁流变材料固化磁场强度大小，所述磁极固化磁场的磁场强度大小根据实际情况确定。