[发明专利]一种构建三维有序结构的增材制造方法

说明书

本发明公开一种构建三维有序结构的增材制造方法，包括以下步骤：提供一个基底(3)，其包括基底材料板(31)和在其至少一个侧面依次外延生长的第一相互作用层(32)；在磁操控下向基底(3)上沉积第一磁性条(1)，其包括第一材料板(11)和在其至少两侧面都依次外延生长的第一磁性层(12)、第一柔性层(13)、第一阻隔层(14)和第二相互作用层(15)；在磁操控下向第一磁性条上沉积第二磁性条(2)，其包括第二材料板(21)和在其至少两侧面都依次外延生长的第二柔性层(22)、第二阻隔层(23)和第三相互作用层(24)；诱导化学反应。本发明将模量相对大的金属材料和模量相对低的高分子材料复合，实现了不同材质的增材制造。

技术领域

本发明属于增材制造领域。具体的说，涉及一种构建三维有序结构的增材制造方法。

背景技术

以3D打印为代表的增材制造技术是一种以计算机图形文件为基础，通过熔融沉积成形、激光照射等方式将特定材料逐层连续叠加制成三维结构实体的新兴制造技术。传统的加工制造技术加工周期较长，工序复杂，成本高，产品报废率高，而增材制造技术在快速准确成型方面具有突出的优势，能够直接将设计思想准确的转化为所需的三维结构，因此，增材制造技术在近些年受到了人们的广泛关注。其中，3D打印是增材制造技术一个典型的代表，3D打印的典型工艺选择和对应加工材料的选取两者存在着密切的关联，特定的加工制造工艺只适用于对应的几类材料，而特定的加工材料则需要利用特定的几种3D打印工艺才能实现。因此，打印工艺和加工材料的选择成为了限制现阶段3D打印技术发展的两个最主要的因素。

现有的增材制造技术通常需针对特定的材料采用特定的仪器设备和材料加工工艺，加工制造获得的产品材质与功能单一。例如对于高分子材料，现有的3D打印技术需通过立体光刻技术或熔融沉积成形技术获得三维结构，这些技术难以实现对金属材料的加工；而对于金属材料一般利用高能激光装置，通过选择性激光熔融烧结技术获得三维金属构件，而这种加工方法会导致高分子材料的碳化。在实际应用需求中，如高性能三维构件、组织工程支架等高端制造产品，常常要求产品的材质、化学成分的多样化，同时希望可以实现不同材料间的良好复合。目前对于绝大部分只有单进料系统的3D打印机来说，想实现不同材料的三维结构的增材制造已经很困难，而进一步实现不同材料间的良好复合、稳定复合更是难上加难。同时，相比于加工制造设备和加工原料相对低廉的传统制造技术，现有的增材制造技术所用的设备和耗材价格普遍高昂，不利于推广。

因此，发展一种普适性高且价格低廉的增材制造方法，解决多类材质、多化学组分的三维有序结构的增材制造难题，成为增材制造技术发展中的巨大挑战。

为了解决上述问题，提出本发明。

发明内容

本发明提供一种构建三维有序结构的增材制造方法，包括以下步骤：

步骤1，提供一个基底3，所述基底3包括基底材料板31和在其至少一个侧面依次外延生长的第一相互作用层32，所述第一相互作用层32包括第一强相互作用层321和第一弱相互作用层322，其中所述第一强相互作用层321具有第一强相互作用官能团S1，所述第一弱相互作用层322具有第一弱相互作用官能团W1；

步骤2，在磁操控下向所述基底3上沉积可磁性操控的第一磁性条1，所述第一磁性条1包括第一材料板11和在其至少两侧面都依次外延生长的第一磁性层12、第一柔性层13、第一阻隔层14和第二相互作用层15，所述第二相互作用层15包括第二强相互作用层151和第二弱相互作用层152，其中所述第二强相互作用层151具有第二强相互作用官能团S2，所述第二弱相互作用层152具有第二弱相互作用官能团W2；其中，所述基底3一侧的第一弱相互作用官能团W1和所述第一磁性条1一侧的第二弱相互作用官能团W2通过弱相互作用固定；