[发明专利]一种磁性材料3D打印设备

说明书

本发明涉及一种磁性材料3D打印设备。具体地，在传统熔融沉积成型设备(FDM)的基础上，所述设备采用螺杆挤出结构代替传统的齿轮送丝机构且在所述螺杆挤出结构的下端设置有磁化装置，可实现磁性材料成型效率和磁性能的极大提高。

技术领域

本发明涉及材料加工领域，具体地涉及一种磁性材料3D打印设备。

背景技术

增材制造技术(也称“3D打印”)是基于计算机三维CAD模型，采用逐层堆积的方式直接制造三维物理实体的方法。增材制造技术可以在一台设备上快速精密地制造出任意复杂形状和结构的零部件，从而实现“自由制造”。与传统加工技术相比，增材制造可降低加工成本20％-40％以上，缩短产品研发周期约80％。

近20年来，增材制造技术得到了快速发展，形成了多种成型技术和装备。这些技术面向航空航天、武器装备、汽车、模具以及生物医疗等高端制造领域，直接制造三维复杂结构，解决传统制造工艺难以甚至无法加工的制造难题。3D打印技术(增材制造)可以完全根据电磁理论计算的结果，加工成理想的形状。通过合理的磁路设计，可以解决定子外漏磁和端部漏磁。同时因为3D打印一般以磁粉/塑料复合材料为原料，材料的电导率较硅钢片低，可以进一步降低直流偏置磁场对铁耗的影响。而且3D打印技术无需开模、加工周期短、加工尺寸范围宽、可以根据理论设计和实践结果及时迅速地调整设计方案。解放制备工艺对设计人员的思维限制，为研制结构复杂、电能转化效率高、稀土材料利用率高的新型永磁电机提供有力的技术保障。

目前3D打印技术主要用于结构件成型。磁性部件等功能件的3D打印工艺开发与优化尚处于研发阶段。由于没有3d打印专用的磁性材料，导致不同研究机构制备的磁体磁性能差距较大。而且，缺少专用的磁性材料打印设备，目前都采用先打印完成后再充磁的方式，3d打印复杂磁路器件的优势没有完全发挥，离实际应用还有一定的差距。

因此，研发磁性材料3D打印专用材料、设备、工艺和应用具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁性材料3D打印设备及使用该设备打印磁性部件的方法。

本发明的第一方面，提供了一种磁性材料3D打印设备，所述设备包含：挤出机构、成型平台、位移机构和控制单元，其中，

所述挤出机构用于将原材料输送到所述成型平台，所述位移机构用于将所述挤出机构移动到所需打印位置，所述控制单元用于实现对所述设备的控制。

在另一优选例中，所述挤出机构包含第一挤出机构，所述第一挤出机构用于挤出第一原材料，且所述第一挤出机构包含供料部分、挤出部分和第一加热部分，所述第一加热部分位于所述第一挤出机构的末端且用于对待挤出的第一原材料进行加热处理。

在另一优选例中，所述第一原材料包含粉末材料和塑料。

在另一优选例中，所述粉末材料包括(但并不限于)磁粉，例如钕铁硼、钐钴、铝镍钴、铁氧体、或其组合等。

在另一优选例中，所述塑料包括(但并不限于)：尼龙12、尼龙6、尼龙66、ABS、PC、POM、PEEK、PEI、PI、PETG、PLA、PPS等。

在另一优选例中，所述第一原材料中，所述粉末材料的质量含量为5－95wt％，较佳地30－90wt％，更佳地40－85wt％，最佳地50-80wt％。

在另一优选例中，由所述第一原材料加工所得丝材的抗弯强度≤20MPa，较佳地≤15MPa，更佳地≤10MPa。

在另一优选例中，所述丝材的直径为1.5－5mm，优选为1.75±0.02mm或3±0.05mm。

在另一优选例中，所述供料部分呈漏斗状，用于将第一原材料传送至套筒中。