[发明专利]料槽系统及颗粒复合材料面曝光3D打印系统及方法

权利要求书

1.一种料槽系统，其特征在于，包括有结构为矩形框架的料槽(1)，料槽(1)四个侧壁的外表面上均设置有电磁铁(2)，料槽(1)底部设置有FEP透明薄膜(5)；沿所述料槽(1)四个侧壁的底端开有凹槽，凹槽内设置有用于固定和张紧FEP透明薄膜(5)的薄膜上压板(3)及薄膜下压板(4)，薄膜上压板(3)及薄膜下压板(4)通过螺钉固定到料槽(1)的凹槽内，FEP透明薄膜(5)的边缘位于薄膜上压板(3)及薄膜下压板(4)之间；FEP透明薄膜(5)的下方设置有形状为矩形的旋转座底板(10)，旋转座底板(10)的边缘与凹槽外侧边缘连接，旋转座底板(10)中心处开有圆形通孔；FEP透明薄膜(5)与旋转座底板(10)之间还设置有压电片旋转座(7)，压电片旋转座(7)包括有环形压电片旋转板，环形压电片旋转板内环边缘处设置有与环形压电片旋转板垂直的环形凸块，所述环形凸块安装在旋转座底板(10)中心处的圆形通孔内，所述环形凸块的外壁设置有齿轮齿；旋转座底板(10)的下方设置有步进电机(9)，所述旋转座底板(10)上还开有齿轮安装孔，旋转驱动齿轮(8)安装在步进电机(9)的电机轴上并位于齿轮安装孔内，齿轮安装孔与圆形通孔连通，旋转驱动齿轮(8)与环形凸块的齿轮齿啮合，通过步进电机(9)的电机轴的转动带动压电片旋转座(7)转动；环形压电片旋转板的上表面设置有4个均匀分布的超声压电片(6)，超声压电片(6)上表面与FEP透明薄膜(5)相接触；FEP透明薄膜(5)对应压电片旋转座(7)中心孔的位置处为紫外光固化处；FEP透明薄膜(5)和4个超声压电片(6)能够形成耦合振动；

电磁铁(2)在压电片旋转座(7)内部的曝光区域形成的磁场强度范围为1mT-20mT；

超声压电片(6)所产生的超声振动频率范围为20KHz-50KHz；

FEP透明薄膜(5)的厚度为0.1mm-0.15mm。

2.一种颗粒复合材料面曝光3D打印系统，其特征在于，包括有如权利要求1所述的料槽系统，还包括在料槽系统下方设置的掩模发生装置(12 )，及在料槽系统上方设置的通过滚珠丝杠机构(13)可以沿垂直方向上下移动的工作台(11 )，掩模发生装置(12 )的平面中心与工作台(11 )平面中心都与料槽系统中心对齐。

3.一种颗粒复合材料面曝光3D打印方法，其特征在于，采用如权利要求2所述的颗粒复合材料面曝光3D打印系统，其步骤如下：

步骤1、对四氧化三铁颗粒进行预处理：向去离子水中加入一定量的四氧化三铁颗粒及分散剂，搅拌分散后对颗粒粉体进行干燥，最后过筛；

步骤2、依次将一定量的经步骤1预处理后的四氧化三铁颗粒及光引发剂加入到光固化树脂中，进行球磨搅拌得到复合树脂；

步骤3、将步骤2制备得到的复合树脂加入到料槽(1)中；

步骤4、根据要打印模型的几何结构，采用切片算法生成逐层打印的面轮廓掩模；根据要打印模型内部微观结构生成料槽系统的超声-磁场工作参数，然后将工作台(11)下降到距离FEP透明薄膜(5)1个FEP透明薄膜(5)层厚的距离，按照超声-磁场工作参数根据生成的整体打印参数开启料槽系统的超声场和磁场，对复合树脂中的颗粒进行空间定位，定位后开启掩模发生装置(12)进行曝光固化，并上升工作台(11)完成本层分离动作；

步骤5、重复步骤4进行颗粒复合材料的逐层打印；

步骤1中，四氧化三铁颗粒的质量为去离子水质量的20-30％；分散剂的质量为去离子水质量的1-2％；过筛后得到的四氧化三铁颗粒的直径为20μm-30μm；干燥时间为12h；所述分散剂为CC-9；

步骤2中，经步骤1预 处理后的四氧化三铁颗粒质量为光固化树脂质量的1-3％，光引发剂的质量为光固化树脂质量的1-3％；球磨搅拌搅拌的时间为2-5h；所述光固化树脂为聚氨酯丙烯酸树脂或环氧树脂，所述光引发剂为819光引发剂；

步骤2中，所述光固化树脂的粘度0.06Pa.s；

步骤4中，料槽系统的超声-磁场工作参数包括超声振动频率20KHz-50KHz、开启时长10s-60s；磁场强度1mT-20mT、开启时长10s-60s；超声压电片(6)振动形成的振动波方向与电磁铁形成的磁场夹角0-90°。