[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

说明书

本发明公开的一种料槽系统，包括有料槽，料槽四个侧壁上设有电磁铁，料槽底部设有FEP透明薄膜；沿料槽四个侧壁的底端开有凹槽，凹槽内设置有薄膜上压板及薄膜下压板；FEP透明薄膜的下方设有旋转座底板；旋转座底板中心处开有圆形通孔；FEP透明薄膜与旋转座底板之间还设有压电片旋转座，压电片旋转座包括有环形压电片旋转板，环形压电片旋转板上设有环形凸块，环形凸块的外壁设有齿轮齿；旋转座底板的下方设有步进电机，旋转驱动齿轮与环形凸块的齿轮齿啮合；环形压电片旋转板的上表面设有4个超声压电片。该系统能实现超声场与磁场的复合作用，并作用于料槽内的树脂材料。还公开了一种颗粒复合材料面曝光3D打印系统及方法。

技术领域

本发明属于光固化增材制造技术领域，具体涉及一种料槽系统，还涉及一种颗粒复合材料面曝光3D打印系统及一种采用颗粒复合材料面曝光3D打印系统的3D打印方法。

背景技术

3D打印技术是一种采用材料叠加原理进行零件制造的技术，光固化技术是最早发展的3D打印技术之一。其原理为采用紫外光源选择性的固化液态材料，并利用固化反应使得固化的材料逐层粘接，最终形成完整的零件。传统光固化技术只用紫外激光器或紫外LED作为核心成形器件，采用线扫描或面曝光的方式固化单层，其中线扫描的固化速度较慢，而面曝光技术一次可以固化整层，固化速度快，精度较高。传统光固化技术可以固化普通光固化树脂或均匀掺杂的光固化树脂，但难以控制和改变零件内部微观结构。

树脂基颗粒复合材料具有树脂材料的优点，又能够根据颗粒材料的特性增加其他性能，例如导热性、导电性、磁场响应，还可以提高整体的力学性能。然而现有的面曝光3D打印技术不能够较好控制掺杂颗粒树脂材料内颗粒的分布，设备体积较大、原理复杂，不能够采用复合场作用控制颗粒位置。

发明内容

本发明的目的是提供一种料槽系统，该料槽系统能够实现超声场与磁场的复合作用，同时作用于料槽内的树脂材料，能够对树脂内的颗粒形成局部聚集作用，并在层内形成特定的聚集模式，形成具有特定内部微观结构颗粒复合材料的零件。

本发明的第二个目的是提供一种颗粒复合材料面曝光3D打印系统。

本发明的第三个目的是提供一种颗粒复合材料面曝光3D打印方法。

本发明所采用的技术方案是，一种料槽系统，包括有结构为矩形框架的料槽，料槽四个侧壁的外表面上均设置有电磁铁，料槽底部设置有FEP透明薄膜；沿料槽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透明薄膜的薄膜上压板及薄膜下压板，薄膜上压板及薄膜下压板通过螺钉固定到料槽的凹槽内，FEP透明薄膜的边缘位于薄膜上压板及薄膜下压板之间；FEP透明薄膜的下方设置有形状为矩形的旋转座底板，旋转座底板的边缘与凹槽外侧边缘连接，旋转座底板中心处开有圆形通孔；FEP透明薄膜与旋转座底板之间还设置有压电片旋转座，压电片旋转座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，环形凸块安装在旋转座底板中心处的圆形通孔内，所述环形凸块的外壁设置有齿轮齿；旋转座底板的下方设置有步进电机，旋转座底板上还开有齿轮安装孔，旋转驱动齿轮安装在步进电机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，旋转驱动齿轮与环形凸块的齿轮齿啮合，通过步进电机的电机轴的转动带动压电片旋转座转动；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，超声压电片上表面与FEP透明薄膜相接触；FEP透明薄膜对应压电片旋转座中心孔的位置处为紫外光固化处；FEP透明薄膜和4个超声压电片能够形成耦合振动。

本发明的特征还在于，

电磁铁在压电片旋转座内部的曝光区域形成的磁场强度范围为1mT-20mT。

超声压电片所产生的超声振动频率范围为20KHz-50KHz。

FEP透明薄膜的厚度为0.1mm-0.15mm。