[发明专利]一种磁场阵列工作台系统及面曝光3D打印设备及方法

权利要求书

1.一种磁场阵列工作台系统，其特征在于，包括有下表面带有凹槽的工作台上安装板(1)，工作台上安装板(1)的上表面设置有工作台转接头(5)，工作台上安装板(1)下方设置有工作台下安装板(4)，工作台下安装板(4)的下表面设置有工作台底部板(10)；工作台下安装板(4)的上表面设置有安装孔单元，安装孔单元内安装有磁场阵列单元；工作台上安装板(1)与工作台下安装板(4)通过卡扣连接，连接后的工作台上安装板(1)与工作台下安装板(4)之间形成空腔，所述空腔容纳有磁场阵列单元，所述空腔内还设置有磁场阵列驱动电路(2)，磁场阵列驱动电路(2)位于磁场阵列单元上方并与磁场阵列单元通过导线连接；

所述安装孔单元包括有若干个成阵列排布的横向磁场阵列安装孔(11)、若干个与成阵列排布的纵向磁场阵列安装孔(12)，且若干个成阵列排布的横向磁场阵列安装孔(11)与若干个成阵列排布的纵向磁场阵列安装孔(12)成行交插排布；所述安装孔单元还包括有若干个成阵列排布的垂直磁场阵列安装孔(13)，每个纵向磁场阵列安装孔(12)的左右两侧均设置一个垂直磁场阵列安装孔(13)；

磁场阵列单元为构成磁铁阵列的若干个电磁铁，若干个所述电磁铁包括有安装在横向磁场阵列安装孔(11)内的电磁铁、安装在纵向磁场阵列安装孔(12)内的电磁铁及安装在垂直磁场阵列安装孔(13)内的电磁铁，磁场阵列驱动电路(2)通过导线与每一个电磁铁均连接。

2.根据权利要求1所述的一种磁场阵列工作台系统，其特征在于，构成磁铁阵列的所有电磁铁产生的磁场强度范围为1mT-20mT。

3.根据权利要求1所述的一种磁场阵列工作台系统，其特征在于，工作台底部板(10)为光滑平板，其材质为透明玻璃，其厚度为3mm-5mm。

4.根据权利要求1所述的一种磁场阵列工作台系统，其特征在于，工作台上安装板(1)的上表面还设置有磁场阵列工作指示LED灯(7)，磁场阵列工作指示LED灯(7)与磁场阵列驱动电路(2)连接。

5.一种面曝光3D打印设备，其特征在于，包括有上述权利要求1-4任意一项所述的磁场阵列工作台系统及升降单元，所述磁场阵列工作台系统中的工作台转接头(5)与升降单元连接，升降单元能够使磁场阵列工作台系统在竖直方向上下滑动；磁场阵列工作台系统的下方设置有料槽(15)，料槽(15)下方设置有LCD屏幕(21)，LCD屏幕(21)下方设置有紫外光源(16)，还包括有位于紫外光源一侧(16)且料槽(15)下方的设备整体控制电路(22)，LCD屏幕(21)、升降单元及磁场阵列驱动电路(2)均与设备整体控制电路(22)连接，设备整体控制电路(22)控制LCD屏幕(21)、升降单元及磁场阵列驱动电路(2)；

所述升降单元包括有工作台支架(18)及滑轨(20)，所述工作台支架(18)的一端与工作台转接头(5)连接，工作台支架(18)的另一端连接有工作台滑台(14)，工作台滑台(14)安装在滑轨(20)的轨道内，滑轨(20)的轨道内还设置有丝杠(17)，丝杠(17)的一端端部穿过滑轨(20)轨道内的工作台滑台(14)，丝杠(17)的另一端连接有设置在滑轨(20)底部的伺服电机；滑轨(20)竖直设置在料槽(15)的一侧。

6.一种面曝光3D打印数字材料方法，采用如权利要求5所述的一种面曝光3D打印设备，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、制备磁化颗粒：将微米级片状氧化铝颗粒加入到去离子水中，再加入纳米级磁性颗粒，并持续搅拌，直到纳米级颗粒被吸附到片状氧化铝颗粒表面，最后对磁化颗粒进行清洗干燥，即得到磁化颗粒；

步骤2、将步骤1得到的磁化颗粒及分散剂依次加入到光固化环氧树脂或光固化丙烯酸树脂中，搅拌分散；

步骤3、将步骤2中制得的带有磁化颗粒光固化树脂倒入面曝光3D打印设备的料槽(15)中，磁场阵列工作台系统首先下降到第一层位置，根据所涉及的零件外形和逐层的数字材料微观结构进行3D打印；

步骤1中，所述磁化颗粒为外层包裹有纳米磁性颗粒的微米级二维片状氧化铝颗粒或短纤维，所述纳米磁性颗粒为纳米四氧化三铁；

所述微米级二维片状氧化铝颗粒的直径为5μm-10μm，厚度为0.1μm-0.4μm；所述微米级二维片状氧化铝短纤维的长度为5μm-10μm；所述纳米磁性颗粒的粒径为10nm-15nm；

步骤2中，磁化颗粒的质量为光固化环氧树脂或光固化丙烯酸树脂质量的5％-15％，分散剂的质量为光固化环氧树脂或光固化丙烯酸树脂质量的1％-2％；

所述分散剂为CC-9；

所采用的光固化环氧树脂或光固化丙烯酸树脂的粘度为1000mPa.s-2000mPa.s；

步骤3中的3D打印的具体过程为：磁场阵列工作台系统、工作台支架(18)及工作台滑台(14)由丝杠(17)带动，沿滑轨(20)下降到第一层位置，根据数字材料结构由磁场阵列驱动电路(2)控制开启相应的磁场阵列，待磁化颗粒排布完成后，开启料槽(15)底部的LCD屏幕(21)及紫外光源(16)进行改层的外形固化，完成该层打印过程，以此方式打印下一层及整个零件；

步 骤3中所述零件为厚度小于15mm的薄层零件。