[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

说明书

本发明公开的一种磁场阵列工作台系统，包括有工作台上安装板，工作台上安装板的上表面设置有工作台转接头，工作台上安装板下方设置有工作台下安装板，工作台下安装板的下表面设置有工作台底部板；工作台下安装板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；连接后的工作台上安装板与工作台下安装板之间形成空腔，空腔容纳有磁场阵列单元，空腔内还设置有磁场阵列驱动电路，磁场阵列驱动电路位于磁场阵列单元上方并与磁场阵列单元通过导线连接。该工作台系统解决了现有技术中存在的只有统一磁场，不能改变曝光面内的磁场局部分布的问题。还提供了一种面曝光3D打印设备及一种3D打印数字材料方法。

技术领域

本发明属于光固化增材制造技术领域，具体涉及一种磁场阵列工作台系统，还涉及一种面曝光3D打印设备及一种采用该面曝光3D打印设备的面曝光3D打印数字材料方法。

背景技术

增材制造技术与传统减材或等材制造原理不同，这种技术(又称为3D打印)采用材料逐点、逐层增加的方法制造零件，可以制造传统方法难以加工的结构复杂、力学性能各向异性、材料组分按设计分布的新型零件。这种力学性能、材料组分按设计分布的材料可以称为数字材料，数字材料能够实现性能的各向异性。

面曝光3D打印属于光固化增材制造技术的一种，该技术使用面光源，通过生成的具有不同形状的掩模曝光实现固化整个层面，具有效率高、精度高、成本低的优点。然而目前面曝光3D打印技术所能应用的材料多为单一成分的树脂材料或可光固化的液体材料，所打印的零件内部材料的性能缺乏可控性。非常缺乏能够进行数字材料打印的面曝光系统和方法。已有的采用外部磁场进行光固化打印的方法多采用整体式的统一磁场，这种方法对整个液体槽内的液体进行磁场控制，不能进行局部控制，且需要较高功率来实现。公开的发明专利申请《一种具有磁场发生器的3D光固化打印系统》(申请号CN201910216512.4，公开号CN 110328846 A，公开日20191015)，公开了一种装置，它的特征是料槽两边布置位置相对的一对磁发生装置，这种特征使得该装置的缺点是在一个打印层内只能实现磁性颗粒的单向排列，不能在层内部实现磁性颗粒分布不同的数字材料设计，而且在不能改变曝光面内的磁场局部分布。

发明专利《一种可编程定向短纤维增强复合材料3D打印装置》(申请号CN201720241120.X，授权公告号CN 206536844 U，授权公告日20171003)公开了一种激光点扫描光固化装置，该装置特征为使用稀土磁铁在液面上方移动，这种特征使得该装置可以实现的磁化纤维的排列方向单一，稀土磁铁磁场不可调，设备结构复杂，成本高昂。

公开的发明专利申请《使用磁场的不连续纤维复合材料的增材制造》(申请号CN201580030302.6，公开号CN 106716574 A，公开日20170524)公开了一种特征为在设备外侧有整体磁场装置的打印方法，这种特征使得该装置具有于磁场距离液体材料远，磁场调控能力弱，且必须配合单层液面的多次打印才能改变单层内的不连续纤维方向的不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁场阵列工作台系统，解决了现有技术中存在的只有统一磁场，不能改变曝光面内的磁场局部分布，局部磁场不可调，设备结构复杂，成本高昂，必须配合单层液面的多次打印才能改变单层内磁性颗粒分布的问题。

本发明的第二个目的是提供一种面曝光3D打印设备。

本发明的第三个目的是提供一种面曝光3D打印数字材料方法。

本发明所采用第一种的技术方案是，一种磁场阵列工作台系统，包括有下表面带有凹槽的工作台上安装板，工作台上安装板的上表面设置有工作台转接头，工作台上安装板下方设置有工作台下安装板，工作台下安装板的下表面设置有工作台底部板；工作台下安装板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；工作台上安装板与工作台下安装板通过卡扣连接，连接后的工作台上安装板与工作台下安装板之间形成空腔，空腔容纳有磁场阵列单元，空腔内还设置有磁场阵列驱动电路，磁场阵列驱动电路位于磁场阵列单元上方并与磁场阵列单元通过导线连接。