[发明专利]四轴成型系统及其电磁感应加热装置和打印支架的方法

说明书

本发明涉及高分子聚合物支架制备技术领域，尤其涉及一种用于3D打印制造高分子聚合物支架的四轴成型系统及其电磁感应加热装置和打印支架的方法，本发明公开了一种用于高分子聚合物的支架四轴成型系统及其电磁感应加热装置和打印支架的方法，包括电磁感应加热线圈，所述高频加热线圈为将线圈线缆以涡旋线方式缠绕弯曲而成的管槽式单层线圈，用于加热四轴成型系统的电磁加热棒。本发明通过非封闭式的高频交流电流加热装置对电磁加热棒进行加热，采用非接触式和非封闭式线圈加热。这一加热方式加热快，稳定性好，可以对很细的旋转轴选定区域进行加热而不会接触到沉积在旋转轴上的高分子材料。

技术领域

本发明涉及高分子聚合物支架制备技术领域，尤其涉及一种用于3D打印制造聚合物支架的四轴成型系统及其电磁感应加热装置和打印支架的方法。

背景技术

在通过3D打印制备聚合物支架的过程中，有时会需要对旋转的金属物体，如金属棒和金属管进行加热并控制温度。例如，在申请号为201410086319.0的中国专利申请中公开的体内可降解支架，需要在3D四轴打印成型系统中打印制备，其第四轴是一种旋转加热轴，熔融挤出的高分子材料经喷头挤出后沉积于旋转加热轴上，加热轴需要保持一定的温度以使得熔融挤出的材料能够牢固的粘附在旋转轴上。

加热轴需要保持一定的温度以使得熔融挤出的材料能够牢固的粘附在旋转轴上。目前常见的加热方式是将电阻丝穿入到旋转轴内来实现加热和控温功能。但是，当旋转轴很细时，采用电阻丝穿入的方式就比较困难，此时就需要采用热传导式加热，即将旋转轴制备成直径不同的两段，电阻丝穿入到粗段进行加热，将热传导到细段。细段的温度传导会较慢且存在着温度分布不均的现象，即距加热段粗段越远，温度就越低。因此熔融挤出的材料在细段沉积时就会有受热不均的问题，导致材料粘附力不同或形成结晶的程度不同，从而影响到成型高分子制品的质量。

采用其他热辐射方法，如红外辐射，加热炉辐射对单纯加热旋转轴是可行的，但是，当考虑到旋转轴上有高分子材料沉积时，这种辐射方法就不适用了，因为热辐射会首先加热沉积在旋转轴上的高分子材料，然后才会传导到旋转轴上。旋转轴对熔融沉积的高分子材料而言起到了热传导降温作用。

加热金属旋转轴的另一种方法为在旋转轴上套一个高频交流电线圈，通过交流电产生的交变磁场来引起金属棒内磁极交变而发热。但是这种在金属棒上套线圈的方法会由于线圈的存在而使得熔融材料无法直接沉积到金属棒上。

在公开号为CN102045906A的中国专利申请中公开了一种通过半开放式的高频加热对铸件局部进行加热退火的技术方案，但是使用该方案中的线圈无法实现对金属棒的稳定加热，主要是因为其由弧形导电部构成，其加热效果容易不均匀，而且其加热效果较慢，规格选择上也具有较大的局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中加热轴受热不均，进而影响高分子聚合物材料的融熔和聚合效果的问题，提供一种可快速、稳定加热金属旋转轴的适用于四轴成型系统的电磁感应加热装置及包括其的四轴成型系统，使温度控制更加准确，温度分布更加均匀。解决了传统电阻丝加热旋转金属物体加热不均，升温慢和被加热物体温度梯度较大的问题，解决了无法对D4轴打印系统的旋转金属轴指定区域加热和控温的问题，使3D打印制备高分子支架的过程中高分子原料受热更均匀，有利于精准控制加热轴的温度，并控制高分子支架的聚合制备的过程。

本发明的另一个目的是通过增强3D四轴成型系统的加热功能，提供一种打印支架的方法。尤其适用于直径细小的高分子长支架。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种适用于四轴成型系统的电磁感应加热装置，包括加热线圈，所述高频加热线圈为整根线缆以涡旋线方式缠绕弯曲而成的管槽式单层线圈，用于加热四轴成型系统的电磁加热棒。

进一步地，所述管槽式单层线圈的弧面由若干弧线平行排列而成，所述弧线的圆心位于管槽的直径上，属于横向排列；