一种磁性材料3D打印设备制造技术

本发明专利技术涉及一种磁性材料3D打印设备。具体地，在传统熔融沉积成型设备(FDM)的基础上，所述设备采用螺杆挤出结构代替传统的齿轮送丝机构且在所述螺杆挤出结构的下端设置有磁化装置，可实现磁性材料成型效率和磁性能的极大提高。

【技术实现步骤摘要】
一种磁性材料3D打印设备
本专利技术涉及材料加工领域，具体地涉及一种磁性材料3D打印设备。
技术介绍
增材制造技术(也称“3D打印”)是基于计算机三维CAD模型，采用逐层堆积的方式直接制造三维物理实体的方法。增材制造技术可以在一台设备上快速精密地制造出任意复杂形状和结构的零部件，从而实现“自由制造”。与传统加工技术相比，增材制造可降低加工成本20％-40％以上，缩短产品研发周期约80％。近20年来，增材制造技术得到了快速发展，形成了多种成型技术和装备。这些技术面向航空航天、武器装备、汽车、模具以及生物医疗等高端制造领域，直接制造三维复杂结构，解决传统制造工艺难以甚至无法加工的制造难题。3D打印技术(增材制造)可以完全根据电磁理论计算的结果，加工成理想的形状。通过合理的磁路设计，可以解决定子外漏磁和端部漏磁。同时因为3D打印一般以磁粉/塑料复合材料为原料，材料的电导率较硅钢片低，可以进一步降低直流偏置磁场对铁耗的影响。而且3D打印技术无需开模、加工周期短、加工尺寸范围宽、可以根据理论设计和实践结果及时迅速地调整设计方案。解放制备工艺对设计人员的思维限制，为研制结构复杂、电能转化效率高、稀土材料利用率高的新型永磁电机提供有力的技术保障。目前3D打印技术主要用于结构件成型。磁性部件等功能件的3D打印工艺开发与优化尚处于研发阶段。由于没有3d打印专用的磁性材料，导致不同研究机构制备的磁体磁性能差距较大。而且，缺少专用的磁性材料打印设备，目前都采用先打印完成后再充磁的方式，3d打印复杂磁路器件的优势没有完全发挥，离实际应用还有一定的差距。因此，研发磁性材料3D打印专用材料、设备、工艺和应用具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种磁性材料3D打印设备及使用该设备打印磁性部件的方法。本专利技术的第一方面，提供了一种磁性材料3D打印设备，所述设备包含：挤出机构、成型平台、位移机构和控制单元，其中，所述挤出机构用于将原材料输送到所述成型平台，所述位移机构用于将所述挤出机构移动到所需打印位置，所述控制单元用于实现对所述设备的控制。在另一优选例中，所述挤出机构包含第一挤出机构，所述第一挤出机构用于挤出第一原材料，且所述第一挤出机构包含供料部分、挤出部分和第一加热部分，所述第一加热部分位于所述第一挤出机构的末端且用于对待挤出的第一原材料进行加热处理。在另一优选例中，所述第一原材料包含粉末材料和塑料。在另一优选例中，所述粉末材料包括(但并不限于)磁粉，例如钕铁硼、钐钴、铝镍钴、铁氧体、或其组合等。在另一优选例中，所述塑料包括(但并不限于)：尼龙12、尼龙6、尼龙66、ABS、PC、POM、PEEK、PEI、PI、PETG、PLA、PPS等。在另一优选例中，所述第一原材料中，所述粉末材料的质量含量为5－95wt％，较佳地30－90wt％，更佳地40－85wt％，最佳地50-80wt％。在另一优选例中，由所述第一原材料加工所得丝材的抗弯强度≤20MPa，较佳地≤15MPa，更佳地≤10MPa。在另一优选例中，所述丝材的直径为1.5－5mm，优选为1.75±0.02mm或3±0.05mm。在另一优选例中，所述供料部分呈漏斗状，用于将第一原材料传送至套筒中。在另一优选例中，所述挤出部分包含：挤出电机、联轴器、挤出螺杆、套筒和成型部分，所述挤出电机、联轴器、挤出螺杆依序设置，所述套筒位于所述挤出螺杆外周且与所述供料部分的末端连通，所述成型部分位于所述套筒的末端且用于将经挤出螺杆挤出的第一原材料成型后传送到所述成型平台。在另一优选例中，所述联轴器用于连接所述挤出电极和所述挤出螺杆，以将所述挤出电极的动力输送给所述挤出螺杆。在另一优选例中，所述供料部分的末端与所述套筒的中上端的开口连通。在另一优选例中，所述第一挤出机构用于挤出形成磁性材料的主体的第一原材料。在另一优选例中，所述挤出机构还包含第二挤出机构，所述第二挤出机构用于挤出第二原材料，且所述第二挤出机构包含导料管、送丝齿轮、第二加热部分和挤出头，所述第二加热部分位于所述导料管的末端且用于对即将离开所述导料管的第二原材料进行加热处理。在另一优选例中，所述送丝齿轮用于将所述导料管中的第二原材料输送到成型平台。在另一优选例中，所述挤出头位于所述导料管的末端用于对即将离开所述导料管的第二原材料进行挤出成型。在另一优选例中，所述第二原材料为丝材。在另一优选例中，所述丝材的直径为1.5－5mm，较佳地1.6－1.8mm或2.6-3.2mm，更佳地1.75±0.02mm或3±0.05mm。在另一优选例中，所述第二挤出机构用于挤出形成磁性材料的支撑材料的第二原材料。在另一优选例中，所述成型平台包含打印平台、加热装置和调平装置，所述加热装置位于所述打印平台的下方，所述调平装置用于将打印平台的台面调整为与所述位移机构的运动轴平行。在另一优选例中，所述设备还包含磁化装置，所述磁化装置位于所述第一加热部分的外周且用于对经加热的第一原材料进行磁化处理。在另一优选例中，所述磁化装置包含电磁铁励磁部分、软磁体导磁部分、旋转机构和屏蔽罩。在另一优选例中，所述电磁铁励磁部分位于所述软磁体导磁部分的上方。在另一优选例中，所述旋转机构用于旋转所述磁化装置。在另一优选例中，所述电磁铁励磁部分、所述软磁体导磁部分和所述旋转机构所形成的结构除其下方外均被所述屏蔽罩包围。在另一优选例中，采用无磁材料连接以下部分：挤出机构、送料结构、运动部件。在另一优选例中，所述位移机构包含上下左右运动控制部分和前后运动控制部分。在另一优选例中，所述上下左右运动控制部分和所述前后运动控制部分均包含运动轴。在另一优选例中，所述控制单元包含控制器、显示器和输入终端。本专利技术的第二方面，提供了一种磁性材料的3D打印方法，使用本专利技术第一方面所述设备进行打印。在另一优选例中，通过第一挤出机构将第一原材料输送至成型平台，所述第一原材料在离开所述第一挤出机构前进行加热处理。在另一优选例中，所述第一原材料在加热处理时还进行原位磁化处理。在另一优选例中，通过第二挤出机构将第二原材料输送至成型平台，所述第二原材料在离开所述第二挤出结构前进行加热处理。在另一优选例中，在将第一原材料和第二原材料输送至成型平台之前(和同时)，通过加热装置对所述成型平台进行加热处理。本专利技术的技术方案是针对粉末添加含量高、塑料粘结相少、制成丝材后脆性大、采用齿轮送丝无法打印(因为丝太脆，尺轮送料过程中把丝材夹断了，无法顺利向前推进，也就无法完成打印)的问题而提出的。现有磁性材料打印都是先打印后充磁，打印过程中磁畴没有预取向，导致磁性较低，相当于盖房子前期基础不牢，后期磁化(相当于再加固)，整体性能也不会太高。应理解，在本专利技术范围内中，本专利技术的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。附图说明图1是本专利技术磁性材料3D打印设备的结构示意图。图2是本专利技术磁性材料3D打印设备中挤出机构的结构示意图。图3是本专利技术磁性材料3D打印设备中成型平台的结构示意图。图4是本专利技术磁性材料3D打印设备中磁化装置的结构示意图。图5是本专利技术磁性材料3D打印设备中控制单元的结构示意图。具体实施方式本专利技术人经过长期而深本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性材料3D打印设备，其特征在于，所述设备包含：挤出机构、成型平台、位移机构和控制单元，其中，所述挤出机构用于将原材料输送到所述成型平台，所述位移机构用于将所述挤出机构移动到所需打印位置，所述控制单元用于实现对所述设备的控制。

【技术特征摘要】
1.一种磁性材料3D打印设备，其特征在于，所述设备包含：挤出机构、成型平台、位移机构和控制单元，其中，所述挤出机构用于将原材料输送到所述成型平台，所述位移机构用于将所述挤出机构移动到所需打印位置，所述控制单元用于实现对所述设备的控制。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述挤出机构包含第一挤出机构，所述第一挤出机构用于挤出第一原材料，且所述第一挤出机构包含供料部分、挤出部分和第一加热部分，所述第一加热部分位于所述第一挤出机构的末端且用于对待挤出的第一原材料进行加热处理。3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述挤出机构还包含第二挤出机构，所述第二挤出机构用于挤出第二原材料，且所述第二挤出机构包含导料管、送丝齿轮、第二加热部分和挤出头，所述第二加热部分位于所述导料管的末端且用于对即将离开所述导料管的第二原材料进行加热处理。4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述成型平台包含打印平...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志祥，张海青，程昱川，张建飞，许高杰，郭建军，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33