【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁流变材料的3d打印，特别涉及一种多功能磁流变弹性体材料的3d打印系统及方法。
技术介绍
1、磁流变材料是由聚合物基体与磁性颗粒混合制成的智能复合材料。磁流变材料具有响应快、可逆变换、无接触的优点。根据成型后的形态，磁流变材料主要分为磁流变液、磁流变胶和磁流变弹性体三种，在磁场作用下这三种磁流变材料均表现出优异的性能。由于形态上的差异，磁流变弹性体克服了前两者在颗粒沉降方面稳定性差的问题，同时还保留了良好的流变性能。因此，磁流变弹性体逐渐吸引了各个领域研究者们的兴趣。
2、相关技术中，磁流变弹性体材料和器件的制备主要以原液混合浇筑成型的方法制备，这种方法受限于模具的尺寸，并且成型时间较长，制备效率较低，很难实现结构复杂，精度高的磁流变弹性体材料和器件的制备。3d打印由于其具有快捷、方便、易操作、能够对复杂结构进行打印的优点，近年来为研究学者探究新型智能材料、智能结构方面的热点技术。
3、中国专利cn103213281b公开了一种基于磁流变材料的3d打印快速成型方法和装置，根据磁流变效应原理，以磁流变材料为3d打印原料，通过喷射磁流变材料到有磁场的工作台上并迅速固化成型，然后逐层沉积以构建三维实体模型；这种方式虽然避免了热熔打印过程高温装置的安全隐患陷，但是由于磁场固定布置产生的磁场方向单一，无法满足精细零部件的打印。
4、因此，基于上述问题，亟需提供一种新的多功能磁流变弹性体材料的3d打印系统及方法。
技术实现思路
1、本专利技术实
2、第一方面，本专利技术提供了一种多功能磁流变弹性体材料的3d打印系统，该系统包括固定基座、两个打印支架、打印头装置、控制器、打印头移动装置、打印平台和磁场变换装置，其中：
3、两个打印支架的一端分别固定于所述固定基座的两侧，用于支撑所述打印头装置和所述打印头移动装置，所述打印头装置用于容纳磁流变弹性体材料，所述打印头移动装置与所述打印头装置固定连接，用于实现所述打印头装置在水平方向和竖直方向的移动；
4、所述打印平台位于所述固定基座的中央区域且位于所述打印头装置的正下方；
5、所述磁场变换装置位于所述打印平台的正下方，并与所述固定基座固定连接，用于激发三维空间任意角度方向的磁场；
6、所述控制器分别与所述打印头装置、打印头移动装置和磁场变换装置电连接，用于控制所述磁流变弹性体的3d打印过程中的打印参数。
7、优选地，所述打印头移动装置包括x向移动组件、z向移动组件和两个y向移动组件，其中：
8、两个y向移动组件分别与两个打印支架的另一端固定连接，且两个y向移动组件的其中一侧均设有凹槽，所述x向移动组件的两端分别通过所述凹槽与两个y向移动组件滑动连接；
9、所述x向移动组件上滑动连接有z向移动组件，所述z向移动组件包括x向移动滑块和z向移动滑块，所述z向移动滑块的一侧与所述x向移动滑块滑动连接，另一侧与所述打印头装置固定连接，通过移动所述z向移动滑块、x向移动组件和x向移动滑块以实现所述打印头装置的水平方向和竖直方向移动。
10、优选地，所述打印头装置包括针筒固定块、打印针筒、打印针头和固化组件，其中：
11、所述针筒固定块与所述打印头移动装置中的z向移动滑块固定连接，所述针筒固定块的中心设有第二通孔，所述打印针筒穿过所述第二通孔固定在所述针筒固定块上，所述打印针头与所述打印针筒的一端固定连接；
12、所述固化组件包括第一固定圆筒，所述第一固定圆筒的上端固定连接有与所述第一固定圆筒内径相同的第一固定圆盘，所述第一固定圆盘的中心设有第一固定孔，所述第一固定孔用于固定所述打印针头，所述第一固定圆筒的下端的边缘固定有若干个紫外小灯，所述紫外小灯用于对所述磁流变弹性体材料进行光固化。
13、优选地，所述第二通孔的直径与所述打印针筒的直径相同，所述第二通孔的深度不小于所述打印针筒长度的1/3。
14、优选地，所述打印头装置还包括磁吸辅助组件，所述磁吸辅助组件位于所述针筒固定块的底部，所述磁吸辅助组件用于为所述磁流变弹性体材料提供悬浮支撑力；
15、优选地，所述磁吸辅助组件包括伸缩轨道、固定滑块、第一磁铁固定件、滑动圆环和加热部件，其中：
16、所述滑动圆环的顶部与所述针筒固定块的底部相固定，所述伸缩轨道的一端与所述滑动圆环的底部滑动连接，另一端与所述固定滑块固定连接；所述第一磁铁固定件为圆柱体，所述圆柱体的一端于所述固定滑块的底部固定连接，所述圆柱体的另一端设有固定槽，所述固定槽用于固定电磁铁；
17、所述加热部件包括第二固定圆筒，所述第二固定圆筒的上端固定连接有与所述第二固定圆筒内径相同的第二固定圆盘，所述第二固定圆盘的中心设有第二固定孔，所述第二固定孔用于固定所述第一磁铁固定件，所述第二固定圆筒的下端的边缘固定有若干个红外小灯，所述红外小灯用于对所述磁流变弹性体材料进行加热固化。
18、优选地，所述打印平台通过位于所述打印平台四个角位置的固定支架与所述固定基座固定连接。
19、优选地，所述磁场变换装置包括水平移动组件、竖直移动组件、旋转组件、固定壳和两个磁铁固定组件，所述固定壳与所述固定基座固定连接，所述固定壳与所述旋转组件相连接，所述旋转组件用于使磁场进行旋转变换，所述水平移动组件和所述竖直移动组件位于所述旋转组件上方，分别用于使所述磁场进行水平变换和竖直变换，两个磁铁固定组件分别与所述水平移动组件和所述竖直移动组件相连接，所述磁铁固定组件用于分别固定两个永磁铁，以使两个永磁铁之间产生磁场。
20、优选地，所述旋转组件包括旋转圆盘和连接帽，所述连接帽位于所述旋转圆盘底部的中心区域；
21、所述固定壳包括带有底面的圆筒，所述圆筒底面的外边缘设有两个固定板，所述固定板通过螺栓与所述固定基座固定连接，所述圆筒底面的中心区域固定有电机，所述电机通过联轴器与所述旋转圆盘底部中心区域的连接帽相连，所述电机用于驱动所述旋转组件旋转；
22、所述水平移动组件包括固定长板，所述固定长板沿所述旋转圆盘的径向固定设置，所述固定长板的两侧设有移动轨道；所述竖直移动组件包括两个固定块，两个固定块通过所述移动轨道与所述水平移动组件滑动连接，两个固定块上均设有升降台，两个磁铁固定组件分别与两个升降台相连接；
23、所述固定块通过所述移动轨道以带动所述磁铁固定组件在水平方向移动，通过所述升降台以带动所述磁铁固定组件在竖直方向移动，通过所述电机驱动所述旋转组件旋转以带动所述磁铁固定组件旋转，进而激发三维空间任意角度方向的磁场。
24、优选地，所述旋转组件还包括至少一个旋转杆，所述旋转杆位于所述旋转圆盘底部的边缘区域，且每个旋转杆的底部设有滑轮；
25、所述圆筒底面的内本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多功能磁流变弹性体材料的3D打印系统，其特征在于，包括固定基座、两个打印支架、打印头装置、控制器、打印头移动装置、打印平台和磁场变换装置，其中：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述打印头移动装置包括X向移动组件、Z向移动组件和两个Y向移动组件，其中：
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述打印头装置包括针筒固定块、打印针筒、打印针头和固化组件，其中：
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述打印头装置还包括磁吸辅助组件，所述磁吸辅助组件位于所述针筒固定块的底部，所述磁吸辅助组件用于为所述磁流变弹性体材料提供悬浮支撑力；
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述打印平台通过位于所述打印平台四个角位置的固定支架与所述固定基座固定连接；和/或
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述旋转组件包括旋转圆盘和连接帽，所述连接帽位于所述旋转圆盘底部的中心区域；
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述旋转组件还包括至少一个旋转杆，所述旋转杆位于所述旋转圆盘底部的边缘区域
8.一种根据权利要求1至7中任一项所述的多功能磁流变弹性体材料的3D打印装置的打印方法，其特征在于，所述打印方法包括：
9.根据权利要求8所述的打印方法，其特征在于，所述打印墨水由聚合物基体、引发剂、改性磁性颗粒和有机溶剂混合得到，其中：
10.根据权利要求9所述的打印方法，其特征在于，所述聚合物基体、引发剂和有机溶剂的质量之比为(5～20)：(5～15)：(80～100)；
...【技术特征摘要】
1.一种多功能磁流变弹性体材料的3d打印系统，其特征在于，包括固定基座、两个打印支架、打印头装置、控制器、打印头移动装置、打印平台和磁场变换装置，其中：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述打印头移动装置包括x向移动组件、z向移动组件和两个y向移动组件，其中：
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述打印头装置包括针筒固定块、打印针筒、打印针头和固化组件，其中：
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述打印头装置还包括磁吸辅助组件，所述磁吸辅助组件位于所述针筒固定块的底部，所述磁吸辅助组件用于为所述磁流变弹性体材料提供悬浮支撑力；
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述打印平台通过位于所述打印平台四个角位置的固定支架与所述固定基座固定...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚永涛，王军，刘彦菊，冷劲松，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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