一种磁流变弹性体3D打印装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的是提供一种磁流变弹性体3D打印装置及方法，包括X向水平滑轨、Y向水平滑轨、Z向水平滑轨、XZ向移动装置、Y向移动装置，其特征在于：还包括基体喷头、磁性颗粒喷头、旋转装置、喷头连接装置、打印平台移动装置。所述的旋转装置用于连接基体喷头和磁性颗粒喷头，所述的打印平台移动装置位于平台底部的X向水平滑轨上。本发明专利技术的有益效果：通过基体喷头打印基体材料，通过磁性颗粒喷头打印磁性颗粒材料，并控制喷料的浓度以及改变每层磁性颗粒喷出轨迹打印出具有防震、减振的功能梯度磁流变弹性体，解决了以往的3D打印装置只能打印出具有单一内部结构的磁流变弹性体的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种磁流变弹性体3D打印装置及方法
本专利技术涉及一种3D打印装置，具体涉及一种磁流变弹性体3D打印装置及方法。
技术介绍
3D打印装置是一种快速成型三维打印装置，采用增材技术实现叠层制造。3D打印装置在计算机的控制下，根据零件的三维计算机模型，将打印材料一层一层喷在打印平台上累积成三维实体。3D打印技术目前主要用在模具制造、工业设计、零件制造等领域，常用的材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料等，主要的累积技术有熔融沉积式(FDM)、直接金属激光烧结(DMLS)、石膏3D打印(PP)、分层实体制造(LOM)等，由于3D技术的日渐成熟，使得其在生产、生活等许多领域的发挥了建设性作用。而磁流变弹性体作为磁流变材料的一个分支，它兼有磁流变材料、磁性橡胶和弹性体的优点，又克服了磁流变液沉降、稳定性差、颗粒易磨损等缺点，因此将3D打印技术运用于磁流变弹性体领域在促进磁流变材料研究方面具有重要的意义。目前由于3D打印装置在结构方面还存在一些限制，以及磁流变弹性体材料的制备过程中对结构的特殊要求，使得市场上在磁流变弹性体方面的3D打印装置基本上处于空缺状态。中国专利CN103213281B提出“一种基于磁流变材料的3D打印快速成型方法及装置”，通过喷射磁流变液到存在磁场的沉积基板上迅速固化进而实现快速成型，使用该方法打印的解决了磁流变材料快速成型的问题，但是该3D打印装置中采用了一个喷头和整体性磁场的设计，这种设计使得该3D打印装置只能打印出一种具有单一内部结构的磁流变弹性体，从而限制了磁流变弹性体材料的功能多样化。专利
技术实现思路
针对现有上述缺陷，本专利技术提供了一种磁流变弹性体3D打印装置及方法，该3D打印装置具有特殊的结构设计，可以通过旋转装置旋转基体喷头和磁性颗粒喷头到一个特定的角度，进而打印出具有不同内部结构的梯度功能材料。同时结合该3D打印装置采用将基体与磁性颗粒分在两个独立的喷头中打印的方法，以达到磁性颗粒喷出量的自由控制，从而控制最终磁流变弹性体中的磁性颗粒的浓度，实现梯度功能磁流变弹性体的打印。一种磁流变弹性体3D打印装置及方法，其技术方案是这样的：其包括：包括基体喷头、磁性颗粒喷头、旋转装置、喷头连接装置、打印平台移动装置。所述的基体喷头和磁性颗粒喷头通过螺纹连接固定在旋转装置，所述的喷头连接装置用于连接旋转装置和Y向移动装置，所述的打印平台移动装置用于控制打印平台的X向移动，从而实现打印成品自动运到打印机体外侧。进一步特征在于：所述的基体打印喷头下端设置有温度传感器；所述的温度传感器与基体打印喷头的加热装置连接；所述的温度传感器采用红外测温传感器，且该红外测温传感器位于和基体打印喷头喷嘴垂直的位置上，用于测量基体打印喷头喷嘴处的温度。所述的磁性颗粒喷头包括筛选装置和振动装置，所述的筛选装置由凸轮机构、弹簧和上下两个光传感器组成，且凸轮机构和弹簧分别位于杠杆装置的两端，用于控制磁性颗粒进出磁性颗粒喷头的量；所述的振动装置通过振动使磁性颗粒在颗粒间相互作用下从磁性颗粒喷头中挤出，这种振动装置可以是微型偏心轮马达、微型超声波振动器、微型线性振动马达等微型振动器。所述的旋转装置采用交流步进电机作为动力装置。所述的喷头连接装置包含上部的圆筒和下部的金属连接柱；所述上部的圆筒的上端接Y向移动装置，下端通过内壁处的环形轨道与金属连接柱相连；所述的金属连接柱上端通过过渡滚轮与圆筒轨道相接触实现连接，下端固定在旋转装置上。所述的打印平台移动装置包含主动轮、动力电机、从动轮和X向水平导轨；所述的主动轮通过动力电机提供动力；所述的从动轮通过与轨道的摩擦力实现运动，且从动轮与移动装置外壳连接的角接触球轴承连接。本专利技术的有益效果：本专利技术中通过旋转装置调整喷头的位置，可以保证在打印过程中基体喷头始终处于磁性颗粒喷头的前面，从而可以随意改变每层磁性颗粒喷出轨迹，实现了磁流变弹性体层间的结构梯度变化，通过控制磁性颗粒喷头喷料的浓度，实现了每层内部和每层之间磁流变弹性体的浓度梯度变化，解决了现有技术中的只能打印出单一内部结构的磁流变弹性体的问题，实现了梯度功能磁流变弹性体材料的打印，对于研制防震、减振等多功能材料方面具有重要的应用前景。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是图1中基体喷头的结构示意图。图3是图1中磁性颗粒喷头的结构示意图。图4是图1中喷头连接部分结构示意图。图5是图1中基体喷头和磁性颗粒喷头之间的运动关系示意图。图6是图1中打印平台移动装置的结构示意图。图7是本专利技术打印成品外形示意图。附图中，基体喷头(1)、磁性颗粒喷头(2)、旋转装置(3)、喷头连接装置(4)、Y向移动装置(5)、Y向水平滑轨(6)、XZ向移动装置(7)、Z向竖直滑轨(8)、X向水平滑轨(9)、X向导轨(10)、打印平台移动装置(11)、温度传感器(1-1)、加热装置(1-2)、进给装置(1-3)、筛选装置(2-1)、光传感器(2-2)、振动装置(2-3)、凸轮机构(2-1-1)、弹簧装置(2-1-2)、固定圆筒(3-1)、交流步进电机(3-2)、连接板(3-3)、连接圆筒(4-1)、过渡滚轮(4-2)、金属连接柱(4-3)、动力电机(11-1)、角接触球轴承(11-2)、从动轮(11-3)、主动轮(11-4)。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1～图6所示，本专利技术包括基体喷头(1)、磁性颗粒喷头(2)、旋转装置(3)、喷头连接装置(4)、Y向移动装置(5)、Y向水平滑轨(6)、XZ向移动装置(7)、Z向竖直滑轨(8)、X向水平滑轨(9)、X向导轨(10)、打印平台移动装置(11)；所述的基体喷头(1)下端设置有温度传感器(1-1)，基体喷头(1)内部装有进给装置(1-3)；所述的磁性颗粒喷头(2)包括筛选装置(2-1)和振动装置(2-3)，筛选装置(2-1)设置在磁性颗粒喷头(2)内部，振动装置(2-3)通过焊接固定在磁性颗粒喷头(2)外侧；基体喷头(1)和磁性颗粒喷头(2)通过螺纹连接固定在旋转装置(3)上；所述的喷头连接装置(4)包含上部的圆筒(4-1)和下部的金属连接柱(4-3)，上部的圆筒(4-1)上端接Y向移动装置(5)，下端通过内壁处的环形轨道与金属连接柱(4-3)相连；所述的金属连接柱(4-3)上端通过过渡滚轮(4-2)与圆筒轨道相接触实现连接，下端固定在旋转装置(3)上。Y向移动装置(5)在内部电机系统和链传动系统的控制下沿着Y向水平滑轨(6)实现打印机Y向运动，XZ向移动装置(7)通过内部电机系统和链传动系统在Z向竖直滑轨(8)和X向水平滑轨(9)上实现打印机XZ向运动。温度传感器(1-1)通过红外线感应对喷头喷嘴处的温度进行实时监控，并将所得数据及时反馈给加热装置(1-2)，从而实时调控加热装置(1-2)的加热温度，实现加热温度的实时控制，提高加热精度。筛选装置(2-1)中设置有凸轮机构(2-1-1)，且凸轮机构(2-1-1)中做间歇直线运动的水平杆与筛选装置(2-1)内侧板以及弹簧装置(2-1-2)构成杠杆机构，利用杠杆原理实现筛选装置(2-1)内侧板的开闭，而且光传感器(2-2)与筛选装置(2-1)通过控制系统相连，通过反馈进入磁性颗粒的量和喷出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁流变弹性体3D打印装置及方法，包括X向水平滑轨、Y向水平滑轨、Z向水平滑轨、XZ向移动装置、Y向移动装置，其特征在于：还包括基体喷头、磁性颗粒喷头、旋转装置、喷头连接装置、打印平台移动装置。

【技术特征摘要】
1.一种磁流变弹性体3D打印装置及方法，包括X向水平滑轨、Y向水平滑轨、Z向水平滑轨、XZ向移动装置、Y向移动装置，其特征在于：还包括基体喷头、磁性颗粒喷头、旋转装置、喷头连接装置、打印平台移动装置。2.根据权利要求1所述的一种磁流变弹性体3D打印装置及方法，其特征在于，所述的XZ向运动装置和Y向运动装置分别位于X、Z向运动导轨和Y向运动装置，所述的打印平台移动装置位于平台底部的X向水平滑轨上。3.根据权利要求1所述的一种磁流变弹性体3D打印装置及方法，其特征在于，所述的基体喷头通过螺纹连接与旋转装置相连接，且基体喷头下侧设有温度传感器。4.根据权利要求3所述的一种磁流变弹性体3D打印装置及方法，其特征在于，所述的温度传感器位于基体喷头的下侧且与基体喷头的加热装置相连。5.根据权利要求1所述的一种磁流变弹性体3D打印装置及方法，其特征在于，所述的磁性颗粒喷头通过螺纹连接与旋转装置相连接，且磁性颗粒喷头上端设有振动装置，磁性颗粒喷头的内部设有筛选装置。6.根据权利要求5所述的一种磁流变弹性体3D打印装置及方法，其特征在于，所述的振动装置采用一种可以为磁性颗粒提供动力从而防止磁性颗粒堵塞在喷头处的微型振动器。7.根据权利要求5所述的一种磁流变弹性体3D打印装置及方法，其特征在于，所述的筛选装置由凸轮机构、弹簧和上下两个光传感器组成，且凸轮机构和弹簧分别位于杠杆装置的两端。8.根据权利要求1所述的一种磁流变弹性体3D打印装置及方法，其特征在于，所述的旋转装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志强，王军，吴衡，王秋良，易理银，姜胜强，朱科军，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43