The invention discloses a magnetic assisted forming 3D printing forming device and method, which realizes the unsupported printing of the cantilever structure of polymer-based magnetic metal composite products and prevents the products from warping edges by using electromagnetic technology and 3D printing technology. According to the real-time monitoring and calculation of printing position and extrusion amount, the control system can accurately control the working state of the electromagnet in the magnetic platform. The vertical magnetic force exerted on the printed cantilever can balance the vertical and downward gravitational force, so that the printed melt cantilever can be stably suspended in the air to cool and solidify. The invention can effectively avoid establishing a supporting part for the cantilever structure of the product in the process of 3D printing, improve the surface quality of the original product contacted with the supporting surface, shorten the printing time, reduce the consumption of consumable materials in the process of printing, make the product have better quality, and multiple printing extrusion manipulators work at the same time, and can choose from different dimensions. The technology of full suspension printing can improve the manufacturing efficiency of products.
【技术实现步骤摘要】
一种磁力辅助成型3D打印成型装置及方法
本专利技术涉及3D打印领域,具体涉及一种磁力辅助成型3D打印成型技术。
技术介绍
熔融沉积成型技术作为3D打印技术的一种目前被广泛应用于医疗、时尚、工业、航空航天等各个方面。熔融沉积技术属于从下至上的层叠成型技术,为了避免由于重力导致打印悬臂结构过程中坍塌,必须在制品下方预先打印支撑结构,且支撑结构在打印结束后需被去除,这将在打印模型本体表面留下痕迹,使3D打印制品表面质量较差并且有塑料耗材废弃不利于环保。本专利技术提出一种克服物体重力避免打印支撑结构的熔融沉积3D打印的方案-磁力辅助成型3D打印技术。该技术利用麦克斯韦电磁理论改变磁性物质(铁、钴、镍等)的磁矩方向与地球引力协调以辅助高分子基磁性金属复合材料悬臂结构悬浮3D打印成型。相较于一种常见的利用超声波抵消重力影响的方法,磁力对物体的作用力较易精确控制,且成本较低。本专利技术具体介绍利用电磁技术辅助3D打印技术进行制品悬臂结构无支撑打印的技术,该技术同时可增强制品下表面与打印平台的接触力,避免制品翘曲变形的现象产生。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术所存在的不足,提供一种磁力辅助成型3D打印成型装置及方法。利用电磁技术配合3D打印技术,实现高分子基磁性金属复合材料制品悬空部分无支撑打印以及防止制品翘边的作用。本专利技术可有效避免3D打印过程中对制品支撑结构的建立,改善原有支撑面的表面质量,缩短打印时间,减少打印过程中耗材的使用量;使制品有较好的尺寸精度。本专利技术提出的技术方案是:一种磁力辅助成型3D打印成型装置,由熔融沉积3D打印机、磁力辅助系统和控制系统组 ...
【技术保护点】
1.一种磁力辅助成型3D打印成型装置,其特征在于:由熔融沉积3D打印机、磁力辅助系统和控制系统组成,所述磁力辅助系统包括束线圈箱、线圈、铁芯、散热装置;所述控制系统包括3D打印机控制系统、磁场控制系统以及磁隔离箱;以熔融沉积3D打印机为主要作用对象,安装两个建磁平台,上层建磁平台直接固接于3D打印机顶部;下层建磁平台安装于3D打印机成型平台下,并与之固接,下层建磁平台可随3D打印机成型平台做Z轴轴向运动;两建磁平台均需保持水平安装;3D打印机控制系统及建磁平台控制系统均由导线迁出集中于3D打印机一侧,置于磁隔离箱内,防止磁干扰控制系统运作;熔融沉积3D打印机的成型平台材料采用高磁导率材料;建磁平台的束线圈箱由上下壳体、侧面壳体以及内部隔离带组成,其中侧面壳体用低磁导材料材料制成,上下两壳体由高磁导材料制成,内部隔离带为矩形网格结构,网格边长与电磁线圈外径一致,每个隔离带组成的矩形格中设置一枚由电磁线圈和铁芯的电磁铁,隔离带由铜等低磁导率和有电场隔离效果的材料制成,同时在工作过程中中间隔离带应接地,以减小线圈对相邻线圈的干扰。
【技术特征摘要】
1.一种磁力辅助成型3D打印成型装置,其特征在于:由熔融沉积3D打印机、磁力辅助系统和控制系统组成,所述磁力辅助系统包括束线圈箱、线圈、铁芯、散热装置;所述控制系统包括3D打印机控制系统、磁场控制系统以及磁隔离箱;以熔融沉积3D打印机为主要作用对象,安装两个建磁平台,上层建磁平台直接固接于3D打印机顶部;下层建磁平台安装于3D打印机成型平台下,并与之固接,下层建磁平台可随3D打印机成型平台做Z轴轴向运动;两建磁平台均需保持水平安装;3D打印机控制系统及建磁平台控制系统均由导线迁出集中于3D打印机一侧,置于磁隔离箱内,防止磁干扰控制系统运作;熔融沉积3D打印机的成型平台材料采用高磁导率材料;建磁平台的束线圈箱由上下壳体、侧面壳体以及内部隔离带组成,其中侧面壳体用低磁导材料材料制成,上下两壳体由高磁导材料制成,内部隔离带为矩形网格结构,网格边长与电磁线圈外径一致,每个隔离带组成的矩形格中设置一枚由电磁线圈和铁芯的电磁铁,隔离带由铜等低磁导率和有电场隔离效果的材料制成,同时在工作过程中中间隔离带应接地,以减小线圈对相邻线圈的干扰。2.根据权利要求1所述的一种磁力辅助成型3D打印成型装置,其特征在于:侧面壳体用铝合金制成,上下两壳体由工业纯铁制成。3.根据权利要求1所述的一种磁力辅助成型3D打印成型装置,其特征在于:建磁平台的散热系统由多风扇组成,其中建磁平台上的风扇安装于束线圈箱前后左右四面,相互对称。4.根据权利要求1所述的一种磁力辅助成型3D打印成型装置,其特征在于:控制系统的磁隔离箱由低磁导率的材料制成,磁隔离箱完全包覆控制系统。5.根据权利要求1所述的一种磁力辅助成型3D打印成型装置,其特征在于:控制系统的磁场控制系统主要控制线圈电流和散热系统的工作,随时监测3D打印机的工作状态,根据3D打印实时监测打印位置和挤出量,传输回的相关数据控制喷头挤出后熔融材料竖直投影覆盖的建磁平台相应位置线圈电流通断以及供应电流的大小;根据...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨卫民,马昊鹏,王修磊,廖超群,阎华,焦志伟,丁玉梅,
申请(专利权)人:北京化工大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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