一种基于3D打印技术的吸波木堆结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种基于3D打印技术的吸波木堆结构，包括底层部分、中层部分和顶层部分，各层分别由若干间隔设置的长方体条层单元并排构成，长方体条层单元采用导电ABS丝材制作；中层部分的长方体条层单元与底层部分的长方体条层单元呈90°交叉堆叠；顶层部分的长方体条层单元与中层部分的长方体条层单元呈90°交叉堆叠，且顶层部分的长方体条层单元与底层部分的长方体条层单元呈错位平行布置。本发明专利技术还提供了一种如上所述吸波木堆结构的制作方法。本发明专利技术的有益效果为：吸波木堆结构具有更复杂的空间结构，大大增加了内界面数量，入射电磁波在界面处发生多次反射和折射，增加了电磁波的入射次数和传输距离，从而有效提高了材料的电磁吸波性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D打印技术的吸波木堆结构及其制作方法
本专利技术涉及电磁波吸收
，具体涉及一种基于3D打印技术的吸波木堆结构及其制作方法。
技术介绍
随着科学技术的不断发展，人们越来越依赖电子产品及设备所带来的巨大便利。然而，电子设备在工作中产生的电磁辐射不仅干扰正常通讯，而且会不断恶化人类的生存环境，危害人类健康。此外，随着雷达探测技术的不断发展，导弹、飞机、舰船等武器装备越来容易被雷达探测到，它们的生存能力面临巨大的挑战。针对雷达探测技术，研制具有较强电磁波吸收能力的雷达吸波隐身材料是提高军用武器装备战场生存能力的有效手段，也是当代战争中使用最普遍、最有效的防御措施。因此，无论是在民用还是军事领域，开发具有高电磁波吸收性能的材料都变得越来越紧迫。结构型吸波材料已经成为电磁波吸收领域的研究热点。通过调节结构型吸波体的宏观和微观结构，可有效调节其阻抗匹配，进而实现吸波性能的调节。目前结构型吸波体采取蜂窝形式较多，基本通过对具有蜂窝结构的材料进行浸渍或涂层，将吸收剂附着在蜂窝结构材料表面，从而实现结构型吸波体的制备，其成型工艺复杂，空间结构单一，无法多次反射电磁波，电磁吸波效率低。3D打印技术是以三维模型数据为基础，采用逐层累加材料的方式制造实体零件的技术，完全不同于传统的去除加工(切削加工)方法，它可以短周期快速制造任意外形结构的复杂零件，实现个性化制造。熔融沉积成型技术(fuseddepositionmodeling，FDM)是其中应用最为广泛的技术之一。它通过喷嘴加热并挤出丝材，按照CAD模型，层层堆积，最后形成实体零件。因此，如何利用3D打印技术设计具有复杂结构的吸波体以提高电磁吸波效率是目前研究的重点问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种电磁吸波效率高的基于3D打印的吸波木堆结构及其制作方法。本专利技术采用的技术方案为：一种基于3D打印技术的吸波木堆结构，包括底层部分、中层部分和顶层部分，各部分分别由若干间隔设置的长方体条层单元并排构成，长方体条层单元采用导电ABS丝材制作；中层部分的长方体条层单元与底层部分的长方体条层单元呈90°交叉堆叠；顶层部分的长方体条层单元与中层部分的长方体条层单元呈90°交叉堆叠，且顶层部分的长方体条层单元与底层部分的长方体条层单元呈错位平行布置。按上述方案，各部分中相邻两个长方体条层单元的间距D为3～8mm。按上述方案，长方体条层单元的长度L为180mm，宽度W为1～10mm，高度H为1～3mm。本专利技术还提供了一种如上所述吸波木堆结构的制作方法，该方法包括如下步骤：步骤一、建立吸波木堆结构的模型；步骤二、将模型STL切片处理后导入3D打印机；步骤三、制备打印材料：将多壁碳纳米管与ABS树脂熔融共混，获得MWCNTs/ABS复合材料颗粒；步骤四、拉丝：将MWCNTs/ABS复合材料颗粒烘干后送入单螺杆挤出机，获得打印用丝材，也即导电ABS丝材；步骤五：将导电ABS丝材送入3D打印机的喷嘴处，设定成型工艺参数，逐层打印，获得吸波木堆结构。按上述方案，在步骤三中，所述多壁碳纳米管的用量为树脂质量的2～6％。按上述方案，所述导电ABS丝材的直径为1.6～3.0mm。按上述方案，所述导电ABS丝材的电导率为10-10～10-3S/cm。按上述方案，成型工艺参数为：喷嘴温度为220～280℃，逐层打印的层高为0.1～0.2mm，填充度为100％，打印速度为20～60mm/s，打印平台的温度为80～110℃。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术所述吸波木堆结构为三层结构，内部空间复杂，各条层的交叉错位堆叠，大大增加了吸波体的内界面数量，入射电磁波在界面处发生多次反射和折射，增加了电磁波的入射次数和传输距离，从而显著提高了电磁波损耗几率。2、本专利技术采用3D打印技术制作吸波木堆结构，操作方便，安全性高，可零误差实现其三层木堆复杂结构的制备。附图说明图1为本专利技术实施例1的整体结构俯视图。图2为实施例1的整体结构侧视图。图3为实施例1的局部结构示意图。图4为熔融沉积成型打印机的示意图。图5为实施例2的结构示意图。图6为实施例1的电磁吸波性能评价效果图。图7为实施例2的电磁吸波性能评价效果图。图8为实施例3的电磁吸波性能评价效果图。图9为实施例3的局部示意图。其中：1-打印用丝材，2-传送轮，3-喷嘴，4-打印实体，5-胶粘片，6-打印平台，7-顶层部分，8-中层部分，9-底层部分，10-长方体条层单元。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步地说明。如图1～3所示的一种基于3D打印技术的吸波木堆结构，包括底层部分9、中层部分8和顶层部分7，各部分分别由若干间隔设置的长方体条层单元10并排构成，长方体条层单元10采用导电ABS丝材制作；中层部分8的长方体条层单元10与底层部分9的长方体条层单元10呈90°交叉堆叠；顶层部分7的长方体条层单元10与中层部分8的长方体条层单元10呈90°交叉堆叠，且顶层部分7的长方体条层单元10与底层部分9的长方体条层单元10呈错位平行布置。优选地，每部分中相邻两个长方体条层单元10的间距D为3～8mm。优选地，长方体条层单元10的长度L为180mm，宽度W为1～10mm，高度H为1～3mm。图3为实施例1的局部示意图，底层部分9由若干个长方体条层单元10以3～8mm的间距并排布置；中层部分8由若干个长方体条层单元10以3～8mm的间距并排布置；顶层部分7由若干个长方体条层单元10以3～8mm的间距并排布置。顶层部分7与中层部分8呈90°交叉堆叠，且顶层部分7与底层部分9呈错位平行，即由底层部分9向宽度方向平移1～10mm，再向高度方向平移2～6mm为顶层部分7的位置。一种如上所述吸波木堆结构的制作方法，该方法包括如下步骤：步骤一、建模：采用CAD软件建立如上所述吸波木堆结构的模型。步骤二、将模型进行STL切片设置，将切片设置后的模型导入3D打印机，调平打印平台6。步骤三、制备打印材料：将质量分数为2～6wt％的多壁碳纳米管(MWCNTs)与ABS树脂在双螺杆挤出机中进行熔融共混，获得MWCNTs/ABS复合材料颗粒。所述多壁碳纳米管的用量为树脂质量的2～6％。本专利技术中，双螺杆挤出机各区温度为：一区185～205℃，二区195～215℃，三区200～220℃，四区200～225℃，机头195～215℃；利用双螺杆挤出机熔融共混为现有技术，这里不再赘述。步骤四、拉丝：将MWCNTs/ABS复合材料颗粒在烘箱内烘干2～4小时，再送入单螺杆挤出机，获得打印用丝材1，也即导电ABS丝材。本专利技术中，所述导电ABS丝材的电导率为10-10～10-3S/cm。导电ABS丝材的直径为1.6～3.0mm。...

【技术保护点】
1.一种基于3D打印技术的吸波木堆结构，其特征在于，包括底层部分、中层部分和顶层部分，各部分分别由若干间隔设置的长方体条层单元并排构成，长方体条层单元采用导电ABS丝材制作；中层部分的长方体条层单元与底层部分的长方体条层单元呈90°交叉堆叠；顶层部分的长方体条层单元与中层部分的长方体条层单元呈90°交叉堆叠，且顶层部分的长方体条层单元与底层部分的长方体条层单元呈错位平行布置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印技术的吸波木堆结构，其特征在于，包括底层部分、中层部分和顶层部分，各部分分别由若干间隔设置的长方体条层单元并排构成，长方体条层单元采用导电ABS丝材制作；中层部分的长方体条层单元与底层部分的长方体条层单元呈90°交叉堆叠；顶层部分的长方体条层单元与中层部分的长方体条层单元呈90°交叉堆叠，且顶层部分的长方体条层单元与底层部分的长方体条层单元呈错位平行布置。


2.如权利要求1所述的基于3D打印技术的吸波木堆结构，其特征在于，各部分中相邻两个长方体条层单元的间距D为3～8mm。


3.如权利要求1所述的基于3D打印技术的吸波木堆结构，其特征在于，长方体条层单元的长度L为180mm，宽度W为1～10mm，高度H为1～3mm。


4.一种如权利要求1～3中任意一项所述吸波木堆结构的制作方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一、建立吸波木堆结构的模型；
步骤二、将模型STL切片处理后导入3D打印机；
步骤三、制备打印材料：将多壁碳纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪艳，赖文文，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42