基于磁流变液的3d打印支撑材料成型装置的制造方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及三维成型的技术领域，特别是3D打印支撑材料成型装置的技术领域。【【背景技术】】
[0002]三维成型又称为3D打印，是通过层层累积材料最终形成三维模型的一种增材制造技术，较为常见的三维成型原理是熔融挤出成型，通过对塑料材质进行熔融并挤出冷却成型，由于塑料挤出瞬间不具备定型能力，所以在镂空或悬伸的机构成型时需要首先在该结构底部打印出一定高度的支撑材料，然后在支撑材料上打印模型材料。
[0003]常用的支撑材料中，一种是采用与成型模型材料相同材质的材料通过控制打印的稀疏程度形成支撑，在最终打印完毕后，暴力撤掉支撑材料;另一种是采用可溶于其他溶液的材料进行成型支撑结构，待最终打印完毕后，将模型与支撑结构同时放入溶解液中浸泡，最终使支撑材料溶解消除。但是上述支撑材料的形成方式均有一定的缺点，前者会造成模型上形成支撑的残留物，影响表面光洁度，后者浸泡需要大量的时间(5-12小时)，降低了工作效率。
[0004]磁流变液是一种功能材料，是由磁性颗粒和无磁性的液体混合而成，在零磁场时具有一定的流动性，表现为牛顿流体，当磁流变液处于磁场中时，其流动性会减弱，较强的磁场作用下，磁流变液会具有一定的定型能力，而撤掉磁场后，磁流变液会恢复流动性，具有很好地可逆性，且迟滞性较低。利用磁流变液的特殊性质作为三维成型过程中支撑的材料，可以对上述支撑材料形成过程中的缺点予以克服，所以现在需要对这种技术进行开发设计相应的成型装置。
【
【发明内容】
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[0005]本发明的目的就是解决现有3D打印支撑材料存在剥离困难的问题，提出一种采用磁流变液作为支撑材料的支撑成型装置，能够使用于3D打印模型支撑的材料在打印完毕后瞬间得以去除，且材料可以循环利用。
[0006]为实现上述目的，本发明提出了一种基于磁流变液的3D打印支撑材料成型装置，包括活动支架、打印头组件、打印底板和磁控模块;所述活动支架包括底板和与底板垂直的侧板，所述打印头组件固定在所述活动支架上，包括打印头、注射筒和直线步进电机，所述打印头固定在活动支架的底板上，所述注射筒固定在所述活动支架的侧板上，且注射筒的出料口与所述打印头的进料口螺纹连接，所述注射筒内设置有一个可滑动的推杆，所述推杆与所述直线步进电机的输出轴通过一个卡环进行轴向约束、周向自由连接，所述直线步进电机固定在所述侧板上;所述打印底板位于所述打印头的下方，所述磁控模块分布在所述打印底板的左右侧边处;所述磁控模块包括对称布置的两个磁极板，所述磁极板面向所述打印底板的面为平面，背向所述打印底板的面为锥面，所述锥面顶端设置有电磁铁。
[0007]作为优选，所述打印底板的四周设置有止流边，可以防止磁流变液流出打印底板。
[0008]作为优选，所述注射筒外部套装有一个用高磁阻材料制作成的隔磁套，防止注射筒内的磁流变液被磁控模块干扰而丧失流动性。
[0009]本发明的有益效果:本发明通过将磁流变液作为3D打印模型成型过程中的支撑材料，通过外设磁场控制磁流变液的定型性与流动性，可以实现打印完成后通过撤掉磁场而实现支撑材料的快速去除;通过在打印底板的四周设置止流边，可以放置磁流变液流出打印底板之外，在打印结束后可以进行收集进行循环使用。
[0010]本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【【附图说明】】
[0011]图1是本发明基于磁流变液的3D打印支撑材料成型装置的结构示意图。
[0012]图中:1-活动支架、2-打印头、3-注射筒、4-推杆、5-直线步进电机、6_卡环、7_磁极板、8-电磁铁、9-打印底板、10卜侧板、102-底板、50卜输出轴、90卜止流边。
【【具体实施方式】】
[0013]参阅图1，本发明一种基于磁流变液的3D打印支撑材料成型装置，包括活动支架1、打印头组件、打印底板9和磁控模块;所述活动支架I包括底板102和与底板102垂直的侧板101，所述打印头组件固定在所述活动支架I上，包括打印头2、注射筒3和直线步进电机5，所述打印头2固定在活动支架I的底板102上，所述注射筒3固定在所述活动支架I的侧板101上，且注射筒3的出料口与所述打印头2的进料口螺纹连接，所述注射筒3内设置有一个可滑动的推杆4，所述推杆4与所述直线步进电机5的输出轴501通过一个卡环6进行轴向约束、周向自由连接，所述直线步进电机5固定在所述侧板101上;所述打印底板9位于所述打印头2的下方，所述磁控模块分布在所述打印底板9的左右侧边处;所述磁控模块包括对称布置的两个磁极板7，所述磁极板7面向所述打印底板9的面为平面，背向所述打印底板9的面为锥面，所述锥面顶端设置有电磁铁8。
[0014]所述打印底板9的四周设置有止流边901，可以防止磁流变液流出打印底板9。
[0015]所述注射筒3外部套装有一个用高磁阻材料制作成的隔磁套，防止注射筒3内的磁流变液被磁控模块干扰而丧失流动性。
[0016]本发明工作过程:
[0017]本发明基于磁流变液的3D打印支撑材料成型装置在工作过程中，活动支架I是随着打印机的模型出料打印头进行同步运动的一个部件，当需要打印具有悬空的模型材料时，3D打印机会在进行第一层出料时就开始通过直线步进电机5的输出轴501驱动推杆4将注射筒3内的磁流变液进行层层挤出堆积，磁流变液在具有隔磁套保护的注射筒3内是具有流动性的，当从打印头2中挤出后，电磁铁8产生的强磁场通过具有锥台结构的磁极板扩散产生的平行磁场会导致磁流变液的物理状态快速发生转变，即丧失流动性而具有定型能力，从而对打印模型进行支撑；当打印完毕后，模型已经冷却具有自定型能力，这时只需要停止电磁铁8的工作，消除打印底板9上方的磁场，磁流变液又会快速变为流动液体，从而轻松的将支撑得以去除。
[0018]本发明，通过将磁流变液作为3D打印模型成型过程中的支撑材料，通过外设磁场控制磁流变液的定型性与流动性，可以实现打印完成后通过撤掉磁场而实现支撑材料的快速去除;通过在打印底板的四周设置止流边，可以放置磁流变液流出打印底板之外，在打印结束后可以进行收集进行循环使用。
[0019]上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于磁流变液的3D打印支撑材料成型装置，其特征在于:包括活动支架(I)、打印头组件、打印底板(9)和磁控模块;所述活动支架(I)包括底板(102)和与底板(102)垂直的侧板(101)，所述打印头组件固定在所述活动支架(I)上，包括打印头(2)、注射筒(3)和直线步进电机(5)，所述打印头(2)固定在活动支架(I)的底板(102)上，所述注射筒(3)固定在所述活动支架(I)的侧板(101)上，且注射筒(3)的出料口与所述打印头(2)的进料口螺纹连接，所述注射筒(3)内设置有一个可滑动的推杆(4)，所述推杆(4)与所述直线步进电机(5)的输出轴(501)通过一个卡环(6)进行轴向约束、周向自由连接，所述直线步进电机(5)固定在所述侧板(1I)上;所述打印底板(9)位于所述打印头(2)的下方，所述磁控模块分布在所述打印底板(9)的左右侧边处;所述磁控模块包括对称布置的两个磁极板(7)，所述磁极板(7)面向所述打印底板(9)的面为平面，背向所述打印底板(9)的面为锥面，所述锥面顶端设置有电磁铁(8)。2.如权利要求1所述的基于磁流变液的3D打印支撑材料成型装置，其特征在于:所述打印底板(9)的四周设置有止流边(901)，可以防止磁流变液流出打印底板(9)。3.如权利要求1所述的基于磁流变液的3D打印支撑材料成型装置，其特征在于:所述注射筒(3)外部套装有一个用高磁阻材料制作成的隔磁套，防止注射筒(3)内的磁流变液被磁控模块干扰而丧失流动性。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于磁流变液的3D打印支撑材料成型装置，包括活动支架、打印头组件、打印底板和磁控模块；所述活动支架包括底板和与底板垂直的侧板，所述打印头组件固定在所述活动支架上，包括打印头、注射筒和直线步进电机，所述打印头固定在活动支架的底板上，所述注射筒固定在所述活动支架的侧板上，所述注射筒内设置有一个可滑动的推杆，所述直线步进电机固定在所述侧板上；所述打印底板位于所述打印头的下方，所述磁控模块分布在所述打印底板的左右侧边处。本实用新型能够使用于3D打印模型支撑的材料在打印完毕后瞬间得以去除，且材料可以循环利用。
【IPC分类】B29C67/00, B33Y30/00
【公开号】CN205291624
【申请号】
【发明人】陈昊哲
【申请人】陈昊哲
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月22日