一种光固化各向异性永磁体3d打印机及其使用方法
技术领域
1.本发明属于光固化各向异性永磁体的成型技术领域，具体涉及一种光固化各向异性永磁体3d打印机及其使用方法。
背景技术：
2.目前高分子复合永磁材料的制备多采用注塑挤出或热压成型及磁场条件下的热压成型。注塑成型可做复杂结构的磁体但磁性能较低，热压成型磁体的磁性能较好但形态单一。对于形态及磁性能均要求较高的场合则无法实现。因此我们提出了一种在磁场条件下以3d打印方式制作形态较复杂磁性能要求高的高分子复合材料永磁体。
技术实现要素：
3.本发明针对注塑挤出或热压成型及磁场条件下的热压成型无法实现形态及磁性能均要求较高的场合的问题，提供一种光固化各向异性永磁体3d打印机及其使用方法，尤其适合各向异性磁粉的混合光固化胶打印。本发明解决了各向异性永磁体混胶打印的问题，为高分子复合材料永磁体生产提供了一种新型设备和生产方式。
4.本发明采用如下技术方案：一种光固化各向异性永磁体3d打印机，包括供料装置、打印输出装置、环形伺服减速电机、励磁及固化装置和三维打印平台，打印输出装置位于供料装置的下方，环形伺服减速电机位于打印输出装置的下方，励磁装置位于环形伺服减速电机的下方，供料装置、打印输出装置、环形伺服减速电机和励磁及固化装置连接后固定在三维打印平台上。
5.所述供料装置包括储料筒，储料筒内设有活塞，储料筒的一端设有装有密封圈的可拆尾板，可拆尾板的上方设有与储料筒连通的气动接头，储料筒的另一端设有出料口，出料口末端设有螺纹。
6.所述打印输出装置包括供料管，供料管上设有球阀和电磁阀，球阀下方的输出口与电磁阀上方的输入口连接，电磁阀下方的输出口通过螺纹连接有打印针头，供料管与储料筒末端的螺纹连接。
7.所述环形伺服减速电机包括含减速机的伺服电机，伺服电机的底部设有安装法兰，安装法兰的一端设有环形转动法兰，伺服电机通过齿轮输出至环形转动法兰。
8.所述励磁装置包括中空的纯铁的导磁件，导磁件的两端向下设有磁极，磁极的末端对称设有向内倾斜的导磁极头，磁极上缠绕励磁线圈，导磁件的上方设有固化装置，所述固化装置为与导磁极头呈90
°
安装的一对紫外固化灯；励磁及固化装置的上端面固定于环形伺服减速电机的环形转动法兰的下端面。
9.打印针头穿过环形转动法兰及导磁件，打印针头位于两个导磁极头的中部。
10.所述三维打印平台包括底座、互成90
°
的x轴伺服丝杠滑台、y轴伺服丝杠滑台和z轴伺服丝杠滑台，x轴伺服丝杠滑台位于底座的顶端，y轴伺服丝杠滑台位于底座的下端，z轴伺服丝杠滑台位于x轴伺服丝杠滑台的滑块上，z轴伺服丝杠滑台的滑块上设有安装平
面。
11.供料装置、打印输出装置、环形伺服减速电机和励磁及固化装置固定在安装平面上。
12.所述气动接头位于可拆尾板的中部，气动接头通过气动软管连接有压缩气体。
13.所述打印针头设有内螺纹连接口，打印针头的末端为316l不锈钢制成的中空平口针头。
14.一种光固化各向异性永磁体3d打印机的使用方法，包括如下步骤：第一步，填装待打印材料：确保打印机处于关机状态且压缩空气未输入储料筒，将后部的可拆卸尾板拆除，取出活塞，再将准备好的待打印材料注入储料筒盖好活塞并确保排出空气。连接可拆除尾板，插好气动软管，调整好压力，完成准备工作；第二步，将打印程序输入至控制系统，打开球阀；第三步，系统开始打印，控制程序打开电磁阀、同时开启励磁和紫外光照，待打印物料以匀速输出，在磁场的作用下磁粉磁筹按顺序排列堆积成型并在紫外光照射下迅速固化；第四步，打印过程中，根据成型材料磁场方向要求，导磁极头可以旋转不同角度形成不同磁场方向，可实现环形磁体的内外单极、内外多级、多级斜充等不同磁场应用要求。
15.本发明涉及各向异性永磁体细粉混合光固化胶水在磁场条件下的采用3d打印方法成型的设备及工艺，适合钕铁硼等各向异性永磁粉的混胶3d打印，利用气体推动恒压供料的方式，由微型电磁阀控制输出，在打印头输出部分创造性采用了磁场取向排列方式，结合快速光固化方法，有效提高了打印件的磁性能，打印完成即可使用，无需二次充磁。本发明提出了一种新的高分子混合永磁体制备方法、工艺及设备，为高分子混合永磁体材料的3d打印提供了全新的设备。
16.本发明的有益效果如下：相对于现有的注塑挤出或热压成型及磁场条件下的热压成型方法制备高分子复合永磁材料，本发明涉及的一种3d光固化各向异性永磁体3d打印机所生产的高分子复合材料永磁体，具有形态多样化、磁性能好的优势。针对各向异性永磁体混高分子胶打印的问题提出了一种全新的结构与方法。
附图说明
17.图1为本发明的供料装置的结构示意图；图2为本发明的打印输出装置的结构示意图；图3为本发明的环形伺服减速电机的结构示意图；图4为本发明的励磁及固化装置的结构示意图；图5为本发明的供料装置、打印输出装置、环形伺服减速电机和励磁及固化装置的装配结构示意图；图6为本发明的三维打印平台的结构示意图；图7为本发明的整体装配结构示意图；其中：1
‑
储料筒；2
‑
活塞；3
‑
可拆尾板；4
‑
气动接头；5
‑
供料管；6
‑
球阀；7
‑
电磁阀；8
‑
打印针头；9
‑
伺服电机；10
‑
安装法兰；11
‑
环形转动法兰；12
‑
导磁件；13
‑
磁极；14
‑
导磁极
头；15
‑
励磁线圈；16
‑
紫外固化灯；17
‑
底座；18
‑
x轴伺服丝杠滑台；19
‑
y轴伺服丝杠滑台；20
‑
z轴伺服丝杠滑台；21
‑
安装平面。
具体实施方式
18.结合附图，对本发明做进一步说明。
19.如图所示，一种光固化各向异性永磁体3d打印机，包括供料装置、打印输出装置、环形伺服减速电机、励磁及固化装置和三维打印平台，打印输出装置位于供料装置的下方，环形伺服减速电机位于打印输出装置的下方，励磁装置位于环形伺服减速电机的下方，供料装置、打印输出装置、环形伺服减速电机和励磁及固化装置连接后固定在三维打印平台上。
20.所述供料装置包括储料筒1，储料筒为高分子材料制成的中空针筒结构，储料筒1内设有可上下滑动的活塞2，储料筒1的一端设有装有密封圈的可拆尾板3，可拆尾板3的上方设有与储料筒1连通的气动接头2，储料筒1的另一端设有出料口，出料口末端设有连接螺纹。气动接头4位于可拆尾板3的中部，气动接头4通过气动软管连接有压缩气体，压缩气体通过气动软管由气动接头输入至储料筒，活塞上方，可拆尾板直径形成的空间，形成恒定的压力，作用于活塞下方的物料。
21.所述打印输出装置包括供料管5，供料管5为高分子材料构成的硬管，供料管5上设有有可手动控制通断的微型的球阀6和微型的电磁阀7，球阀6下方的输出口与电磁阀7上方的输入口连接，电磁阀7下方的输出口通过螺纹连接有打印针头8，打印针头8为高分子材料内螺纹连接口，下部有316l不锈钢制成的中空平口针头。供料管5与储料筒1末端的螺纹连接。
22.所述环形伺服减速电机包括含减速机的伺服电机9，伺服电机9的底部设有安装法兰10，安装法兰10的一端设有环形转动法兰11，伺服电机9通过齿轮输出至环形转动法兰11。环形转动法兰11为带安装螺孔的中空结构，可相对于静止部分的安装法兰10任意位置转动和停止。
23.所述励磁装置包括中空的纯铁的导磁件12，导磁件12的两端向下设有磁极13，磁极13的末端对称设有向内倾斜的导磁极头14，磁极13上缠绕励磁线圈15，导磁件12的上方设有固化装置，所述固化装置为与导磁极头14呈90
°
安装的一对紫外固化灯16；励磁及固化装置的上端面固定于环形伺服减速电机的环形转动法兰11的下端面；打印针头8穿过环形转动法兰11及导磁件12，打印针头8位于两个导磁极头14的中部。
24.所述三维打印平台包括底座17、互成90
°
的x轴伺服丝杠滑台18、y轴伺服丝杠滑台19和z轴伺服丝杠滑台20，x轴伺服丝杠滑台18位于底座17的顶端，y轴伺服丝杠滑台19位于底座17的下端，z轴伺服丝杠滑台20位于x轴伺服丝杠滑台18的滑块上，z轴伺服丝杠滑台20的滑块上设有安装平面21；供料装置、打印输出装置、环形伺服减速电机和励磁及固化装置固定在安装平面21上。
25.打印针头可在三维打印平台伺服滑台驱动下实现三维空间的移动打印，打印针头两侧的两个导磁极头可在环形伺服减速电机驱动下以打印针头为轴心以任意角度转动。
26.为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
27.在具体使用时，根据本发明所述的一种光固化各向异性永磁体3d打印机的具体使用步骤如下：第一，本发明所述的一种光固化各向异性永磁体3d打印机开机需前完成待打印材料的填装。先确保打印机处于关机状态且压缩空气未输入储料筒。将后部的可拆卸尾板拆除，取出活塞。再将准备好的待打印材料注入储料筒盖好活塞并确保排出空气。连接可拆除尾板，插好气动软管，调整好压力。准备工作即完成。
28.第二，将打印程序输入至控制系统，打开手动微型球阀。
29.第三，以打印圆环形永磁体为例：系统开始打印，控制程序打开电磁阀、同时开启励磁和紫外光照。待打印物料以匀速输出，在磁场的作用下磁粉磁筹按顺序排列堆积成型并在紫外光照射下迅速固化。
30.第四，打印过程中根据成型材料磁场方向要求，励磁极头可以旋转不同角度形成不同磁场方向，可实现环形磁体的内外单极、内外多级、多级斜充等不同磁场应用要求。
技术领域
1.本发明属于光固化各向异性永磁体的成型技术领域，具体涉及一种光固化各向异性永磁体3d打印机及其使用方法。
背景技术：
2.目前高分子复合永磁材料的制备多采用注塑挤出或热压成型及磁场条件下的热压成型。注塑成型可做复杂结构的磁体但磁性能较低，热压成型磁体的磁性能较好但形态单一。对于形态及磁性能均要求较高的场合则无法实现。因此我们提出了一种在磁场条件下以3d打印方式制作形态较复杂磁性能要求高的高分子复合材料永磁体。
技术实现要素：
3.本发明针对注塑挤出或热压成型及磁场条件下的热压成型无法实现形态及磁性能均要求较高的场合的问题，提供一种光固化各向异性永磁体3d打印机及其使用方法，尤其适合各向异性磁粉的混合光固化胶打印。本发明解决了各向异性永磁体混胶打印的问题，为高分子复合材料永磁体生产提供了一种新型设备和生产方式。
4.本发明采用如下技术方案：一种光固化各向异性永磁体3d打印机，包括供料装置、打印输出装置、环形伺服减速电机、励磁及固化装置和三维打印平台，打印输出装置位于供料装置的下方，环形伺服减速电机位于打印输出装置的下方，励磁装置位于环形伺服减速电机的下方，供料装置、打印输出装置、环形伺服减速电机和励磁及固化装置连接后固定在三维打印平台上。
5.所述供料装置包括储料筒，储料筒内设有活塞，储料筒的一端设有装有密封圈的可拆尾板，可拆尾板的上方设有与储料筒连通的气动接头，储料筒的另一端设有出料口，出料口末端设有螺纹。
6.所述打印输出装置包括供料管，供料管上设有球阀和电磁阀，球阀下方的输出口与电磁阀上方的输入口连接，电磁阀下方的输出口通过螺纹连接有打印针头，供料管与储料筒末端的螺纹连接。
7.所述环形伺服减速电机包括含减速机的伺服电机，伺服电机的底部设有安装法兰，安装法兰的一端设有环形转动法兰，伺服电机通过齿轮输出至环形转动法兰。
8.所述励磁装置包括中空的纯铁的导磁件，导磁件的两端向下设有磁极，磁极的末端对称设有向内倾斜的导磁极头，磁极上缠绕励磁线圈，导磁件的上方设有固化装置，所述固化装置为与导磁极头呈90
°
安装的一对紫外固化灯；励磁及固化装置的上端面固定于环形伺服减速电机的环形转动法兰的下端面。
9.打印针头穿过环形转动法兰及导磁件，打印针头位于两个导磁极头的中部。
10.所述三维打印平台包括底座、互成90
°
的x轴伺服丝杠滑台、y轴伺服丝杠滑台和z轴伺服丝杠滑台，x轴伺服丝杠滑台位于底座的顶端，y轴伺服丝杠滑台位于底座的下端，z轴伺服丝杠滑台位于x轴伺服丝杠滑台的滑块上，z轴伺服丝杠滑台的滑块上设有安装平
面。
11.供料装置、打印输出装置、环形伺服减速电机和励磁及固化装置固定在安装平面上。
12.所述气动接头位于可拆尾板的中部，气动接头通过气动软管连接有压缩气体。
13.所述打印针头设有内螺纹连接口，打印针头的末端为316l不锈钢制成的中空平口针头。
14.一种光固化各向异性永磁体3d打印机的使用方法，包括如下步骤：第一步，填装待打印材料：确保打印机处于关机状态且压缩空气未输入储料筒，将后部的可拆卸尾板拆除，取出活塞，再将准备好的待打印材料注入储料筒盖好活塞并确保排出空气。连接可拆除尾板，插好气动软管，调整好压力，完成准备工作；第二步，将打印程序输入至控制系统，打开球阀；第三步，系统开始打印，控制程序打开电磁阀、同时开启励磁和紫外光照，待打印物料以匀速输出，在磁场的作用下磁粉磁筹按顺序排列堆积成型并在紫外光照射下迅速固化；第四步，打印过程中，根据成型材料磁场方向要求，导磁极头可以旋转不同角度形成不同磁场方向，可实现环形磁体的内外单极、内外多级、多级斜充等不同磁场应用要求。
15.本发明涉及各向异性永磁体细粉混合光固化胶水在磁场条件下的采用3d打印方法成型的设备及工艺，适合钕铁硼等各向异性永磁粉的混胶3d打印，利用气体推动恒压供料的方式，由微型电磁阀控制输出，在打印头输出部分创造性采用了磁场取向排列方式，结合快速光固化方法，有效提高了打印件的磁性能，打印完成即可使用，无需二次充磁。本发明提出了一种新的高分子混合永磁体制备方法、工艺及设备，为高分子混合永磁体材料的3d打印提供了全新的设备。
16.本发明的有益效果如下：相对于现有的注塑挤出或热压成型及磁场条件下的热压成型方法制备高分子复合永磁材料，本发明涉及的一种3d光固化各向异性永磁体3d打印机所生产的高分子复合材料永磁体，具有形态多样化、磁性能好的优势。针对各向异性永磁体混高分子胶打印的问题提出了一种全新的结构与方法。
附图说明
17.图1为本发明的供料装置的结构示意图；图2为本发明的打印输出装置的结构示意图；图3为本发明的环形伺服减速电机的结构示意图；图4为本发明的励磁及固化装置的结构示意图；图5为本发明的供料装置、打印输出装置、环形伺服减速电机和励磁及固化装置的装配结构示意图；图6为本发明的三维打印平台的结构示意图；图7为本发明的整体装配结构示意图；其中：1
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储料筒；2
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活塞；3
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可拆尾板；4
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气动接头；5
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供料管；6
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球阀；7
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电磁阀；8
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打印针头；9
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伺服电机；10
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安装法兰；11
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环形转动法兰；12
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导磁件；13
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磁极；14
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导磁极
头；15
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励磁线圈；16
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紫外固化灯；17
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底座；18
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x轴伺服丝杠滑台；19
‑
y轴伺服丝杠滑台；20
‑
z轴伺服丝杠滑台；21
‑
安装平面。
具体实施方式
18.结合附图，对本发明做进一步说明。
19.如图所示，一种光固化各向异性永磁体3d打印机，包括供料装置、打印输出装置、环形伺服减速电机、励磁及固化装置和三维打印平台，打印输出装置位于供料装置的下方，环形伺服减速电机位于打印输出装置的下方，励磁装置位于环形伺服减速电机的下方，供料装置、打印输出装置、环形伺服减速电机和励磁及固化装置连接后固定在三维打印平台上。
20.所述供料装置包括储料筒1，储料筒为高分子材料制成的中空针筒结构，储料筒1内设有可上下滑动的活塞2，储料筒1的一端设有装有密封圈的可拆尾板3，可拆尾板3的上方设有与储料筒1连通的气动接头2，储料筒1的另一端设有出料口，出料口末端设有连接螺纹。气动接头4位于可拆尾板3的中部，气动接头4通过气动软管连接有压缩气体，压缩气体通过气动软管由气动接头输入至储料筒，活塞上方，可拆尾板直径形成的空间，形成恒定的压力，作用于活塞下方的物料。
21.所述打印输出装置包括供料管5，供料管5为高分子材料构成的硬管，供料管5上设有有可手动控制通断的微型的球阀6和微型的电磁阀7，球阀6下方的输出口与电磁阀7上方的输入口连接，电磁阀7下方的输出口通过螺纹连接有打印针头8，打印针头8为高分子材料内螺纹连接口，下部有316l不锈钢制成的中空平口针头。供料管5与储料筒1末端的螺纹连接。
22.所述环形伺服减速电机包括含减速机的伺服电机9，伺服电机9的底部设有安装法兰10，安装法兰10的一端设有环形转动法兰11，伺服电机9通过齿轮输出至环形转动法兰11。环形转动法兰11为带安装螺孔的中空结构，可相对于静止部分的安装法兰10任意位置转动和停止。
23.所述励磁装置包括中空的纯铁的导磁件12，导磁件12的两端向下设有磁极13，磁极13的末端对称设有向内倾斜的导磁极头14，磁极13上缠绕励磁线圈15，导磁件12的上方设有固化装置，所述固化装置为与导磁极头14呈90
°
安装的一对紫外固化灯16；励磁及固化装置的上端面固定于环形伺服减速电机的环形转动法兰11的下端面；打印针头8穿过环形转动法兰11及导磁件12，打印针头8位于两个导磁极头14的中部。
24.所述三维打印平台包括底座17、互成90
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的x轴伺服丝杠滑台18、y轴伺服丝杠滑台19和z轴伺服丝杠滑台20，x轴伺服丝杠滑台18位于底座17的顶端，y轴伺服丝杠滑台19位于底座17的下端，z轴伺服丝杠滑台20位于x轴伺服丝杠滑台18的滑块上，z轴伺服丝杠滑台20的滑块上设有安装平面21；供料装置、打印输出装置、环形伺服减速电机和励磁及固化装置固定在安装平面21上。
25.打印针头可在三维打印平台伺服滑台驱动下实现三维空间的移动打印，打印针头两侧的两个导磁极头可在环形伺服减速电机驱动下以打印针头为轴心以任意角度转动。
26.为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
27.在具体使用时，根据本发明所述的一种光固化各向异性永磁体3d打印机的具体使用步骤如下：第一，本发明所述的一种光固化各向异性永磁体3d打印机开机需前完成待打印材料的填装。先确保打印机处于关机状态且压缩空气未输入储料筒。将后部的可拆卸尾板拆除，取出活塞。再将准备好的待打印材料注入储料筒盖好活塞并确保排出空气。连接可拆除尾板，插好气动软管，调整好压力。准备工作即完成。
28.第二，将打印程序输入至控制系统，打开手动微型球阀。
29.第三，以打印圆环形永磁体为例：系统开始打印，控制程序打开电磁阀、同时开启励磁和紫外光照。待打印物料以匀速输出，在磁场的作用下磁粉磁筹按顺序排列堆积成型并在紫外光照射下迅速固化。
30.第四，打印过程中根据成型材料磁场方向要求，励磁极头可以旋转不同角度形成不同磁场方向，可实现环形磁体的内外单极、内外多级、多级斜充等不同磁场应用要求。
再多了解一些
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