一种基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方法

一种基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方法
【专利摘要】一种基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方法，根据成形原料的物理化学性质、状态、复杂结构智能材料器件的精度中的一种或多种要求确定所使用的快速成形工艺；建立复杂结构智能材料器件的三维模型，对复杂结构智能材料器件的三维模型表面进行离散化，生成复杂结构智能材料器件的三维模型的三维数字模型文件，该三维数字模型文件经支撑添加、模型分层离散化以及加工路径生成后导出快速成形设备能够识别的加工文件，并将加工文件下载至快速成形设备；根据加工文件，利用快速成形设备制造复杂结构智能材料器件。该方法解决了不同种类结构复杂的智能材料器件难以制造的问题，该成形器件具有精度高、性能可调和易于制造等优点。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明属于智能材料领域，具体涉及一种基于快速成形技术的复杂结构智能材料 器件的制造方法。 一种基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方 法

【背景技术】
[0002] 智能材料（Intelligent materials 或 Smart materials)是模仿生命系统，能感 知环境变化并能实时地改变自身的一种或多种性能参数，作出所期望的能与变化后的环境 相适应的复合材料或材料的复合，其具有多种分类方法，根据材料的来源，可分为金属系智 能材料（包括形状记忆合金、形状记忆复合材料等）、非金属系智能材料（包括电流变流体、 压电陶瓷、光或电致变色材料等）以及高分子智能材料（包括刺激响应性高分子凝胶、智能 高分子粘合剂等）。智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代 材料，成为现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑未来高技术的发展，使传统意义 下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化。
[0003] 自1989年日本的鹰木教授和高木俊宜教授提出这种智能材料的新构思以来，智 能材料就成为国内外学者广泛关注的焦点。1992年2月，英国斯特拉克莱德大学成立了机 敏结构材料研究所。在此之前，美国弗吉尼亚理工学院和弗吉尼亚州立大学成立了智能材 料研究中心，日本东北大学、三重大学、日立造船技术研究所等学校和研究单位都在研究各 自感兴趣的仿生智能材料。世界范围的智能材料研讨会也逐渐增多。1992年3月，日本科 技厅主办了第一届国际智能材料研讨会。我国对智能材料的研究也十分重视，1991年，国家 自然基金会将智能/灵巧材料列入国家高技术研究发展计划纲要的新概念、新构思探索课 题，智能灵巧材料及其应用直接作为国家高技术研究发展计划项目课题。
[0004] 随着对智能材料致动机理及性能研究的深入，智能材料已在许多领域进入实用化 阶段，并显示出良好的应用前景。1998年，美国斯坦福研究院（SRI)的PELRINE小组首次 尝试将电活性介电弹性体DE，这种智能材料应用于驱动器的设计，发现介电弹性体驱动器 (尤其是丙烯酸、硅树脂制成的DEAs)与其它类型的驱动器相比的综合性能最佳，适合于各 种类型驱动器的制造 。Danilo De Rossi等利用压电聚合物或聚电解质凝胶制成了新"似 皮"触觉传感器和类似肌肉的执行器。
[0005] 为提高智能材料的性能，对智能材料制备工艺水平的提高一直是科学家研究、探 索的重点。1982年，Takenaka等提出采用Nafion粉末与溶剂混合后烧注到模具中形成Nafion 膜，之后通过等离子等处理的方法得到离子聚合物-金属复合材料（IPMC)。这种由浇注生 成基底聚合物+沉积金属电极制备IPMC材料的方法至今仍被广泛使用。2013年，魏臻等采 用电聚合的方法来制备电致变发射率智能材料。然而，现有的智能材料制备工艺，成形材料 外形单一、结构简单，且成形时间长，一般需要1?3天，不能满足现今高效化市场对结构功 能化、功能多样化材料的需求，使得智能材料的适用范围受到限制，一定程度上制约了智能 材料的发展。


【发明内容】

[0006] 本发明的目的在于提供了一种基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制 造工艺，该制造工艺能够实现复杂结构智能材料器件的快速、精确制造。
[0007] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：
[0008] 1)根据复杂结构智能材料器件的工作条件和/或性能要求确定复杂结构智能材 料器件所用的成形原料；根据成形原料的状态和/或复杂结构智能材料器件的精度确定所 使用的快速成形工艺；
[0009] 2)建立复杂结构智能材料器件的三维模型，对复杂结构智能材料器件的三维模型 表面进行离散化，生成复杂结构智能材料器件的三维模型的三维数字模型文件，该三维数 字模型文件经支撑添加、模型分层离散化以及加工路径生成后导出快速成形设备能够识别 的加工文件，并将加工文件下载至快速成形设备；
[0010] 3)根据加工文件，利用快速成形设备制造复杂结构智能材料器件。
[0011] 所述的成形原料是根据以下方法确定的：
[0012] 根据复杂结构智能材料器件的工作条件和/或性能要求确定复杂结构智能材料 器件所用的成形原料；其中，工作条件为动力源和/或工作环境，性能要求包括输出量要求 和/或使用范围要求；其中，所述的动力源为输入电能、磁能、光能、热能或机械能；工作环 境包括无水、有水、温度中的一种或多种；输出量要求为复杂结构智能材料器件能够提供变 形、驱动力或电流；使用范围是复杂结构智能材料器件作为驱动器、传感器或执行器使用。
[0013] 当动力源为电能时,所用的成形原料为电流变体材料；
[0014] 当工作环境为有水、室温条件时，所用的成形原料为离子聚合物-金属复合材料；
[0015] 当输出量要求为复杂结构智能材料器件能够提供驱动力时，所用的成形原料为形 状记忆聚氨酯或硅橡胶介电弹性体材料；
[0016] 当使用范围是复杂结构智能材料器件作为传感器使用时，所用的成形原料为离子 聚合物-金属复合或铌镁酸铅陶瓷材料；
[0017] 所述的动力源为热能，工作环境为10?70°C时，所用的成形原料为形状记忆氯醋 共聚树脂材料；
[0018] 所述的输出量要求为复杂结构智能材料器件能够提供电流，使用范围要求是复杂 结构智能材料器件作为传感器使用时，所用的成形原料为钛酸钡铁电陶瓷材料；
[0019] 所述的动力源为5000伏特直流电压，工作在无水、室温环境下，输出量要求是复 杂结构智能材料器件能够提供变形且作为驱动器使用时，所用的成形原料为聚丙烯酸酯介 电弹性材料。
[0020] 所述的成形原料的状态包括液体、粉末、丝材或片材。
[0021] 所述的快速成形工艺为立体光固化工艺、叠层实体制造工艺、熔融沉积成型工艺 或选择性激光烧结工艺；
[0022] 当成形原料的状态为液态时，选择的快速成形工艺为立体光固化工艺，其工艺参 数为：激光扫描速度为2000?4000mm/s，扫描间距0. 02?0. 2mm，单层厚度为0. 025? 0. 1mm ；
[0023] 当成形原料的状态为片材，每片厚度为0. 05-0. 2mm时，选择的快速成形工艺为叠 层实体制造工艺时，其工艺参数：切割速度为400?650mm/s，平台升降速度为20?60mm/ s，加热辊温度为180?220°C ;
[0024] 当成形原料的状态为丝材，丝材直径在1. 7?1. 8mm时，选择的快速成形工艺为烙 融沉积成型工艺；其工艺参数为：层高为〇. 27?0. 33mm，进给速度为20?41mm/s ;
[0025] 当成形原料的状态为粉末时，选择的快速成形工艺为选择性激光烧结工艺时，其 工艺参数为：单层铺粉厚度为〇. 1?〇. 3mm，采用逐行扫描方式，扫描速度为400?6000mm/ So
[0026] 成形原料的状态为液态时，成形原料是为液态光固化树脂，且液态光固化树脂按 质量份数由5?90份的聚合物、5?90份的光聚合型单体以及0. 01?10份的光聚合引发 剂组成；其中，聚合物为光聚合性齐聚物或光聚合性预聚合物。
[0027] 所述的光聚合性齐聚物为聚丙烯酸酯或环氧树脂，光聚合性预聚合物为聚氨酯丙 烯酸酯或不饱和聚酯树脂，光聚合型单体为甲基丙烯酸酯、4-(1-丙烯基）氧丁基缩水甘油 醚或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，光聚合引发剂为二苯甲酮、α，α 二甲氧基-2-苯基苯乙 酮或异丙基噻吨酮。
[0028] 所述的复杂结构三维模型为锥形螺旋薄壁弹簧件三维模型、微创手术操作臂模 型、带有孔洞的球体三维模型或观赏鱼模型。
[0029] 所述的复杂结构智能材料器件的三维模型是采用以下三种方式中的一种得到 的：
[0030] 第一种，利用计算机辅助设计软件直接构建得到复杂结构智能材料器件的三维模 型；
[0031] 第二种，将复杂结构智能材料器件的二维图样进行转换而形成复杂结构智能材料 器件的三维模型；
[0032] 第三种，对复杂结构智能材料器件实体进行激光扫描、CT断层扫描，得到点云数 据，然后利用反求工程来构造复杂结构智能材料器件的三维模型。
[0033] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0034] 1、本发明提供的基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方法是采用 快速成形技术作为加工手段，通过传统的加工成形手段（如机加工、浇注成形等）难以实现 高精度复杂结构智能材料器件的加工，利用快速成形技术制造复杂结构智能材料器件具有 明显的优势：快速成形技术摆脱了传统浇注成形法、"去除"加工法（即部分去除大于工件 的毛坯上的材料，而得到零件）等成形精度差、加工成本高的问题，采用"增长"加工法（即 用一层层的小毛坯逐步叠加而制成零件），将复杂的三维加工分解成简单二维加工的叠加， 可实现对任意复杂形状零件的加工；不必采用传统的加工机床或加工模具，只需传统加工 方法30%?50%的工时和20%?35%的成本，即可直接制造产品。
[0035] 2、本发明提采用的快速成形技术无需使用模具、夹具，采用离散/堆积成形的原 理，一次加工成形，避免通过传统机械加工时需要更换加工机床、刀具、夹具或重新装夹定 位等繁琐工艺，因此具有制造工艺简单的特点。
[0036] 3、对于复杂结构智能材料器件，传统方法难以实现，且精度较差，采用本发明提供 的工艺方法可达到20 μ m的加工精度，并且加工精度根据材料、器件要求可调，因此具有成 形精度高的特点。
[0037] 4、本发明提供的加工方法较传统方法工艺简单，加工复杂结构智能材料器件仅需 传统加工方法30%?50%的工时，有效提高产品的生产效率。

【专利附图】

【附图说明】
[0038] 图1为光敏材料固化速度随光引发剂含量的变化曲线；
[0039] 图2为锥形螺旋结构智能材料三维模型图。

【具体实施方式】
[0040] 本发明基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方法包括以下步骤：
[0041] 1)根据成形原料的物理化学性质、状态、复杂结构智能材料器件的精度中的一种 或多种要求确定所使用的快速成形工艺；其中，成形原料的物理化学性质包括黏度、收缩 率、硬度、强度、模量、熔点、形状、尺寸、分解温度、反应温度中的一种或多种；成形原料的状 态包括液体、粉末、丝材或片材；快速成形工艺为立体光固化工艺、叠层实体制造工艺、熔融 沉积成型工艺或选择性激光烧结工艺；
[0042] 1. 1)根据复杂结构智能材料器件的工作条件和/或性能要求确定复杂结构智能 材料器件所用的成形原料；其中，工作条件为动力源和/或工作环境，动力源为输入电能、 磁能、光能、热能或机械能；工作环境包括无水、有水、温度中的一种或多种；性能要求包括 输出量要求和/或使用范围要求；输出量要求为复杂结构智能材料器件能够提供变形、驱 动力或电流；使用范围是复杂结构智能材料器件作为驱动器、传感器或执行器使用。
[0043] 当动力源为电能时，所用的成形原料为电流变体材料；
[0044] 当工作环境为有水、室温条件时，所用的成形原料为离子聚合物-金属复合材料；
[0045] 当输出量要求为复杂结构智能材料器件能够提供驱动力时，所用的成形原料为形 状记忆聚氨酯或硅橡胶介电弹性体材料；
[0046] 当使用范围是复杂结构智能材料器件作为传感器使用时，所用的成形原料为离子 聚合物-金属复合或铌镁酸铅陶瓷材料；
[0047] 所述的动力源为热能，工作环境为10?70°C时，所用的成形原料为形状记忆氯醋 共聚树脂材料；
[0048] 所述的输出量要求为复杂结构智能材料器件能够提供电流，使用范围要求是复杂 结构智能材料器件作为传感器使用时，所用的成形原料为钛酸钡铁电陶瓷材料；
[0049] 所述的动力源为千伏特直流电压，工作在无水、室温环境下，输出量要求是复杂结 构智能材料器件能够提供变形且作为驱动器使用时，所用的成形原料为聚丙烯酸酯介电弹 性材料。
[0050] 1.2)当成形原料的状态为液态时，选择的快速成形工艺为立体光固化工艺，其工 艺参数为：激光扫描速度为2000?4000mm/s，扫描间距0. 02?0. 2mm，单层厚度为0. 025? 0. 1mm ;进一步限定，成形原料是为液态光固化树脂，且液态光固化树脂按质量份数由5? 90份的聚合物、5?90份的光聚合型单体以及0. 01?10份的光聚合引发剂组成；其中，光 聚合性齐聚物为聚丙烯酸酯或环氧树脂，光聚合性预聚合物为聚氨酯丙烯酸酯或不饱和聚 酯树脂，光聚合型单体为甲基丙烯酸酯、4-(1-丙烯基）氧丁基缩水甘油醚或三羟甲基丙烷 三丙烯酸酯，光聚合引发剂为二苯甲酮、α，α 二甲氧基-2-苯基苯乙酮或异丙基噻吨 酮；
[0051] 当成形原料的状态为片材，材料单层厚度为0. 05-0. 2mm时，选择的快速成形工艺 为叠层实体制造工艺时，其工艺参数：切割速度为400?650mm/s，平台升降速度为20? 60mm/s，加热辊温度为180?220°C ;
[0052] 当成形原料的状态为丝材，丝材直径在1. 7?1. 8mm时，选择的快速成形工艺为烙 融沉积成型工艺；其工艺参数为：层高为〇. 27?0. 33mm，进给速度为20?41mm/s，可对丝 材成型，丝料直径在1. 7?1. 8mm ;
[0053] 当成形原料的状态为粉末时，选择的快速成形工艺为选择性激光烧结工艺时，其 工艺参数为：单层铺粉厚度为〇. 1?〇. 3mm，采用逐行扫描方式，扫描速度为400?6000mm/ So
[0054] 2)建立复杂结构智能材料器件的三维模型，对复杂结构智能材料器件的三维模型 表面进行离散化，生成复杂结构智能材料器件的三维模型的三维数字模型文件，该三维数 字模型文件经支撑添加、模型分层离散化以及加工路径生成后导出快速成形设备能够识别 的加工文件，并将加工文件下载至快速成形设备；其中，复杂结构三维模型为锥形螺旋薄壁 弹簧件三维模型、微创手术操作臂三维模型、带有孔洞的球体三维模型或观赏鱼模型。其 中，微创手术操作臂模型是长度500mm、外径12mm、内径6mm的中空圆管。
[0055] 复杂结构智能材料器件的三维模型是采用以下三种方式中的一种得到的：
[0056] 第一种，利用计算机辅助设计软件（如Pro/E、I-DEAS、Solidworks、UG等）直接 构建得到复杂结构智能材料器件的三维模型；
[0057] 第二种，将复杂结构智能材料器件的二维图样进行转换而形成复杂结构智能材料 器件的三维模型；
[0058] 第三种，对复杂结构智能材料器件实体进行激光扫描、CT断层扫描，得到点云数 据，然后利用反求工程来构造复杂结构智能材料器件的三维模型；
[0059] 3)根据加工文件，利用快速成形设备制造复杂结构智能材料器件，具体方法为：
[0060] 根据三维模型的截面形状，在计算机控制下，成形头（激光头或喷头）在工作台平 面沿X-Y方向作扫描运动，对成形原料进行固化或粘接，完成一个截面形状的加工后工作 台沿Z方向下移一定高度，重复上述过程，经循环逐层加工直至零件加工完成，经后处理后 得到复杂结构智能材料器件。
[0061] 下面结合具体的实施例和附图对本发明做进一步的详细说明，以下实施例仅是对 本发明做出的解释，并不仅限于此。
[0062] 实施例1 :
[0063] 1)该螺旋薄壁弹簧件的动力源为千伏特直流电压，工作在无水、室温环境下，输 出量要求为能够提供变形且作为驱动器使用时，选择聚丙烯酸酯介电弹性材料作为成形原 料；聚丙烯酸酯介电弹性材料按质量份数由87份的液态环氧丙烯酸酯、10份的液态三羟甲 基丙烷三丙烯酸酯以及3份的异丙基噻吨酮；液态环氧丙烯酸酯和液态三羟甲基丙烷三丙 烯酸酯能够在光照条件被异丙基噻吨酮作为光引发剂发生聚合反应而固化；由于异丙基噻 吨酮对光固化成形速度影响较大，根据图1所示光敏材料固化速度随光异丙基噻吨酮含量 的变化曲线，确定光异丙基噻吨酮含量，并选择合适的液态环氧丙烯酸酯及液态三羟甲基 丙烷三丙烯酸酯的比例，最终确定出光聚丙烯酸酯介电弹性材料的配方；
[0064] 2)光聚丙烯酸酯介电弹性材料为液体，成形精度要求为0. 1mm因此，快速成形工 艺为立体光固化工艺，工艺参数为：激光扫描速度为2000mm/s，扫描间距0. 05mm，单层厚度 为 0·05mm。
[0065] 3)利用Solidworks软件创建锥形螺旋薄壁弹簧件三维模型，如图2所示，模型尺 寸数据：锥度1. 5°、大端直径8mm、螺距8mm、壁厚0· 8mm ;
[0066] 4)锥形螺旋薄壁弹簧件三维模型创建完成后，对锥形螺旋薄壁弹簧件三维模型进 行表面离散化，设置三角公差及相邻公差为〇. 0025以生成锥形螺旋薄壁弹簧件三维模型 的三维数字模型文件，导出三维模型数字文件--STL文件；
[0067] 5)对三维数字模型文件进行支撑添加、模型分层离散化、加工路径生成，进而导出 快速成形设备能够识别的加工文件；并将加工文件下载至快速成形设备；
[0068] 6)将模型加工文件下载至快速成形设备中，读取加工文件中的CAD模型信息，利 用紫外光固化快速成形技术，采用离散/堆积成形原理，通过数控系统控制喷头及激光头 平面运动完成每一层模型结构的加工，控制工作台的移动完成逐层堆积成形；其中，喷射装 置可控制各喷头同时或分别喷出光聚丙烯酸酯介电弹性材料和支撑材料，并且每次喷出液 滴体积精细至8pl?12pl (相应的液滴半径为12 μ m?15 μ m);
[0069] 7)对成形件进行表面处理，去除成形加工过程中的支撑材料，检测成形件的精度， 最终形成产品锥形螺旋薄壁弹簧件。
[0070] 实施例2 :
[0071] 1)该智能材料器件微创手术操作臂模型的工作环境为有水、室温条件时，所用的 成形原料为片状的离子聚合物-金属复合材料；
[0072] 2)由于所用的成形原料为片状的离子聚合物-金属复合材料，且该材料单层厚 度为0. 1_，则选择快速成形工艺为叠层实体制造工艺时，其工艺参数：切割速度为400? 650mm/s，平台升降速度为20?60mm/s，加热辊温度为180?220°C ;优选的叠层实体制造 工艺时的工艺参数：切割速度为550mm/s，平台升降速度为45mm/s，加热辊温度为200°C ;
[0073] 3)利用微创手术操作臂的二维图样进行转换而形成微创手术操作臂的三维模型； 且微创手术操作臂的三维模型是长度500mm、外径12mm、内径6mm的中空圆管；微创手术操 作臂的三维模型创建完成后，对微创手术操作臂的三维模型进行表面离散化，生成微创手 术操作臂的三维模型的三维数字模型文件，导出三维模型数字文件--STL文件；该三维数 字模型文件经支撑添加、模型分层离散化以及加工路径生成后导出快速成形设备能够识别 的加工文件，并将加工文件下载至快速成形设备；
[0074] 4)根据加工文件，利用快速成形设备制造微创手术操作臂。
[0075] 实施例3 :
[0076] 1)该带有孔洞的球体的动力源为热能，工作环境为10?70°C，所用的成形原料为 粉末状的形状记忆氯醋共聚树脂材料；
[0077] 2)由于所用的成形原料为粉末状的形状记忆氯醋共聚树脂材料，因此选择的快速 成形工艺为选择性激光烧结工艺时，其工艺参数为：单层铺粉厚度为〇. 1?〇. 3mm，采用逐 行扫描方式，扫描速度为400?6000mm/S。激光烧结工艺的优化工艺参数为：单层铺粉厚 度为0. 2_，采用逐行扫描方式，扫描速度为2800mm/s ;
[0078] 3)对带有孔洞的球体实体进行激光扫描、CT断层扫描，得到点云数据，然后利用 反求工程来构造带有孔洞的球体的三维模型；带有孔洞的球体的三维模型创建完成后，对 带有孔洞的球体的三维模型进行表面离散化，生成带有孔洞的球体的三维模型的三维数字 模型文件，导出三维模型数字文件--STL文件；该三维数字模型文件经支撑添加、模型分 层离散化以及加工路径生成后导出快速成形设备能够识别的加工文件，并将加工文件下载 至快速成形设备；
[0079] 4)根据加工文件，利用快速成形设备制造带有孔洞的球体实体。
【权利要求】
1. 一种基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方法，其特征在于，包括以 下步骤： 1) 根据复杂结构智能材料器件的工作条件和/或性能要求确定复杂结构智能材料器 件所用的成形原料；根据成形原料的状态和/或复杂结构智能材料器件的精度确定所使用 的快速成形工艺； 2) 建立复杂结构智能材料器件的三维模型，对复杂结构智能材料器件的三维模型表面 进行离散化，生成复杂结构智能材料器件的三维模型的三维数字模型文件，该三维数字模 型文件经支撑添加、模型分层离散化以及加工路径生成后导出快速成形设备能够识别的加 工文件，并将加工文件下载至快速成形设备； 3) 根据加工文件，利用快速成形设备制造复杂结构智能材料器件。
2. 根据权利要求1所述的基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方法，其 特征在于，所述的成形原料是根据以下方法确定的： 根据复杂结构智能材料器件的工作条件和/或性能要求确定复杂结构智能材料器件 所用的成形原料；其中，工作条件为动力源和/或工作环境，性能要求包括输出量要求和/ 或使用范围要求；其中，所述的动力源为输入电能、磁能、光能、热能或机械能；工作环境包 括无水、有水、温度中的一种或多种；输出量要求为复杂结构智能材料器件能够提供变形、 驱动力或电流；使用范围是复杂结构智能材料器件作为驱动器、传感器或执行器使用。
3. 根据权利要求2所述的基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方法，其 特征在于： 当动力源为电能时，所用的成形原料为电流变体材料； 当工作环境为有水、室温条件时，所用的成形原料为离子聚合物-金属复合材料； 当输出量要求为复杂结构智能材料器件能够提供驱动力时，所用的成形原料为形状记 忆聚氨酯或硅橡胶介电弹性体材料； 当使用范围是复杂结构智能材料器件作为传感器使用时，所用的成形原料为离子聚合 物-金属复合或铌镁酸铅陶瓷材料； 所述的动力源为热能，工作环境为10?70°C时，所用的成形原料为形状记忆氯醋共聚 树脂材料； 所述的输出量要求为复杂结构智能材料器件能够提供电流，使用范围要求是复杂结构 智能材料器件作为传感器使用时，所用的成形原料为钛酸钡铁电陶瓷材料； 所述的动力源为5000伏特直流电压，工作在无水、室温环境下，输出量要求是复杂结 构智能材料器件能够提供变形且作为驱动器使用时，所用的成形原料为聚丙烯酸酯介电弹 性材料。
4. 根据权利要求1所述的基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方法，其 特征在于：所述的成形原料的状态包括液体、粉末、丝材或片材。
5. 根据权利要求4所述的基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方法，其 特征在于：所述的快速成形工艺为立体光固化工艺、叠层实体制造工艺、熔融沉积成型工艺 或选择性激光烧结工艺； 当成形原料的状态为液态时，选择的快速成形工艺为立体光固化工艺，其工艺参数为： 激光扫描速度为2000?4000mm/s，扫描间距0. 02?0. 2mm，单层厚度为0. 025?0. 1mm ; 当成形原料的状态为片材，每片厚度为0. 05-0. 2mm时，选择的快速成形工艺为叠层实 体制造工艺时，其工艺参数：切割速度为400?650mm/s，平台升降速度为20?60mm/s，加 热辊温度为180?220°C ; 当成形原料的状态为丝材，丝材直径在1. 7?1. 8mm时，选择的快速成形工艺为熔融沉 积成型工艺；其工艺参数为：层高为〇. 27?0. 33mm，进给速度为20?41mm/s ; 当成形原料的状态为粉末时，选择的快速成形工艺为选择性激光烧结工艺时，其工艺 参数为：单层铺粉厚度为0. 1?0. 3mm，采用逐行扫描方式，扫描速度为400?6000mm/s。
6. 根据权利要求5所述的基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方法，其 特征在于：成形原料的状态为液态时，成形原料是为液态光固化树脂，且液态光固化树脂按 质量份数由5?90份的聚合物、5?90份的光聚合型单体以及0. 01?10份的光聚合引发 剂组成；其中，聚合物为光聚合性齐聚物或光聚合性预聚合物。
7. 根据权利要求6所述的基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方法，其 特征在于：所述的光聚合性齐聚物为聚丙烯酸酯或环氧树脂，光聚合性预聚合物为聚氨酯 丙烯酸酯或不饱和聚酯树脂，光聚合型单体为甲基丙烯酸酯、4-(1-丙烯基）氧丁基缩水甘 油醚或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，光聚合引发剂为二苯甲酮、α，α 二甲氧基-2-苯基苯 乙酮或异丙基噻吨酮。
8. 根据权利要求1所述的基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方法，其 特征在于：所述的复杂结构三维模型为锥形螺旋薄壁弹簧件三维模型、微创手术操作臂模 型、带有孔洞的球体三维模型或观赏鱼模型。
9. 根据权利要求8所述的基于快速成形技术的复杂结构智能材料器件的制造方法， 其特征在于：所述的复杂结构智能材料器件的三维模型是采用以下三种方式中的一种得到 的： 第一种，利用计算机辅助设计软件直接构建得到复杂结构智能材料器件的三维模型； 第二种，将复杂结构智能材料器件的二维图样进行转换而形成复杂结构智能材料器件 的三维模型； 第三种，对复杂结构智能材料器件实体进行激光扫描、CT断层扫描，得到点云数据，然 后利用反求工程来构造复杂结构智能材料器件的三维模型。
【文档编号】B22F3/115GK104108184SQ201410350427
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】李涤尘, 赵东旭, 刘佳煜, 王永泉 申请人:西安交通大学