热力磁多场耦合电控磁流体压塑3d打印成型装置及方法
【专利摘要】本发明公开了热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型装置及方法，该装置主要由输送系统、控温系统、控制系统和打印系统等组成；输送系统由电动机、输送带和可输送导轨等组成；控温系统由电磁加热器、温度传感器组成，温度传感器是与电磁加热器连接，通过温度传感器控制磁流体的温度，使其达到优化的热塑成型温度；控制系统是一种集成系统控制；打印系统是由描绘计、永磁铁、磁流体器皿、磁流体等组成。本发明热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型装置及采用此装置的方法通过以描绘计为中心产生的高温磁流体波峰对发泡材料进行热塑成型，采用3D打印技术，避免使用压制模具或辊压花设备，节省成本，提高效率，可成型任意复杂形状的图案。
【专利说明】热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高分子材料加工成型领域，特指一种热力磁多场耦合的电控磁流体压塑3D打印成型装置及方法。
【背景技术】
[0002]随着城市开放和旅游业的兴起，各种旅游设施，宾馆、别墅的大量建设，对建筑装潢材料的要求也越来越高，尤其是高档塑料壁纸需求量越来越大，但目前国内生产的塑料壁纸基本是平面贴膜压花的低档产品。将科技与艺术完美融合的3D浮雕壁纸，因其自身魅力、环保时尚的理念、便捷的安装方式、良好的谐音降噪功能，以及产品所蕴含的文化艺术对空间品味的完美提升与塑造，为人们创造了一种健康、唯美、自由的高品质生活方式，因此越来越受到人们的欢迎。
[0003]目前，市场对浮雕壁纸的需求增多的同时，生产浮雕壁纸的方法工艺和装置也日益增多，但是要脱离传统的平面壁纸生产方法，成熟的3D浮雕壁纸的生产工艺和方法或者3D浮雕热塑成型的设备与方法是3D浮雕壁纸生产的关键。
[0004]为解决上述的问题，专利“一种立体打印相纸的制备方法(专利申请号201210232245.8) ”提出一种立体打印相纸的制备方法，采用工业明胶、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、固色剂等，经过捏合均匀造粒后，流延到立体光栅的光面上或流延成膜后粘贴到立体光栅的光面上。但是这种需要更精密的控制，并且生产过程较为复杂。专利“一种发泡壁纸生产工艺(专利申请号201310334837.5) ”提出成卷的半成品壁纸在超临界C02中饱和，然后通过光滑的加热辊发泡后再经过印花设备印上花纹和图案或通过带有花纹的加热辊进行加热发泡和压花处理。但是制造印花设备或有花纹的加热辊价格昂贵，只适合批量生产。
[0005]本发明提出一种基于3D打印技术的新型浮雕壁纸的生产方法及装置，无需制作专门的印花模具或加热辊压花设备，用以描绘计为中心产生的高温磁流体波峰对发泡材料进行热塑雕刻及实现批次量不同壁纸的快速3D浮雕打印制作。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于利用3D打印技术或复杂立体壁纸的生产方法取代印花模具或加热辊压花设备，利用以描绘计为中心产生的高温磁流体波峰对热塑性材料进行热塑雕亥IJ，方法原理简单，效率高，图案花纹可以很复杂，并且适合任何批量生产。
[0007]为达到上述目的，本发明提出热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型装置，其主要是由输送系统、控温系统、控制系统和打印系统组成；输送系统是由电动机、输送带和可输送导轨组成；控温系统是由电磁加热器和温度传感器组成，为的是能给磁流体快速加热，也可以配备冷却装置，温度传感器是与电磁加热器连接，通过温度传感器控制磁流体的温度，使其达到优化的热塑成型温度；控制系统是一种集成系统控制，它主要是通过对打印立体模型的输入进行分析，控制控温系统和各个描绘计所需脉冲电极的电压，即控制磁流体本身的参数，从而控制对应的磁流体波峰对发泡材料的运动和力；打印系统是由描绘计、永磁铁、磁流体器皿和磁流体组成,它完成对发泡材料的热塑成型。
[0008]本发明热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型装置，其发泡材料通过输送带被输送到导轨上，压板将发泡材料固定，控温系统和控制系统协同工作，完成以描绘计为中心产生的高温磁流体波峰对发泡材料热塑成型，并且可输送导轨将热塑好的3D浮雕壁纸输送到传送带上。
[0009]采用本发明热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型装置的方法主要包括以下步骤:第一步，输送系统通过输送带将发泡材料输送到磁流体正上方的导轨上，压板将其固定；第二步，控温系统控制电磁加热器对磁流体的加热，通过温度传感器调节，达到发泡材料最优化的热塑成型温度；第三步，控制系统对图案花纹的立体模型进行分析，然后控制各个描绘计相对应的脉冲电极产生电压，以调节产生的磁流体波峰高度；第四步，打印系统因脉冲电极产生的电压，由描绘计所特有的磁化作用，磁流体形成以描绘计为中心的、持有波峰突起的状态，该突起对发泡材料进行热塑成型；第五步，压板松开，可输送导轨将热塑好的3D浮雕壁纸输送到传送带上。发泡材料可成卷，压板的夹持可使发泡材料热塑后所形成的连续3D浮雕壁纸输送到传送带,再卷绕起来。
[0010]本发明热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型装置输送系统可以是输送带，也可以是滚筒或其他传动平稳的装置。
[0011]本发明热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型装置的描绘计可以是直径为25 μ m的铁镍细丝，也可以是直径更大或更小的导电细丝，可根据所需打印印花的数量和复杂程度来决定。
[0012]本发明热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型装置的加热可以是电磁加热，也可以是感应加热或者其他快速加热方式。冷却可以是直接冷却，也可以是间接冷却。
[0013]本发明的热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型方法的控制参数可以是脉冲电极电压的大小，也可以是磁流体的温度或粘度，从而控制3D浮雕打印的深度。
[0014]本发明的热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型方法所成型的材料可以是发泡材料，也可以是其他能够在一定温度下产生较好塑性变形的材料。
[0015]本发明一种热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型装置有益效果是引入3D打印技术，摒弃了对3D浮雕壁纸需要制造专门的印花模具或辊压花设备或复杂的立体壁纸的生产方法，使打印的效率得到明显提高，打印更复杂的印花图案更易于实现，节省了制作印花模具或辊压花设备的成本，满足市场需求，对任意批量都能进行快速生产，同时本发明装置有方法原理简单，效率高，操作简单，对于各种批量生产都完全适用的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型装置结构示意图。
[0017]图2是本发明热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型方法的原理图。
[0018]图3是本发明热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型装置可输送导轨的主视图。
[0019]图4是本发明热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型装置可输送导轨的俯视图。
[0020]图中:1.滚珠丝杠,2.压板,3.电动机,4.磁流体器皿,5.永磁铁,6.可输送导轨，7.控制线，8.控制系统，9.输送带，10.机座，11.发泡材料，12.磁流体，13.描绘计，14.永磁铁，15.脉冲电极，16.橡胶轴套，17.轴承座，18.复位弹簧，19.滚动轴承，20.阶梯轴。
【具体实施方式】
[0021]本发明热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型装置，如图1所示，主要是由输送系统、控温系统(图中未示出)、控制系统8和打印系统组成；输送系统是由电动机3、输送带4和可输送导轨6组成,可输送导轨6由橡胶轴套16、轴承座17、复位弹簧18、滚动轴承19、阶梯轴20等组成，如图3、4所示；控温系统是由电磁加热器、温度传感器组成，温度传感器是与电磁加热器连接，通过温度传感器控制磁流体12的温度，使其达到优化的热塑成型温度；控制系统8是一种集成系统控制，控制磁流体12本身的参数，从而控制磁流体波峰对发泡材料11的运动和力；打印系统是由描绘计13、永磁铁14、磁流体器皿4和磁流体12组成，完成对发泡材料11的热塑成型。
[0022]采用本发明热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型装置的方法，原理如图2所示，主要包括以下步骤:第一步，输送系统通过输送带9将发泡材料11输送到磁流体器皿4正上方可输送导轨6的橡胶轴套16上，并用压板2将复位弹簧18下压使橡胶轴套16与导轨平面平齐而固定；第二部，控制系统8控制控温系统的电磁加热器对磁流体12进行加热，通过控制线7的温度传感器测试以达到发泡材料11最优化的热塑成型温度；第三步，控制系统8对图案花纹的立体模型的分析，然后控制各个描绘计13相对应的脉冲电极15产生电压，以调节产生的磁流体波峰高度；第四步，打印系统因脉冲电极15产生的电压和描绘计13下方永磁铁5的磁性，使描绘计13产生特有的磁化作用，磁流体12形成以描绘计13为中心的、持有峰形突起的状态，从而对发泡材料11进行热塑成型；第五步，可输送导轨6将热塑好的3D浮雕壁纸输送到传送带上。
[0023]以上所述为本发明的具体设备及工艺情况，配合各图予以说明。但是本发明并不局限于以上所述的具体设备及工艺过程，任何基于上述所说的对于相关设备修改或替换，任何基于上述所说的对于相关工艺的局部调整，只要在本发明的精神领域范围内，均属于本发明。
【权利要求】
1.热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型装置，其特征在于:主要是由输送系统、控温系统、控制系统和打印系统组成；输送系统是由电动机、输送带和可输送导轨组成；控温系统是由电磁加热器和温度传感器组成，温度传感器是与电磁加热器连接；控制系统是一种集成系统控制，它主要是通过对打印立体模型的输入进行分析，控制控温系统和各个描绘计所需脉冲电极的电压，从而控制对应的磁流体波峰对发泡材料的运动和力；打印系统是由描绘计、永磁铁、磁流体器皿和磁流体组成；发泡材料通过输送带被输送到导轨上，压板将发泡材料固定，控温系统和控制系统协同工作，完成以描绘计为中心产生的高温磁流体波峰对发泡材料热塑成型，并且可输送导轨将热塑好的3D浮雕壁纸输送到传送带上。
2.根据权利要求1所述的热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型装置，其特征在于:输送系统可以是输送带，或是滚筒。
3.根据权利要求1所述的热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型装置，其特征在于:描绘计可以是直径为25μπι的铁镍细丝，或是直径更大或更小的导电细丝，可根据所需打印印花的数量和复杂程度来决定。
4.根据权利要求1所述的热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型装置，其特征在于:控温系统的加热可以是电磁加热，也可以是感应加热或者其他快速加热方式；也可以配备冷却装置，冷却可以是直接冷却，也可以是间接冷却。
5.根据权利要求1所述的热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型装置，其特征在于:控制系统的控制参数可以是脉冲电极电压的大小，也可以是磁流体的温度或粘度。
6.采用权利要求1所述的热力磁多场耦合电控磁流体压塑3D打印成型装置的成型方法，其特征在于:主要包括以下步骤:第一步，输送系统通过输送带将发泡材料输送到磁流体正上方的导轨上，压板将其固定；第二步，控温系统控制电磁加热器对磁流体的加热，通过温度传感器调节，达到发泡材料最优化的热塑成型温度；第三步，控制系统对图案花纹的立体模型进行分析，然后控制各个描绘计相对应的脉冲电极产生电压，以调节产生的磁流体波峰高度；第四步，打印系统因脉冲电极产生的电压，由描绘计所特有的磁化作用，磁流体形成以描绘计为中心的、持有波峰突起的状态，该突起对发泡材料进行热塑成型；第五步，可输送导轨将热塑好的3D浮雕壁纸输送到传送带上。
【文档编号】B29C67/00GK104002483SQ201410273375
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2014年6月18日
【发明者】杨卫民, 鉴冉冉, 李发飞, 丁玉梅 申请人:北京化工大学