CN108819217A - 一种多层谐振式超材料吸波体3d打印成型设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多层谐振式超材料吸波体3D打印成型设备，结构合理简单，3D打印成型速度快，控制精度高，实现了多层谐振式超材料吸波体的可控式快速成型；并且通过结构设计调整介质层和导电层外形尺寸等参数，可调控单元电谐振和磁谐振，实现与自由空间的阻抗匹配，降低入射电磁波的反射率，并利用结构单元的介质损耗和欧姆损耗实现对电磁波的最大程度吸收，令其性能达到最优，而且本发明除了能够快速制备多层谐振式超材料吸波体外，也能够扩展了3D打印耗材的种类，具有很好的应用前景。

Description

一种多层谐振式超材料吸波体3D打印成型设备

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，涉及一种多层谐振式超材料吸波体3D打印成型设备。

背景技术

隐身技术是一种通过各种措施降低目标被敌人雷达发现的概率的综合技术。隐身技术有多种实现方式，其中，材料隐身技术是目前重要的隐身途径，材料隐身是利用吸波材料吸收探测电磁波，吸波材料可以将电磁干扰转化为热能而耗散掉，从而实现电磁屏蔽，性能优越的吸波材料要求吸收强、频带宽、质量轻且综合性能好。

超材料是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。超材料吸波体是由超材料结构和介质基板组成的一类复合吸波材料。谐振式超材料吸波体通过谐振效应使电磁波通过时产生震荡损耗，从而起到对某波段的屏蔽作用。相比于传统的吸波材料，超材料吸波体具有厚度薄、质量轻、吸收强、频带可调以及材料电磁参数可设计等诸多优势，已经在隐身、成像和探测领域显示出重要的潜在应用价值。武器表面一体化和共形化是目前武器研制领域难点突破的重要解决方案，因此，一体化制备超材料吸波体在解决武器雷达隐身方面研究意义重大。

谐振式超材料吸波体由导电层和介质层组成，传统工艺常采用光刻的方法，在均一介质上刻出空气层，然后层层粘接，制备出多层吸波体。传统方法制备的吸波体存在缺乏设计柔性、粘接空隙及光刻单元对心误差较大的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多层谐振式超材料吸波体3D打印成型设备，通过多种材料逐层堆积的方式，增大了吸波体制备的设计柔性，提高了超材料吸波体一次性成型精度，且设计灵活，共形性好。

本发明设计了一种多层谐振式超材料吸波体3D打印成型设备，包括水平机架、n形竖直支架、导电层螺杆塑化齿轮泵计量装置、介质层螺杆塑化齿轮泵计量装置、两个移动连接块、左右方向丝杠、左右方向光杆、左右方向伺服电机、两根竖直方向丝杠、两根竖直方向光杆、两台竖直方向伺服电机、前后方向伺服电机、前后方向传动带、沉积成形平台、两根前后方向光杆、导电层物料真空泵、导电层物料输送管、导电层物料池、限位块、介质层物料真空泵、介质层物料输送管、介质层物料池，其中，n形竖直支架上两侧杆的端部竖直与水平机架的上表面相固定连接，n形竖直支架与水平机架表面相垂直；两根竖直方向光杆分别竖直设置在n形竖直支架上两侧杆的同侧，且两根竖直方向光杆分别相对对应n形竖直支架上侧杆的位置相同，各根竖直方向光杆的两端固定；两个移动连接块分别与两根竖直方向光杆一一对应，两个移动连接块上分别设置贯穿其上下面的通孔，且通孔的内径与竖直方向光杆的外径相适应，各根竖直方向光杆分别穿过对应移动连接块上的通孔，各个移动连接块分别沿对应竖直方向光杆上下移动；两根竖直方向丝杠分别与两台竖直方向伺服电机一一对应，两台竖直方向伺服电机的驱动杆端部分别与对应竖直方向丝杠的其中一端相固定连接，竖直方向伺服电机驱动杆所在直线与竖直方向丝杠所在直线相共线；两台竖直方向伺服电机分别固定设置于n形竖直支架上两侧杆的同侧的水平机架表面上，竖直方向伺服电机驱动杆端部向上，且竖直方向伺服电机与竖直方向光杆位于n形竖直支架同侧，以及两台竖直方向伺服电机分别相对n形竖直支架上对应侧杆的位置相同；对应n形竖直支架上同一侧杆的竖直方向丝杠和竖直方向光杆彼此平行；两个移动连接块上分别设置贯穿其上下面的内螺纹孔，且内螺纹孔的内径与竖直方向丝杠的外径相适应，各根竖直方向丝杠分别穿过对应位置移动连接块上的内螺纹孔，基于竖直方向丝杠与移动连接块上内螺纹孔内螺纹之间的咬合，各移动连接块分别在对应竖直方向伺服电机对对应竖直方向丝杠的驱动下，沿对应竖直方向光杆上下移动；两台竖直方向伺服电机彼此同步工作，两个移动连接块在对应竖直方向伺服电机的控制下同步移动，且彼此位于相同高度位置；左右方向光杆水平设置于两个移动连接块之间，左右方向光杆的两端分别与两个移动连接块的相对面相固定连接，其中一个移动连上设置贯穿其左右面的左右通孔，且该左右通孔的内径与左右方向丝杠的外径相适应，左右方向丝杠的其中一端由设置左右通孔的移动连接块的外侧穿过其左右通孔，且左右方向丝杠的该端与另一移动连接块的内侧面相活动连接，左右方向丝杠与左右方向光杆相平行，左右方向丝杠的另一端位于设置左右通孔的移动连接块的外侧，左右方向伺服电机设置于该移动连接块的外侧，且移动连接块的驱动杆端部与左右方向丝杠的另一端相固定连接，左右方向丝杠在左右方向伺服电机的控制下转动；两根前后方向光杆分别通过端部连接的支撑块、设置于水平机架上表面上，两根前后方向光杆位于同一高度，且两根前后方向光杆彼此平行，以及两根前后方向光杆同侧端部连线彼此平行，沉积成形平台的下表面与两根前后方向光杆相活动连接，沉积成形平台沿两根前后方向光杆前后移动，且沉积成形平台移动路径所在直线与n形竖直支架所在面相垂直，以及沉积成形平台移动路径穿越n形竖直支架两侧杆之间，前后方向伺服电机的驱动端与前后方向传动带相连接，并置于沉积成形平台下表面下，前后方向传动带与沉积成形平台相连接，沉积成形平台在前后方向伺服电机对前后方向传动带的控制，沿两根前后方向光杆前后移动；导电层物料输送管的其中一端对接导电层物料池，导电层物料输送管的另一端经导电层物料真空泵对接导电层螺杆塑化齿轮泵计量装置上的导电层热流道；介质层物料输送管的其中一端对接介质层物料池，介质层物料输送管的另一端经介质层物料真空泵对接介质层螺杆塑化齿轮泵计量装置的介质层热流道；导电层螺杆塑化齿轮泵计量装置、介质层螺杆塑化齿轮泵计量装置分别穿过限位块上下面，并与限位块相固定，导电层螺杆塑化齿轮泵计量装置、介质层螺杆塑化齿轮泵计量装置顶部连线与底部连线彼此平行，限位块上设置贯穿其两侧的通孔、内螺纹孔，该通孔的内径与左右方向光杆的外径相适应，该内螺纹孔的内径与左右方向丝杠的外径相适应，左右方向丝杠、左右方向光杆分别穿过限位块上的内螺纹孔、通孔，限位块在左右方向伺服电机对左右方向丝杠的驱动下，沿左右方向光杆左右移动；导电层螺杆塑化齿轮泵计量装置、介质层螺杆塑化齿轮泵计量装置分别接收来自导电层物料池中导电层物料、介质层物料池中介质层物料，在沉积成形平台上表面实现多层谐振式超材料吸波体的3D打印。

作为本发明的一种优选技术方案：所述导电层螺杆塑化齿轮泵计量装置包括导电层螺杆塑化单元伺服电机、第一隔热套、第一联轴器、导电层螺杆、第一机筒、第一加热套和导电层齿轮泵计量转置；其中，第一机筒两端敞开、且相互贯通，第一机筒竖直，第一隔热套封盖在第一机筒顶端敞开口；导电层螺杆塑化单元伺服电机的驱动杆端部竖直向下穿过第一隔热套表面；导电层螺杆塑化单元伺服电机的驱动杆端部、导电层螺杆位于第一机筒内，并经第一联轴器与导电层螺杆相对接，导电层螺杆的外径与第一机筒内径相适应，导电层螺杆在导电层螺杆塑化单元伺服电机的控制下，在第一机筒内转动；第一加热套包裹在第一机筒表面；导电层热流道置于第一机筒表面，连通第一机筒内外空间，且导电层热流道的位置与导电层螺杆的顶端位置相对应；导电层齿轮泵计量转置包括第一箱体、第一主动齿轮、第一被动齿轮、导电层齿轮泵计量单元伺服电机、导电层喷嘴；其中，第一箱体顶面设置贯穿其内外空间的顶部开孔，该顶部开孔的口径与第一机筒底部敞开端的口径相适应，第一机筒底部敞开口对接第一箱体的顶部开孔；第一主动齿轮和第一被动齿轮彼此齿纹相咬合的位于第一箱体内部，导电层齿轮泵计量单元伺服电机固定设置于第一箱体外表面，且导电层齿轮泵计量单元伺服电机的驱动端插入第一箱体内与第一主动齿轮相对接，第一主动齿轮在导电层齿轮泵计量单元伺服电机驱动下转动，第一被动齿轮随第一主动齿轮的转动而转动；第一箱体底面设置贯穿内外空间的底部开孔，该底部开孔的口径与导电层喷嘴进口口径相适应，导电层喷嘴的进口由外对接第一箱体的底部开孔，导电层喷嘴竖直向下。

作为本发明的一种优选技术方案：所述导电层齿轮泵计量转置还包括第一红外线发射器，第一红外线发射器设置于所述第一箱体底面、导电层喷嘴旁的位置，且第一红外线发射器的发射方向竖直向下。

作为本发明的一种优选技术方案：所述介质层螺杆塑化齿轮泵计量装置包括介质层螺杆塑化单元伺服电机、第二隔热套、第二联轴器、介质层螺杆、第二机筒、第二加热套和介质层齿轮泵计量转置；其中，第二机筒两端敞开、且相互贯通，第二机筒竖直，第二加热套封盖在第二机筒顶端敞开口；介质层螺杆塑化单元伺服电机的驱动杆端部竖直向下穿过第二隔热套表面；介质层螺杆塑化单元伺服电机的驱动杆端部、介质层螺杆位于第二机筒内，并经第二联轴器与介质层螺杆相对接，介质层螺杆的外径与第二机筒内径相适应，介质层螺杆在介质层螺杆塑化单元伺服电机的控制下，在第二机筒内转动；第二加热套包裹在第二机筒表面；介质层热流道置于第二机筒表面，连通第二机筒内外空间，且介质层热流道的位置与介质层螺杆的顶端位置相对应；介质层齿轮泵计量转置包括第二箱体、第二主动齿轮、第二被动齿轮、介质层齿轮泵计量单元伺服电机、介质层喷嘴；其中，第二箱体顶面设置贯穿其内外空间的顶部开孔，该顶部开孔的口径与第二机筒底部敞开端的口径相适应，第二机筒底部敞开口对接第二箱体的顶部开孔；第二主动齿轮和第二被动齿轮彼此齿纹相咬合的位于第二箱体内部，介质层齿轮泵计量单元伺服电机固定设置于第二箱体外表面，且介质层齿轮泵计量单元伺服电机的驱动端插入第二箱体内与第二主动齿轮相对接，第二主动齿轮在介质层齿轮泵计量单元伺服电机驱动下转动，第二被动齿轮随第二主动齿轮的转动而转动；第二箱体底面设置贯穿内外空间的底部开孔，该底部开孔的口径与介质层喷嘴进口口径相适应，介质层喷嘴的进口由外对接第二箱体的底部开孔，介质层喷嘴竖直向下。

作为本发明的一种优选技术方案：所述介质层齿轮泵计量转置还包括第二红外线发射器，第二红外线发射器设置于所述第二箱体底面、介质层喷嘴旁的位置，且第二红外线发射器的发射方向竖直向下。

本发明所设计一种多层谐振式超材料吸波体3D打印成型设备，相对现有技术所带来的有益技术效果是：本发明基于结合导电材料与介质材料同时打印制备超材料吸波体的理念，设计一种多层谐振式超材料吸波体3D打印成型设备，结构合理简单，3D打印成型速度快，控制精度高，实现了多层谐振式超材料吸波体的可控式快速成型；并且通过结构设计调整介质层和导电层外形尺寸等参数，可调控单元电谐振和磁谐振，实现与自由空间的阻抗匹配，降低入射电磁波的反射率，并利用结构单元的介质损耗和欧姆损耗实现对电磁波的最大程度吸收，令其性能达到最优，而且本发明除了能够快速制备多层谐振式超材料吸波体外，也能够扩展了3D打印耗材的种类，具有很好的应用前景。

附图说明

图1是本发明所设计多层谐振式超材料吸波体3D打印成型设备示意图；

图2是本发明所设计多层谐振式超材料吸波体3D打印成型设备中导电层螺杆塑化齿轮泵计量装置示意图；

图3是本发明所设计多层谐振式超材料吸波体3D打印成型设备中介质层螺杆塑化齿轮泵计量装置示意图；

图4是基于本发明3D打印成型设备所获多层谐振式超材料吸波体结构的俯视图；

图5是基于本发明3D打印成型设备所获多层谐振式超材料吸波体结构的侧视图。

其中，1-导电层螺杆塑化单元伺服电机，2-介质层螺杆塑化单元伺服电机，3-移动连接块，4-左右方向丝杠，5-左右方向光杆，6-左右方向伺服电机，7-竖直方向丝杠，8-竖直方向光杆，9-竖直方向伺服电机，10-前后方向伺服电机，11-前后方向传动带，12-沉积成形平台，13-前后方向光杆，14-介质层齿轮泵计量单元伺服电机，15-介质层热流道，16-介质层齿轮泵计量转置，17-导电层物料真空泵，18-导电层物料输送管，19-导电层物料池，20-限位块，21-导电层热流道，22-导电层齿轮泵计量转置，23-介质层物料真空泵，24-介质层物料输送管，25-介质层物料池，26-水平机架，27-第一隔热套，28-第一联轴器，29-导电层螺杆，30-第一机筒，31-第一加热套，32-第一主动齿轮，33-第一被动齿轮，34-第一红外线发射器，35-介质层螺杆，36-第二主动齿轮，37-第二被动齿轮，38-介质层，39-导电层，40-导电层齿轮泵计量单元伺服电机，41-导电层喷嘴，42-介质层喷嘴，43-n形竖直支架，44-第二隔热套，45-第二联轴器，46-第二机筒，47-第二加热套，48-第二红外线发射器。

具体实施方式

以下，基于附图针对本发明进行详细地说明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明设计了一种多层谐振式超材料吸波体3D打印成型设备，如图1所示，包括水平机架26、n形竖直支架43、导电层螺杆塑化齿轮泵计量装置、介质层螺杆塑化齿轮泵计量装置、两个移动连接块3、左右方向丝杠4、左右方向光杆5、左右方向伺服电机6、两根竖直方向丝杠7、两根竖直方向光杆8、两台竖直方向伺服电机9、前后方向伺服电机10、前后方向传动带11、沉积成形平台12、两根前后方向光杆13、导电层物料真空泵17、导电层物料输送管18、导电层物料池19、限位块20、介质层物料真空泵23、介质层物料输送管24、介质层物料池25，其中，n形竖直支架43上两侧杆的端部竖直与水平机架26的上表面相固定连接，n形竖直支架43与水平机架26表面相垂直；两根竖直方向光杆8分别竖直设置在n形竖直支架43上两侧杆的同侧，且两根竖直方向光杆8分别相对对应n形竖直支架43上侧杆的位置相同，各根竖直方向光杆8的两端固定；两个移动连接块3分别与两根竖直方向光杆8一一对应，两个移动连接块3上分别设置贯穿其上下面的通孔，且通孔的内径与竖直方向光杆8的外径相适应，各根竖直方向光杆8分别穿过对应移动连接块3上的通孔，各个移动连接块3分别沿对应竖直方向光杆8上下移动；两根竖直方向丝杠7分别与两台竖直方向伺服电机9一一对应，两台竖直方向伺服电机9的驱动杆端部分别与对应竖直方向丝杠7的其中一端相固定连接，竖直方向伺服电机9驱动杆所在直线与竖直方向丝杠7所在直线相共线；两台竖直方向伺服电机9分别固定设置于n形竖直支架43上两侧杆的同侧的水平机架26表面上，竖直方向伺服电机9驱动杆端部向上，且竖直方向伺服电机9与竖直方向光杆8位于n形竖直支架43同侧，以及两台竖直方向伺服电机9分别相对n形竖直支架43上对应侧杆的位置相同；对应n形竖直支架43上同一侧杆的竖直方向丝杠7和竖直方向光杆8彼此平行；两个移动连接块3上分别设置贯穿其上下面的内螺纹孔，且内螺纹孔的内径与竖直方向丝杠7的外径相适应，各根竖直方向丝杠7分别穿过对应位置移动连接块3上的内螺纹孔，基于竖直方向丝杠7与移动连接块3上内螺纹孔内螺纹之间的咬合，各移动连接块3分别在对应竖直方向伺服电机9对对应竖直方向丝杠7的驱动下，沿对应竖直方向光杆8上下移动；两台竖直方向伺服电机9彼此同步工作，两个移动连接块3在对应竖直方向伺服电机9的控制下同步移动，且彼此位于相同高度位置；左右方向光杆5水平设置于两个移动连接块3之间，左右方向光杆5的两端分别与两个移动连接块3的相对面相固定连接，其中一个移动连上设置贯穿其左右面的左右通孔，且该左右通孔的内径与左右方向丝杠4的外径相适应，左右方向丝杠4的其中一端由设置左右通孔的移动连接块3的外侧穿过其左右通孔，且左右方向丝杠4的该端与另一移动连接块3的内侧面相活动连接，左右方向丝杠4与左右方向光杆5相平行，左右方向丝杠4的另一端位于设置左右通孔的移动连接块3的外侧，左右方向伺服电机6设置于该移动连接块3的外侧，且移动连接块3的驱动杆端部与左右方向丝杠4的另一端相固定连接，左右方向丝杠4在左右方向伺服电机6的控制下转动；两根前后方向光杆13分别通过端部连接的支撑块、设置于水平机架26上表面上，两根前后方向光杆13位于同一高度，且两根前后方向光杆13彼此平行，以及两根前后方向光杆13同侧端部连线彼此平行，沉积成形平台12的下表面与两根前后方向光杆13相活动连接，沉积成形平台12沿两根前后方向光杆13前后移动，且沉积成形平台12移动路径所在直线与n形竖直支架43所在面相垂直，以及沉积成形平台12移动路径穿越n形竖直支架43两侧杆之间，前后方向伺服电机10的驱动端与前后方向传动带11相连接，并置于沉积成形平台12下表面下，前后方向传动带11与沉积成形平台12相连接，沉积成形平台12在前后方向伺服电机10对前后方向传动带11的控制，沿两根前后方向光杆13前后移动；导电层物料输送管18的其中一端对接导电层物料池19，导电层物料输送管18的另一端经导电层物料真空泵17对接导电层螺杆塑化齿轮泵计量装置上的导电层热流道21；介质层物料输送管24的其中一端对接介质层物料池25，介质层物料输送管24的另一端经介质层物料真空泵23对接介质层螺杆塑化齿轮泵计量装置的介质层热流道15；导电层螺杆塑化齿轮泵计量装置、介质层螺杆塑化齿轮泵计量装置分别穿过限位块20上下面，并与限位块20相固定，导电层螺杆塑化齿轮泵计量装置、介质层螺杆塑化齿轮泵计量装置顶部连线与底部连线彼此平行，限位块20上设置贯穿其两侧的通孔、内螺纹孔，该通孔的内径与左右方向光杆5的外径相适应，该内螺纹孔的内径与左右方向丝杠4的外径相适应，左右方向丝杠4、左右方向光杆5分别穿过限位块20上的内螺纹孔、通孔，限位块20在左右方向伺服电机6对左右方向丝杠4的驱动下，沿左右方向光杆5左右移动；导电层螺杆塑化齿轮泵计量装置、介质层螺杆塑化齿轮泵计量装置分别接收来自导电层物料池19中导电层物料、介质层物料池25中介质层物料，在沉积成形平台12上表面实现多层谐振式超材料吸波体的3D打印。

接下来，针对导电层螺杆塑化齿轮泵计量装置、介质层螺杆塑化齿轮泵计量装置，给出具体设计技术方案，其中，如图2所示，导电层螺杆塑化齿轮泵计量装置，具体设计包括导电层螺杆塑化单元伺服电机1、第一隔热套27、第一联轴器28、导电层螺杆29、第一机筒30、第一加热套31和导电层齿轮泵计量转置22；其中，第一机筒30两端敞开、且相互贯通，第一机筒30竖直，第一隔热套27封盖在第一机筒30顶端敞开口；导电层螺杆塑化单元伺服电机1的驱动杆端部竖直向下穿过第一隔热套27表面；导电层螺杆塑化单元伺服电机1的驱动杆端部、导电层螺杆29位于第一机筒30内，并经第一联轴器28与导电层螺杆29相对接，导电层螺杆29的外径与第一机筒30内径相适应，导电层螺杆29在导电层螺杆塑化单元伺服电机1的控制下，在第一机筒30内转动；第一加热套31包裹在第一机筒30表面；导电层热流道21置于第一机筒30表面，连通第一机筒30内外空间，且导电层热流道21的位置与导电层螺杆29的顶端位置相对应；导电层齿轮泵计量转置22包括第一箱体、第一主动齿轮32、第一被动齿轮33、导电层齿轮泵计量单元伺服电机40、导电层喷嘴41、第一红外线发射器34；其中，第一箱体顶面设置贯穿其内外空间的顶部开孔，该顶部开孔的口径与第一机筒30底部敞开端的口径相适应，第一机筒30底部敞开口对接第一箱体的顶部开孔；第一主动齿轮32和第一被动齿轮33彼此齿纹相咬合的位于第一箱体内部，导电层齿轮泵计量单元伺服电机40固定设置于第一箱体外表面，且导电层齿轮泵计量单元伺服电机40的驱动端插入第一箱体内与第一主动齿轮32相对接，第一主动齿轮32在导电层齿轮泵计量单元伺服电机40驱动下转动，第一被动齿轮33随第一主动齿轮32的转动而转动；第一箱体底面设置贯穿内外空间的底部开孔，该底部开孔的口径与导电层喷嘴41进口口径相适应，导电层喷嘴41的进口由外对接第一箱体的底部开孔，导电层喷嘴41竖直向下；第一红外线发射器34设置于所述第一箱体底面、导电层喷嘴41旁的位置，且第一红外线发射器34的发射方向竖直向下。

实际应用中，导电层物料在导电层螺杆29的剪切摩擦作用下变为熔融物料，并被导电层螺杆29向下输送，第一隔热套27将导电层螺杆塑化单元伺服电机1和第一机筒30隔离，导电层物料进入导电层齿轮泵计量转置22，在导电层齿轮泵计量转置22中导电层齿轮泵计量单元伺服电机40驱动第一主动齿轮32转动，第一被动齿轮33与第一主动齿轮32转动啮合转动，熔融物料随着齿轮转动挤出导电层喷嘴41，第一机筒30表面固定有第一加热套31，通过调控温度保证物料完全熔融塑化。

针对介质层螺杆塑化齿轮泵计量装置，如图3所示，具体设计包括介质层螺杆塑化单元伺服电机2、第二隔热套44、第二联轴器45、介质层螺杆35、第二机筒46、第二加热套47和介质层齿轮泵计量转置16；其中，第二机筒46两端敞开、且相互贯通，第二机筒46竖直，第二加热套47封盖在第二机筒46顶端敞开口；介质层螺杆塑化单元伺服电机2的驱动杆端部竖直向下穿过第二隔热套44表面；介质层螺杆塑化单元伺服电机2的驱动杆端部、介质层螺杆35位于第二机筒46内，并经第二联轴器45与介质层螺杆35相对接，介质层螺杆35的外径与第二机筒46内径相适应，介质层螺杆35在介质层螺杆塑化单元伺服电机2的控制下，在第二机筒46内转动；第二加热套47包裹在第二机筒46表面；介质层热流道15置于第二机筒46表面，连通第二机筒46内外空间，且介质层热流道15的位置与介质层螺杆35的顶端位置相对应；介质层齿轮泵计量转置16包括第二箱体、第二主动齿轮36、第二被动齿轮37、介质层齿轮泵计量单元伺服电机14、介质层喷嘴42；其中，第二箱体顶面设置贯穿其内外空间的顶部开孔，该顶部开孔的口径与第二机筒46底部敞开端的口径相适应，第二机筒46底部敞开口对接第二箱体的顶部开孔；第二主动齿轮36和第二被动齿轮37彼此齿纹相咬合的位于第二箱体内部，介质层齿轮泵计量单元伺服电机14固定设置于第二箱体外表面，且介质层齿轮泵计量单元伺服电机14的驱动端插入第二箱体内与第二主动齿轮36相对接，第二主动齿轮36在介质层齿轮泵计量单元伺服电机14驱动下转动，第二被动齿轮37随第二主动齿轮36的转动而转动；第二箱体底面设置贯穿内外空间的底部开孔，该底部开孔的口径与介质层喷嘴42进口口径相适应，介质层喷嘴42的进口由外对接第二箱体的底部开孔，介质层喷嘴42竖直向下；第二红外线发射器48设置于所述第二箱体底面、介质层喷嘴42旁的位置，且第二红外线发射器48的发射方向竖直向下。

实际应用中，介质层物料真空泵23将介质层物料池25中的介质层物料通过介质层物料输送管24输送至第二机筒46内，介质层螺杆塑化单元伺服电机2驱动介质层螺杆35在第二机筒46中旋转，第二联轴器45用于连接介质层螺杆塑化单元伺服电机2和介质层螺杆35，介质层物料在介质层螺杆35的剪切摩擦作用下变为熔融物料，并被介质层螺杆35向下输送，第二隔热套44将介质层螺杆塑化单元伺服电机2和第二机筒46隔离，介质层物料进入介质层齿轮泵计量装置16，在介质层齿轮泵计量装置16中介质层齿轮泵计量单元伺服电机14驱动第二主动齿轮36转动，第二主动齿轮36和第二被动齿轮37转动啮合转动，熔融物料随着齿轮转动进入介质层喷嘴42形成微滴，第二机筒46表面固定有第二加热套47，通过调控温度保证物料完全熔融塑化。

基于导电层螺杆塑化齿轮泵计量装置、介质层螺杆塑化齿轮泵计量装置，导电层喷嘴41、介质层喷嘴42分别所产生的微滴喷射在沉积成形平台12上固化成型，在第一红外线发射器34、第二红外线发射器48的照射下，定量、间歇喷射的熔融物料与沉积成形平台已固化成型部分粘接融合。

本发明所设计所设计多层谐振式超材料吸波体3D打印成型设备，实际应用中，同时左右方向伺服电机6和竖直方向伺服电机9分别于左右方向丝杠4和竖直方向丝杠7，左右方向光杆5和竖直方向光杆8起到左右方向和竖直方向运动的支撑与导引，带动螺杆塑化单元、齿轮泵计量单元做左右、竖直运动，前后方向伺服电机10驱动前后方向传动带11转动，前后方向光杆13起支撑导引作用，使沉积成形平台12沿前后方向运动，从而完成三维成型过程。

将上述所设计多层谐振式超材料吸波体3D打印成型设备，应用到实际当中，针对导电层物料池19中的物料来说，采用金属粉/塑料复合材料，通过金属粉/塑料复合材料用于制备导电层，金属粉可以选择铜粉、银粉、不锈钢粉或铝粉，金属粉粒径控制在500目以下，塑料材料可以选择ABS、PP、PA等热塑性树脂，此外，复合材料体系中需添加硬脂酸、石蜡等塑化剂，保证复合材料顺利塑化并从喷嘴中挤出，金属粉/塑料复合材料通过双螺杆挤出机混合并造粒，作为本发明的原材料，通过实验得知，本金属粉/塑料复合材料体系可实现金属粉含量质量比达80％，以不锈钢粉/PP复合材料为例，其电导率可达到100S/m，满足使用要求。

对于介质层物料池25中的物料来说，采用短切玻璃纤维/塑料复合材料，其中，短切玻璃纤维主要采用石英玻璃纤维，塑料材料可以选择ABS、PP、PA等热塑性树脂，短切玻璃纤维/塑料复合材料体系通过双螺杆挤出机混合并造粒，作为本发明的原材料，通过实验得知，其介电常数为3.3-3.5之间，损耗角正切0.007～0.009之间，满足使用需求。

本发明所设计所设计多层谐振式超材料吸波体3D打印成型设备，基于上述物料，能保证挤出及运动精度应保证在0.1mm以下，如图4和图5所示，满足吸波体的制备精度需求。

本发明未详细阐述的部分属于本领域公知技术。

需要说明的是，以上说明仅是本发明的优选实施方式，应当理解，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明技术构思的前提下还可以做出若干改变和改进，这些都包括在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种多层谐振式超材料吸波体3D打印成型设备，其特征在于：包括水平机架、n形竖直支架、导电层螺杆塑化齿轮泵计量装置、介质层螺杆塑化齿轮泵计量装置、两个移动连接块、左右方向丝杠、左右方向光杆、左右方向伺服电机、两根竖直方向丝杠、两根竖直方向光杆、两台竖直方向伺服电机、前后方向伺服电机、前后方向传动带、沉积成形平台、两根前后方向光杆、导电层物料真空泵、导电层物料输送管、导电层物料池、限位块、介质层物料真空泵、介质层物料输送管、介质层物料池，其中，n形竖直支架上两侧杆的端部竖直与水平机架的上表面相固定连接，n形竖直支架与水平机架表面相垂直；两根竖直方向光杆分别竖直设置在n形竖直支架上两侧杆的同侧，且两根竖直方向光杆分别相对对应n形竖直支架上侧杆的位置相同，各根竖直方向光杆的两端固定；两个移动连接块分别与两根竖直方向光杆一一对应，两个移动连接块上分别设置贯穿其上下面的通孔，且通孔的内径与竖直方向光杆的外径相适应，各根竖直方向光杆分别穿过对应移动连接块上的通孔，各个移动连接块分别沿对应竖直方向光杆上下移动；两根竖直方向丝杠分别与两台竖直方向伺服电机一一对应，两台竖直方向伺服电机的驱动杆端部分别与对应竖直方向丝杠的其中一端相固定连接，竖直方向伺服电机驱动杆所在直线与竖直方向丝杠所在直线相共线；两台竖直方向伺服电机分别固定设置于n形竖直支架上两侧杆的同侧的水平机架表面上，竖直方向伺服电机驱动杆端部向上，且竖直方向伺服电机与竖直方向光杆位于n形竖直支架同侧，以及两台竖直方向伺服电机分别相对n形竖直支架上对应侧杆的位置相同；对应n形竖直支架上同一侧杆的竖直方向丝杠和竖直方向光杆彼此平行；两个移动连接块上分别设置贯穿其上下面的内螺纹孔，且内螺纹孔的内径与竖直方向丝杠的外径相适应，各根竖直方向丝杠分别穿过对应位置移动连接块上的内螺纹孔，基于竖直方向丝杠与移动连接块上内螺纹孔内螺纹之间的咬合，各移动连接块分别在对应竖直方向伺服电机对对应竖直方向丝杠的驱动下，沿对应竖直方向光杆上下移动；两台竖直方向伺服电机彼此同步工作，两个移动连接块在对应竖直方向伺服电机的控制下同步移动，且彼此位于相同高度位置；左右方向光杆水平设置于两个移动连接块之间，左右方向光杆的两端分别与两个移动连接块的相对面相固定连接，其中一个移动连上设置贯穿其左右面的左右通孔，且该左右通孔的内径与左右方向丝杠的外径相适应，左右方向丝杠的其中一端由设置左右通孔的移动连接块的外侧穿过其左右通孔，且左右方向丝杠的该端与另一移动连接块的内侧面相活动连接，左右方向丝杠与左右方向光杆相平行，左右方向丝杠的另一端位于设置左右通孔的移动连接块的外侧，左右方向伺服电机设置于该移动连接块的外侧，且移动连接块的驱动杆端部与左右方向丝杠的另一端相固定连接，左右方向丝杠在左右方向伺服电机的控制下转动；两根前后方向光杆分别通过端部连接的支撑块、设置于水平机架上表面上，两根前后方向光杆位于同一高度，且两根前后方向光杆彼此平行，以及两根前后方向光杆同侧端部连线彼此平行，沉积成形平台的下表面与两根前后方向光杆相活动连接，沉积成形平台沿两根前后方向光杆前后移动，且沉积成形平台移动路径所在直线与n形竖直支架所在面相垂直，以及沉积成形平台移动路径穿越n形竖直支架两侧杆之间，前后方向伺服电机的驱动端与前后方向传动带相连接，并置于沉积成形平台下表面下，前后方向传动带与沉积成形平台相连接，沉积成形平台在前后方向伺服电机对前后方向传动带的控制，沿两根前后方向光杆前后移动；导电层物料输送管的其中一端对接导电层物料池，导电层物料输送管的另一端经导电层物料真空泵对接导电层螺杆塑化齿轮泵计量装置上的导电层热流道；介质层物料输送管的其中一端对接介质层物料池，介质层物料输送管的另一端经介质层物料真空泵对接介质层螺杆塑化齿轮泵计量装置的介质层热流道；导电层螺杆塑化齿轮泵计量装置、介质层螺杆塑化齿轮泵计量装置分别穿过限位块上下面，并与限位块相固定，导电层螺杆塑化齿轮泵计量装置、介质层螺杆塑化齿轮泵计量装置顶部连线与底部连线彼此平行，限位块上设置贯穿其两侧的通孔、内螺纹孔，该通孔的内径与左右方向光杆的外径相适应，该内螺纹孔的内径与左右方向丝杠的外径相适应，左右方向丝杠、左右方向光杆分别穿过限位块上的内螺纹孔、通孔，限位块在左右方向伺服电机对左右方向丝杠的驱动下，沿左右方向光杆左右移动；导电层螺杆塑化齿轮泵计量装置、介质层螺杆塑化齿轮泵计量装置分别接收来自导电层物料池中导电层物料、介质层物料池中介质层物料，在沉积成形平台上表面实现多层谐振式超材料吸波体的3D打印。

2.根据权利要求1所述的多层谐振式超材料吸波体3D打印成型设备，其特征在于：所述导电层螺杆塑化齿轮泵计量装置包括导电层螺杆塑化单元伺服电机、第一隔热套、第一联轴器、导电层螺杆、第一机筒、第一加热套和导电层齿轮泵计量转置；其中，第一机筒两端敞开、且相互贯通，第一机筒竖直，第一隔热套封盖在第一机筒顶端敞开口；导电层螺杆塑化单元伺服电机的驱动杆端部竖直向下穿过第一隔热套表面；导电层螺杆塑化单元伺服电机的驱动杆端部、导电层螺杆位于第一机筒内，并经第一联轴器与导电层螺杆相对接，导电层螺杆的外径与第一机筒内径相适应，导电层螺杆在导电层螺杆塑化单元伺服电机的控制下，在第一机筒内转动；第一加热套包裹在第一机筒表面；导电层热流道置于第一机筒表面，连通第一机筒内外空间，且导电层热流道的位置与导电层螺杆的顶端位置相对应；导电层齿轮泵计量转置包括第一箱体、第一主动齿轮、第一被动齿轮、导电层齿轮泵计量单元伺服电机、导电层喷嘴；其中，第一箱体顶面设置贯穿其内外空间的顶部开孔，该顶部开孔的口径与第一机筒底部敞开端的口径相适应，第一机筒底部敞开口对接第一箱体的顶部开孔；第一主动齿轮和第一被动齿轮彼此齿纹相咬合的位于第一箱体内部，导电层齿轮泵计量单元伺服电机固定设置于第一箱体外表面，且导电层齿轮泵计量单元伺服电机的驱动端插入第一箱体内与第一主动齿轮相对接，第一主动齿轮在导电层齿轮泵计量单元伺服电机驱动下转动，第一被动齿轮随第一主动齿轮的转动而转动；第一箱体底面设置贯穿内外空间的底部开孔，该底部开孔的口径与导电层喷嘴进口口径相适应，导电层喷嘴的进口由外对接第一箱体的底部开孔，导电层喷嘴竖直向下。

3.根据权利要求2所述的多层谐振式超材料吸波体3D打印成型设备，其特征在于：所述导电层齿轮泵计量转置还包括第一红外线发射器，第一红外线发射器设置于所述第一箱体底面、导电层喷嘴旁的位置，且第一红外线发射器的发射方向竖直向下。

4.根据权利要求1所述的多层谐振式超材料吸波体3D打印成型设备，其特征在于：所述介质层螺杆塑化齿轮泵计量装置包括介质层螺杆塑化单元伺服电机、第二隔热套、第二联轴器、介质层螺杆、第二机筒、第二加热套和介质层齿轮泵计量转置；其中，第二机筒两端敞开、且相互贯通，第二机筒竖直，第二加热套封盖在第二机筒顶端敞开口；介质层螺杆塑化单元伺服电机的驱动杆端部竖直向下穿过第二隔热套表面；介质层螺杆塑化单元伺服电机的驱动杆端部、介质层螺杆位于第二机筒内，并经第二联轴器与介质层螺杆相对接，介质层螺杆的外径与第二机筒内径相适应，介质层螺杆在介质层螺杆塑化单元伺服电机的控制下，在第二机筒内转动；第二加热套包裹在第二机筒表面；介质层热流道置于第二机筒表面，连通第二机筒内外空间，且介质层热流道的位置与介质层螺杆的顶端位置相对应；介质层齿轮泵计量转置包括第二箱体、第二主动齿轮、第二被动齿轮、介质层齿轮泵计量单元伺服电机、介质层喷嘴；其中，第二箱体顶面设置贯穿其内外空间的顶部开孔，该顶部开孔的口径与第二机筒底部敞开端的口径相适应，第二机筒底部敞开口对接第二箱体的顶部开孔；第二主动齿轮和第二被动齿轮彼此齿纹相咬合的位于第二箱体内部，介质层齿轮泵计量单元伺服电机固定设置于第二箱体外表面，且介质层齿轮泵计量单元伺服电机的驱动端插入第二箱体内与第二主动齿轮相对接，第二主动齿轮在介质层齿轮泵计量单元伺服电机驱动下转动，第二被动齿轮随第二主动齿轮的转动而转动；第二箱体底面设置贯穿内外空间的底部开孔，该底部开孔的口径与介质层喷嘴进口口径相适应，介质层喷嘴的进口由外对接第二箱体的底部开孔，介质层喷嘴竖直向下。

5.根据权利要求4所述的多层谐振式超材料吸波体3D打印成型设备，其特征在于：所述介质层齿轮泵计量转置还包括第二红外线发射器，第二红外线发射器设置于所述第二箱体底面、介质层喷嘴旁的位置，且第二红外线发射器的发射方向竖直向下。