CN115302761A - 一种使用磁性打印材料的4d打印系统及4d打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用磁性打印材料的4D打印系统及4D打印方法，系统包括进料装置、加热装置、混料装置、打印装置及交变磁场激励装置；进料装置、混料装置、打印装置依次相连；加热装置位于混料装置的外侧；进料装置包括多个定量向混料装置输送材料进料单元；至少一进料单元输送材料中包含磁性材料；加热装置对输入至混料装置内材料进行加热；混料装置将熔融的材料混合均匀；打印装置包括3D打印装置，其将混合均匀的材料输出制成3D打印构件；交变磁场激励装置对3D打印构件施加变化磁场，使磁性材料在变化磁场作用下产生热量引起形变。本发明运用交变磁场激发复合材料中磁性物质，由磁滞加热效应诱导复合材料变形响应。

Description

一种使用磁性打印材料的4D打印系统及4D打印方法

技术领域

本发明涉及4D打印领域，特别涉及一种使用磁性打印材料的4D打印系统及4D打印方法。

背景技术

目前，4D打印是在3D打印的基础上结合激励响应材料而产生的新兴制造技术。与3D打印机技术相比，4D打印技术的产品在形状、功能和结构上都有一定程度的提高，同时，4D打印产品具有自组装和自我修复的功能优势并且赋予打印成型产品时间维度上的人为可控变化。该技术的发展，将会实际推动智能化材料在生物医疗、机器人、航空航天等领域的应用。

目前4D打印主要驱动源为温度场，即采用热响应机制激发材料的热变形能力，通过膨胀、扭曲等产生内应力变形，然而此种方法大多要求打印产品与热传导介质近距离接触，极大限制了可驱动距离，难以实现远距离驱动变形并且制约了4D打印产品在生物医学范围内的推广应用。并且，实际情况中可控的热场和稳定的热传导介质往往难以获得，这就导致热响应驱动难以定量可靠进行，无法建立产品形变量与驱动温度之间精准的数值关系，影响了该领域更深入的科学应用研究。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种使用磁性打印材料的4D打印系统及4D打印方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种使用磁性打印材料的4D打印系统，包括进料装置、加热装置、混料装置、打印装置及交变磁场激励装置；进料装置、混料装置、打印装置依次相连；加热装置位于混料装置的外侧；进料装置包括多个进料单元；每个进料单元定量向混料装置输送材料；至少一个进料单元输送的材料中包含磁性材料；加热装置对输入至混料装置内的材料进行加热；混料装置将熔融的材料混合均匀；打印装置包括3D打印装置，其将混合均匀的材料输出制成3D打印构件；交变磁场激励装置用于对3D打印构件施加变化磁场，使磁性材料在变化磁场作用下产生热量引起形变。

进一步地，进料单元包括步进电机和挤出装置；挤出装置为柱塞式挤出装置或螺杆式挤出装置；挤出装置在步进电机驱动下定量向混料装置输送材料。

进一步地，进料单元包括步进电机、丝料输送料盘及用于散热的进料管；丝料输送料盘配合步进电机转动，使丝料输送至进料管；进料管内径略大于丝料直径，进料管与混料装置连通。

进一步地，交变磁场激励装置包括励磁电源、励磁线圈及用于放置3D打印构件的承物台，励磁线圈缠绕形成空心腔体，承物台位于空心腔体内；当励磁电源向励磁线圈供电后，在空心腔体内形成交变磁场。

进一步地，制作承物台的材料包括绝缘材料、隔热材料及不导磁材料，且承物台当3D打印构件在变化磁场作用下产生热量时不变形。

进一步地，制作承物台的材料包括以下材料：玻璃、陶瓷、水泥。

进一步地，其中一个进料单元为基体材料进料单元；基体材料包括以下材料的一种或几种组合：PLA、ABS、PPS、Nylon、PC及PEEK。

本发明还提供了一种使用磁性打印材料的4D打印方法，利用上述的使用磁性打印材料的4D打印系统，对磁性材料进给量进行控制从而控制3D打印构件结构中的磁性材料含量。

进一步地，该方法包括如下步骤：

步骤1：将熔融的基体材料与磁性材料粉末混合均匀，并通过挤出成型装置挤出成为复合材料丝材；将不含磁性材料的基体材料丝材输入至基体材料进料单元，将包含磁性材料的复合材料丝材输入至磁性材料进料单元；

步骤2：根据构件结构设置3D打印模型及对应各部位的磁性材料含量，编制3D打印程序；

步骤3：使基体材料丝材和复合材料丝材以设置的比例进入混料装置，加热装置使材料加热至熔融状态，混料装置使材料混合均匀后输入至3D打印装置；

步骤4：3D打印装置按照预先编制的程序进行3D打印，得到3D打印构件；

步骤5：将3D打印构件放置在承物台上，开启交变磁场激励装置对3D打印构件施加变化磁场，使磁性材料在变化磁场作用下产生热量引起形变。

进一步地，磁性材料包括以下材料的一种或几种组合：铁粉、铁氧化物粉末及含铁混合物粉末。

本发明具有的优点和积极效果是：本发明的一种使用磁性打印材料的4D打印系统及4D打印方法，运用交变磁场激发复合材料中磁性物质，由磁滞加热效应诱导复合材料变形响应。本发明可实现远程无接触定量可控的驱动控制，满足特定的功能需要，进而达到轻量化设计的目的。

本发明的整个打印过程分为两个阶段，磁响应构件的3D打印制造阶段和高频交变磁场激励诱导变形阶段。在3D打印阶段，通过多进给材料单元向3D打印装置输送包含磁性材料的3D打印材料，由3D打印装置打印出各部分磁性物质含量不同的构件，形成特异性磁性物质含量梯度，并且规划打印路径，编程控制诱导反应时的响应程度，使得成品构件具有随时间和外加磁场预期性的定向变化。在磁场诱导阶段，采用电磁线圈在构件周围环境制造高频交变磁场，磁性物质在高频交变磁场作用下会产生很高的磁滞损耗，此过程中产生的损耗热量会诱导构件产生变形，满足4D打印技术要求。

附图说明

图1是本发明的一种使用磁性打印材料的4D打印方法工作流程示意图。

图2是本发明的一种使用磁性打印材料的4D打印系统结构示意图。

图3是本发明的一种交变磁场激励装置结构示意图。

图中：1、喷嘴；2、进料管；3、步进电机；4、进料单元；5、混料装置；6、加热装置；7、支撑架；8、传动装置；9、打印平台；10、3D打印构件；11、交变磁场激励装置；12、承物台。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参见图1至图3，一种使用磁性打印材料的4D打印系统，包括进料装置、加热装置6、混料装置5、打印装置及交变磁场激励装置11；进料装置、混料装置5、打印装置依次相连；加热装置6位于混料装置5的外侧；进料装置包括多个进料单元4；每个进料单元4定量向混料装置5输送材料；至少一个进料单元4输送的材料中包含磁性材料；加热装置6对输入至混料装置5内的材料进行加热；混料装置5将熔融的材料混合均匀；打印装置包括3D打印装置，其将混合均匀的材料输出制成3D打印构件10；交变磁场激励装置11用于对3D打印构件10施加变化磁场，使磁性材料在变化磁场作用下产生热量引起形变。

加热装置6布置在混料装置5的外侧，具有加热和保温功能，加热是为了使材料达到熔融状态，便于混合，保温是为了保持材料的熔融状态使混合更充分。加热装置6的加热方式可采用电阻丝加热等方式实现，具体的加热温度需根据材料的特性决定，在不改变材料性质的前提下，尽可能提高加热温度，这样可以更大程度地降低熔融材料的粘度，从而更容易使材料混合均匀。

混料装置5输出磁性物质含量特异性变化的均匀复合材料，从而保证在最终打印成型构件上形成特异性铁磁性物质含量梯度。混料装置5输可采用的混合方法包括但不限于振动、搅动等方式。

3D打印构件10置于交变磁场中时，构件中的磁性物质尤其是铁磁性物质，会响应磁场产生磁滞损耗效应从而产生热能，因磁性物质含量存在特异性梯度变化，使整个构件的温度相应存在温度梯度变化，由温度变化引起特异性形状变化，完成4D打印过程。此方法可以避免直接接触刺激，实现远距离非接触刺激响应，在生物医学方面有极广泛的应用，进一步扩展了4D打印技术的应用空间。

优选地，进料单元4可包括步进电机3和挤出装置；挤出装置可为柱塞式挤出装置或螺杆式挤出装置；挤出装置在步进电机3驱动下可定量向混料装置5输送材料。

进料装置包括多个进料单元4；进料装置可包括基体材料的进料单元4和包含磁性材料的复合铁磁性材料的进料单元4。将基体材料和复合铁磁性材料装载至进料装置，通过步进电机3和挤出装置将基体材料和复合铁磁性材料以一定的比例输送至混料装置5。

柱塞式挤出装置依靠两个摩擦轮运动将料丝送入混料装置5内。螺杆式挤出装置通过一个驱动螺杆协同同步齿形带传动将料丝送入混料装置5内。

进料单元4还可以采用其他结构，比如进料单元4包括步进电机3、丝料输送料盘及用于散热的进料管2；丝料输送料盘配合步进电机3转动，使丝料输送至进料管2；进料管2内径略大于丝料直径，进料管2与混料装置5连通。进料管2的散热结构包括但不限于螺旋散热结构、散热片散热结构。

优选地，3D打印装置可为拉丝式3D打印装置。3D打印装置可选FDM3D打印装置，可以稳定精确打印完成所需形状的构件，并且通过事先编排打印轨迹以及进料步进比率控制最终打印构件的结构以及特定部分的铁磁物质含量，从而保证构件受到交变磁场诱导时可以从整体结构以及局部区域发生形状改变，达到人为意向的特异性变化。

FDM3D打印装置，即熔融沉积建模3D打印机，通常用于医疗设备设计的早期概念开发和原型制作。熔融材料(比如熔融塑料)由三轴系统以单层沉积，多层融合在一起形成3D模型。

FDM3D打印装置可包括但不限于I3、UM、Core XY、MB等型号或品牌的3D打印装置，打印装置的料材可为丝料，打印方式可为逐层累加打印并且主控系统可以人为设定。

I3型3D打印机结构又称为龙门架构，这种结构比较经典，它源于FDM 3D打印机开源的鼻祖：RepRap。由于其结构简单，易上手，且能够开放性的升级硬件和维修，所以是各大兴趣爱好者喜欢的机型。机器的3D打印特点，Y轴的打印是通过平台的前后运动来实现的，X轴的打印则是依靠电机带动喷头左右运动实现，i3结构的特点就在于其Z轴的运动很稳定。

UM型3D打印机结构主要体现在打印头上面，采用的是十字结构，挤出电机不在喷头端，能够有效的减轻3D打印头的重量，能够提升内部空间的使用率，两根光轴的固定使打印时的速度和精度都相对稳定。

MB型3D打印机结构主要体现在挤出电机一般都装在喷头旁，近程进丝，双光轴承载挤出组件，X方向的运动一般是通过电机带动同步带，通过带传动使两边一起运动。这样的结构在进丝和3D打印稳定性都是相对可以的，但由于X轴同步带传动的原因，会限制到3D打印机的打印速度，打印速度过快的话有机会导致失步。且电机在挤出结构上会增加组件的重量，更换耗材及维修操作应注意力度，避免两光轴受力变形。

CoreXY型3D打印机结构与MB、UM等结构的区别在于它的传动方式上，CoreXY最大的特别之处在于其X、Y电机是协同运作的，并且它的同步带在不同同步轮的摆放下能够形成多种不一样的缠绕方法。由于两个电机的协同运动，电机带动的力比单一电机的力要大，且会减少在XY方向面上的一个电机重量，提高精准性。这种结构打印精度高，速度较快，组装空间利用率高，就是相对复杂，组装的零件要求高，同步轮或者转接皮带的轴承数量上也会多点。

优选地，交变磁场激励装置11可包括励磁电源、励磁线圈及用于放置3D打印构件10的承物台12，励磁线圈可缠绕形成空心腔体，承物台12位于空心腔体内；当励磁电源向励磁线圈供电后，在空心腔体内形成交变磁场。

3D打印的构件置于交变磁场激励装置11中，装置中相互平行的励磁线圈会产生穿过线圈平面并覆盖3D打印构件10的磁场，磁场方向高频交替变化，诱导3D打印构件10的磁性物质发生磁滞损耗现象，产生热量引导形变。

交变磁场激励装置11可包括高频交流电磁铁，通过电流的反复周期性变化产生高频率周期性变化的磁场，在实际诱导过程中需要根据实际材料的性质和形变程度适当调整励磁电源输出的电压。

优选地，制作承物台12的材料可包括绝缘材料、隔热材料及不导磁材料，且承物台12当3D打印构件10在变化磁场作用下产生热量时不变形。

优选地，制作承物台12的材料可包括以下材料：玻璃、陶瓷、水泥。

优选地，其中一个进料单元4可为基体材料进料单元4；基体材料可包括以下材料的一种或几种组合：PLA、ABS、PPS、Nylon、PC及PEEK。基体材料可为软体热塑性材料，基体材料为可以随温度的改变而在固体和理想流体之间转变的聚合物材料，基体材料包括但不限于PLA、ABS、PPS、Nylon、PC、PEEK等材料。

PLA：学名聚乳酸，俗称玉米塑料，是一种全生物降解的环保材料。它性能优异，不仅冲击韧性极好，而且耐磨、使用温度范围宽、尺寸稳定性好、电绝缘性优良、无毒性。

ABS：是丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物板的简称，它是一种聚合物人造板，集结了PS板、SAN板、BS板的耐磨性、耐油性、抗冲击性等优良性能，成为食品工业件、建筑模型、冰箱制冷工业等材料。

PPS：聚苯基硫醚，是分子主链中带有苯硫基的热塑性树脂，是一种新型高性能热塑性树脂，具有机械强度高、耐高温、耐化学药品性、难燃、热稳定性好。

Nylon：尼龙，它的主要成分为聚酰氨纤维，在国内更多的被称为锦纶，nylon是一种化学合成纤维因此它拥有与涤纶类似的强度以及耐磨性，而且这种材料能够很好的跟其他天然纤维混纺。

PC：一般指聚碳酸酯。聚碳酸酯(英文简称PC)，又称PC塑料；是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。

PEEK：聚醚醚酮树脂是一种性能优异的特种工程塑料，与其他特种工程塑料相比具有更多显著优势，耐正高温260度、机械性能优异、自润滑性好、耐化学品腐蚀、阻燃、耐剥离性、耐磨性、不耐强硝酸、浓硫酸、抗辐射、超强的机械性能可用于高端的机械、核工程和航空等科技。

本发明还提供了一种使用磁性打印材料的4D打印方法，利用上述的使用磁性打印材料的4D打印系统，对磁性材料进给量进行控制从而控制3D打印构件10结构中的磁性材料含量。

优选地，该方法可包括如下步骤：

步骤1：将熔融的基体材料与磁性材料粉末混合均匀，并通过挤出成型装置挤出成为复合材料丝材；将不含磁性材料的基体材料丝材输入至基体材料进料单元4，将包含磁性材料的复合材料丝材输入至磁性材料进料单元4。

步骤2：根据构件结构设置3D打印模型及对应各部位的磁性材料含量，编制3D打印程序。

步骤3：使基体材料丝材和复合材料丝材以设置的比例进入混料装置5，加热装置6使材料加热至熔融状态，混料装置5使材料混合均匀后输入至3D打印装置。

步骤4：3D打印装置按照预先编制的程序进行3D打印，得到3D打印构件10。

步骤5：将3D打印构件10放置在承物台12上，开启交变磁场激励装置11对3D打印构件10施加变化磁场，使磁性材料在变化磁场作用下产生热量引起形变。

优选地，磁性材料可包括以下材料的一种或几种组合：铁粉、铁氧化物粉末及含铁混合物粉末。磁性材料优选铁磁性物质，磁性材料包括但不限于四氧化三铁粉、铁粉、三氧化二铁、含铁化合物粉、铁镍粉、铁钴粉或铁碳粉，磁性材料在磁化过程不可逆且磁化曲线表现出磁滞行为，磁滞回线围成的面积较大，可以通过在交变磁场中的磁滞损耗产生热量。

下面以本发明的一个优选实施例来进一步说明本发明的结构、工作流程及工作原理：

一种使用磁性打印材料的4D打印系统，包括进料装置、加热装置6、混料装置5、打印装置及交变磁场激励装置11；进料装置、混料装置5、打印装置依次相连；加热装置6位于混料装置5的外侧；进料装置包括磁性物质进料单元4、基体材料进料单元4；两个进料单元4定量向混料装置5输送材料；至少一个进料单元4输送的材料中包含磁性材料；加热装置6对输入至混料装置5内的材料进行加热；混料装置5将熔融的材料混合均匀；打印装置包括3D打印装置，其将混合均匀的材料输出制成3D打印构件10；交变磁场激励装置11用于对3D打印构件10施加变化磁场，使磁性材料在变化磁场作用下产生热量引起形变。

进料单元4包括步进电机3、丝料输送料盘及用于散热的进料管2；丝料输送料盘配合步进电机3转动，使丝料输送至进料管2；进料管2内径略大于丝料直径，进料管2与混料装置5连通。输送料盘转动频率与对应进料的步进频率一致，使丝料更加平稳精确地输送至进料管2；进料管2内径略大于丝料直径，可以保证丝料顺畅通过而产生堵塞，同时进料管2具有散热功能以保证丝料不会受热提前熔融。

交变磁场激励装置11包括励磁电源、励磁线圈及用于放置3D打印构件10的承物台12，励磁线圈缠绕形成空心腔体，承物台12位于空心腔体内；当励磁电源向励磁线圈供电后，在空心腔体内形成交变磁场。

3D打印装置为拉丝式3D打印装置。3D打印装置包括支撑架7、喷嘴1、传动装置8、打印平台9；传动装置8可使喷嘴1在XY平面内自由移动；并相对打印平台9在Z方向上移动；支撑架7为整个结构的支撑固定装置，为混料装置5、传动装置8提供支撑。

加热装置6采用电热丝加热方式，混料装置5上端进料口与进料管2相连，下端出料口与喷嘴1相连，混料装置5及外侧加热装置6同时又被支撑架7所固定。

打印喷嘴1内表面均涂覆聚四氟乙烯以避免基体材料与喷嘴1内壁粘接，喷嘴1的上部固定设置在混料装置5的底部，进料管2和加热装置6均和混料装置5固定并一起连接在支撑架7上；

传动装置8包括但不限于皮带传动、螺杆传动。

交变磁场激励装置11设有容腔，容腔内设放置3D打印构件10的承物台12，交变磁场激励装置11产生的磁场可以最大化穿过3D打印构件10，诱导3D打印构件10形变；交变磁场激励装置11为高频交流电磁铁装置，可以稳定连续地产生固定频率的高频磁场，且磁场方向可以人为控制地周期性变化。

3D打印构件10为3D打印装置经过人为结构编程打印生成，其为具有特异性局部磁性物质含量梯度的静态构件；3D打印构件10可以在响应高频交变磁场产生特异性形状改变。

承物台12固定支撑3D打印构件10，共同置于交变磁场激励装置11中；对承物台12需要具有非磁导性、非电导性、耐热性、与基体材料不相容性。

承物台12的耐热性是指，承物台12的主体材料发生形变的温度应低于3D打印构件10在磁场中所能响应出的最大温度。

承物台12的不相容性是指，承物台12与3D打印构件10的组成材料既不会发生物理上的相容，也不会发生化学反应。

承物台12的构成材料包括但不限于耐高温玻璃、表面特殊处理的硬质木板。

通过预先编程的3D打印方法打印静态可特异性响应交变磁场的静态构件，构件在交变磁场中进行特异性诱导产生4D形态变化。

步骤A：将熔融的基体材料与磁性材料粉末混合均匀，并通过挤出成型装置挤出成为复合材料丝材；制备能供3D打印装置打印的丝材。将不含磁性材料的基体材料丝材输入至基体材料进料单元4，将包含磁性材料的复合材料丝材输入至磁性材料进料单元4。

步骤B：按照3D打印变化过程对3D打印构件10进行编程，从3D打印构件10的具体结构和各个部分的磁性物质含量梯度进行人为控制规划，使3D打印构件10可以特异性响应交变磁场，产生形状变化。

步骤C：启动加热装置6和混料装置5，通过步进电机3的步进比率控制混料装置5中复合材料磁性物质含量变化，使得复合材料的磁性物质含量可以特异性变化。加热装置6加热至合适温度，使丝材达到熔融状态，方便材料充分混合和顺利挤出。

步骤D：按照预先的编程规划进行3D打印过程，具体为分层切片，逐步累积，直至按照规划路径完成打印过程，得到静态3D打印构件10。

步骤E：将静态3D打印构件10固定在承物台12上，一起放置于高频交变磁场激励装置11中。在磁场的刺激诱导下，静态构件产生特异性响应，形状会随时间按照人为预计的方向变化，从而完成4D打印过程。

上述进料装置、加热装置6、混料装置5、3D打印装置、交变磁场激励装置11、拉丝式3D打印装置、进料单元4、步进电机3、挤出装置、柱塞式挤出装置、螺杆式挤出装置、丝料输送料盘、进料管2、FDM3D打印装置、励磁电源、励磁线圈及承物台12、高频交流电磁铁、支撑架7、喷嘴1、传动装置8、打印平台9等装置及功能模块均可采用现有技术中适用的装置及功能模块，或者采用现有技术中装置及功能模块并采用常规技术手段组建。以上装置的控制驱动方法均可采用相应技术中的控制器、软件并采用常规技术手段进行编程，来实现本发明的功能。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (10)

1.一种使用磁性打印材料的4D打印系统，其特征在于，包括进料装置、加热装置、混料装置、打印装置及交变磁场激励装置；进料装置、混料装置、打印装置依次相连；加热装置位于混料装置的外侧；进料装置包括多个进料单元；每个进料单元定量向混料装置输送材料；至少一个进料单元输送的材料中包含磁性材料；加热装置对输入至混料装置内的材料进行加热；混料装置将熔融的材料混合均匀；打印装置包括3D打印装置，其将混合均匀的材料输出制成3D打印构件；交变磁场激励装置用于对3D打印构件施加变化磁场，使磁性材料在变化磁场作用下产生热量引起形变。

2.根据权利要求1所述的使用磁性打印材料的4D打印系统，其特征在于，进料单元包括步进电机和挤出装置；挤出装置为柱塞式挤出装置或螺杆式挤出装置；挤出装置在步进电机驱动下定量向混料装置输送材料。

3.根据权利要求1所述的使用磁性打印材料的4D打印系统，其特征在于，进料单元包括步进电机、丝料输送料盘及用于散热的进料管；丝料输送料盘配合步进电机转动，使丝料输送至进料管；进料管内径略大于丝料直径，进料管与混料装置连通。

4.根据权利要求1所述的使用磁性打印材料的4D打印系统，其特征在于，交变磁场激励装置包括励磁电源、励磁线圈及用于放置3D打印构件的承物台，励磁线圈缠绕形成空心腔体，承物台位于空心腔体内；当励磁电源向励磁线圈供电后，在空心腔体内形成交变磁场。

5.根据权利要求4所述的使用磁性打印材料的4D打印系统，其特征在于，制作承物台的材料包括绝缘材料、隔热材料及不导磁材料，且承物台当3D打印构件在变化磁场作用下产生热量时不变形。

6.根据权利要求5所述的使用磁性打印材料的4D打印系统，其特征在于，制作承物台的材料包括以下材料：玻璃、陶瓷、水泥。

7.根据权利要求1所述的使用磁性打印材料的4D打印系统，其特征在于，其中一个进料单元为基体材料进料单元；基体材料包括以下材料的一种或几种组合：PLA、ABS、PPS、Nylon、PC及PEEK。

8.一种使用磁性打印材料的4D打印方法，其特征在于，利用权利要求1至7任一所述的使用磁性打印材料的4D打印系统，对磁性材料进给量进行控制从而控制3D打印构件结构中的磁性材料含量。

9.根据权利要求8所述的使用磁性打印材料的4D打印方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：将熔融的基体材料与磁性材料粉末混合均匀，并通过挤出成型装置挤出成为复合材料丝材；将不含磁性材料的基体材料丝材输入至基体材料进料单元，将包含磁性材料的复合材料丝材输入至磁性材料进料单元；

步骤2：根据构件结构设置3D打印模型及对应各部位的磁性材料含量，编制3D打印程序；

步骤3：使基体材料丝材和复合材料丝材以设置的比例进入混料装置，加热装置使材料加热至熔融状态，混料装置使材料混合均匀后输入至3D打印装置；

步骤4：3D打印装置按照预先编制的程序进行3D打印，得到3D打印构件；

步骤5：将3D打印构件放置在承物台上，开启交变磁场激励装置对3D打印构件施加高频交变磁场，使磁性材料在变化磁场作用下产生热量引起形变。

10.根据权利要求8所述的使用磁性打印材料的4D打印方法，其特征在于，磁性材料包括以下材料的一种或几种组合：铁粉、铁氧化物粉末及含铁混合物粉末。

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