1.一種制造復(fù)合部件的方法,其包括:
(a)在與平臺(tái)板相鄰的第一層中引入前體材料,所述前體材料包括基體材料和磁響應(yīng)顆粒,所述磁響應(yīng)顆粒至少部分包含磁性材料;
(b)用第一磁場(chǎng)使所述磁響應(yīng)顆粒取向?yàn)榈谝慌帕校?/p>
(c)用保持在所述第一排列中的第一部分內(nèi)的磁響應(yīng)顆粒加固所述第一層中的第一部分基體材料;
(d)用另一磁場(chǎng)將另一部分所述磁響應(yīng)顆粒取向?yàn)椴煌谒龅谝慌帕械牧硪慌帕?;以?/p>
(e)用保持在所述另一排列中的另一部分的磁響應(yīng)顆粒加固所述第一層中的另一部分基體材料。
2.權(quán)利要求1所述的方法,其還包括:(f)重復(fù)步驟(d)和(e)直至在所述第一層中確定部分的基體材料已經(jīng)被加固。
3.權(quán)利要求1所述的方法,其中在步驟(c)和(e)中,所述基體材料為部分固化的、完全固化的、硬化的、聚合的或交聯(lián)的。
4.權(quán)利要求1所述的方法,其還包括,當(dāng)所述第一層中預(yù)期部分的基體材料已經(jīng)被加固時(shí),將所述第一層從所述平臺(tái)板移除并且在鄰近平臺(tái)板在第二層中鄰近所述第一層引入另外的前體材料。
5.權(quán)利要求1的方法,其還包括:
(g)在與所述第一層相鄰的第二層中引入另外的前體材料,
(h)用磁場(chǎng)將所述第二層中的顆粒取向?yàn)榈谌帕校?/p>
(i)用保持在所述第三排列中的第一部分內(nèi)的磁響應(yīng)顆粒加固所述第二層中的第一部分基體材料;
(j)用磁場(chǎng)將另一部分磁響應(yīng)顆粒取向?yàn)椴煌谒龅谌帕械牡谒呐帕校?/p>
(k)用保持在所述第四排列中的第二部分內(nèi)的磁響應(yīng)顆粒加固所述第二層中第二部分基體材料,以加固所述基體材料;
(l)重復(fù)步驟(j)和(k)直至在第二層中預(yù)期部分的基體材料已經(jīng)被加固。
6.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述第一磁場(chǎng)和另一磁場(chǎng)通過一個(gè)或多個(gè)平行于第一層的平面的磁場(chǎng)源,和一個(gè)或多個(gè)在第一層的平面外的磁場(chǎng)源來施加。
7.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述基體材料的第一部分和所述基體材料的另一部分都包含離散體素。
8.權(quán)利要求7所述的方法,其中所述第一部分的體素與所述另一部分的體素有間隔。
9.權(quán)利要求7所述的方法,其中每個(gè)體素具有至少約50x 50x 50微米的分辨率。
10.權(quán)利要求1所述的方法,其中每層具有至少約50微米的厚度。
11.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述磁性材料包括鐵磁材料、順磁材料、超順磁材料、氧化鐵、鐵、鈷、鎳、鐵合金、鈷合金或鎳合金。
12.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述磁性材料包括顆粒、微珠、納米顆粒、銼屑、纖維、薄片、棒、晶須或晶板。
13.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述磁響應(yīng)顆粒包括與所述磁性材料結(jié)合的非磁性材料。
14.權(quán)利要求13所述的方法,其中所述非磁性材料包括氧化鋁、磷酸鈣、銅、玻璃、硫酸鈣、尼龍、聚苯乙烯或碳化硅。
15.權(quán)利要求13所述的方法,其中所述非磁性材料包括不連續(xù)纖維、棒、晶板、薄片或晶須。
16.權(quán)利要求13所述的方法,其中所述非磁性材料涂覆有所述磁性材料。
17.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述磁響應(yīng)顆粒在至少一個(gè)維度的形狀上是各向異性的。
18.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述磁響應(yīng)顆粒的最長尺寸為200nm-1000μm。
19.權(quán)利要求18所述的方法,其中所述磁響應(yīng)顆粒的最長尺寸為1μm-20μm。
20.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述磁響應(yīng)顆粒具有2-200的長徑比。
21.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述基體材料包括光聚合物,并且在步驟(c)和步驟(e)中,用具有為實(shí)現(xiàn)所述光聚合物的固化而選擇的波長的輻射照射所述基體材料的選定體素,由此固化基體材料。
22.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述輻射源的波長是300nm-900nm。
23.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述輻射源的范圍是從紫外到紅外。
24.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述基體材料包括可光固化的丙烯酸材料、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料、或聚氨酯材料。
25.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述前體材料的基體材料在加固之前的粘度是0.7mPa·s-10Pa·s。
26.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述前體材料包含丙烯酸基光聚合物和用氧化鐵納米顆粒標(biāo)記的增強(qiáng)的氧化鋁微晶板顆粒。
27.一種復(fù)合部件,其包含包埋在基體材料中的磁響應(yīng)顆粒,在所述基體材料中在單層內(nèi)的大量所述磁響應(yīng)顆粒具有不同的取向,所述部件具有的機(jī)械性能、熱性能、電性能、電磁性能和光學(xué)性能中的至少一種是各向異性的。
28.權(quán)利要求27所述的增強(qiáng)的復(fù)合部件,其中所述性能包括拉伸強(qiáng)度、熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率、不透明度或顏色中的至少一種。
29.權(quán)利要求27所述的增強(qiáng)的復(fù)合部件,其中所述部件包括微型飛行器、導(dǎo)管、生物相容性植入物、假體裝置、矯形裝置、航空部件、嵌入式電子部件、頭盔、頭戴受話器、用于身體部位的鑄件、機(jī)械硬件或圍繞開口的增強(qiáng)件。
30.一種電腦可讀的媒介儲(chǔ)存指令,當(dāng)通過增材制造設(shè)備的至少一個(gè)處理器單元執(zhí)行時(shí),其使得所述增材制造設(shè)備生成包含復(fù)合部件的三維物件,所述復(fù)合部件包括:包埋在基體材料中的磁響應(yīng)顆粒,其中在基體材料中單層內(nèi)的大量所述磁響應(yīng)顆粒具有不同取向,所述部件的機(jī)械性能、熱性能、電性能和光學(xué)性能中的至少一種是各向異性的。
31.一種制備復(fù)合部件的設(shè)備,所述設(shè)備包括:
與前體材料源相連的平臺(tái)板,所述前體材料包含基體材料和磁響應(yīng)顆粒,所述磁響應(yīng)顆粒至少部分包含磁性材料;
輻射源,其設(shè)置為在離散體素中施加輻射到設(shè)置在所述平臺(tái)板上的前體材料層;
多個(gè)磁場(chǎng)源,其設(shè)置為施加多個(gè)取向的磁場(chǎng)至所述平臺(tái)板上的前體材料層;以及
處理器單元,其與所述平臺(tái)板、所述輻射源和所述多個(gè)磁場(chǎng)源控制通信。
32.權(quán)利要求31所述的設(shè)備,其中所述多個(gè)磁場(chǎng)源被設(shè)置為向所述平臺(tái)板施加在平行于所述平臺(tái)板的平面上具有磁力線分量以及在正交于所述平臺(tái)板的平面上具有磁力線分量的磁場(chǎng)。
33.權(quán)利要求31所述的設(shè)備,其中所述多個(gè)磁場(chǎng)源包括設(shè)置為施加平行于所述平臺(tái)板平面的取向的磁場(chǎng)的至少兩個(gè)磁場(chǎng)源,以及設(shè)置為施加在所述平臺(tái)板的平面外的取向的磁場(chǎng)的至少一個(gè)磁場(chǎng)源。
34.權(quán)利要求33所述的設(shè)備,其中所述多個(gè)磁場(chǎng)源還包括設(shè)置為施加平行于所述平臺(tái)板平面的取向的磁場(chǎng)的至少兩個(gè)其它磁場(chǎng)源。
35.權(quán)利要求33所述的設(shè)備,其中平行于所述平臺(tái)板平面取向的所述至少兩個(gè)磁場(chǎng)源相互垂直設(shè)置。
36.權(quán)利要求31所述的設(shè)備,其中所述多個(gè)磁場(chǎng)源的至少一部分被支撐用于沿所述平臺(tái)板的平面運(yùn)動(dòng)。
37.權(quán)利要求31所述的設(shè)備,其中所述多個(gè)磁場(chǎng)源的至少一部分被支撐用于沿平行于所述平臺(tái)板平面的平面運(yùn)動(dòng)。
38.權(quán)利要求31所述的設(shè)備,其中每個(gè)所述磁場(chǎng)源均包括螺線管或電磁體。
39.權(quán)利要求31所述的設(shè)備,其中在平行于所述平臺(tái)板平面的平面中的每個(gè)所述磁場(chǎng)源包括螺線管,所述螺線管包括圍繞鐵芯的線圈。
40.權(quán)利要求31所述的設(shè)備,其中在垂直于所述平臺(tái)板平面的平面中的所述磁場(chǎng)源中的至少一個(gè)包括螺線管,所述螺線管包括圍繞開放芯區(qū)域的線圈。
41.權(quán)利要求40所述的設(shè)備,其中所述輻射源設(shè)置為直接輻射穿過所述開放芯區(qū)域至所述平臺(tái)板。
42.權(quán)利要求31所述的設(shè)備,其中所述輻射源的波長是300nm-900nm。
43.權(quán)利要求31所述的設(shè)備,其中所述輻射源的范圍是從紫外到紅外。
44.權(quán)利要求31所述的設(shè)備,其中所述輻射源被操作以直接輻射到選定的所述離散體素。
45.權(quán)利要求31所述的設(shè)備,其中所述輻射源包括數(shù)字光投影儀。
46.權(quán)利要求31所述的設(shè)備,其中所述平臺(tái)板被安裝用于相對(duì)于所述前體材料源垂直移動(dòng)。
47.權(quán)利要求31所述的設(shè)備,其還包括容器,所述容器包括所述前體材料源,并且所述平臺(tái)板被安裝用于在所述容器中垂直運(yùn)動(dòng)并從上進(jìn)入所述容器內(nèi)。
48.權(quán)利要求31所述的設(shè)備,其還包括容器,所述容器包括所述前體材料源,并且所述磁場(chǎng)源的至少一部分圍繞所述容器周圍設(shè)置。
49.權(quán)利要求31所述的設(shè)備,其還包括容器,所述容器包括所述前體材料源,并且至少一個(gè)所述磁場(chǎng)源垂直設(shè)置于所述容器下方。
50.權(quán)利要求31所述的設(shè)備,其中所述磁場(chǎng)源包括螺線管,所述螺線管包括圍繞開放芯區(qū)域的線圈,并且所述輻射源設(shè)置在所述螺線管下方,以輻射通過所述開放芯區(qū)域到相鄰于所述平臺(tái)板的容器中的所述前體材料層。
51.權(quán)利要求31所述的設(shè)備,其中所述處理器包括以下指令:
(a)在鄰近所述平臺(tái)板的第一層中從所述前體材料源引入前體材料;
(b)驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)磁場(chǎng)源中的一個(gè)或多個(gè),以將第一磁場(chǎng)施加到第一層,以用所述第一磁場(chǎng)使所述磁響應(yīng)顆粒取向?yàn)榈谝慌帕校?/p>
(c)驅(qū)動(dòng)所述輻射源,以用保持在所述第一排列中的第一部分內(nèi)的所述磁響應(yīng)材料加固所述第一層中的第一部分基體材料;
(d)驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)磁場(chǎng)源中的一個(gè)或多個(gè),以施加另外的磁場(chǎng),以用所述另外的磁場(chǎng)將所述磁響應(yīng)顆粒的另一部分取向?yàn)椴煌谒龅谝慌帕械牧硪慌帕?;以?/p>
(e)驅(qū)動(dòng)所述輻射源,以用保持在所述另一排列中的另一部分內(nèi)的所述磁響應(yīng)顆粒加固所述第一層中的另一部分基體材料。