[發(fā)明專利]一種高效的定向輻射屏蔽防護(hù)結(jié)構(gòu)及其3D打印方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010864755.1
• 申請(qǐng)日: 2020-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN112192837B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹毅;吳垠;李滌塵;嚴(yán)圣超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C64/118
• 分類號(hào): B29C64/118;B33Y10/00;G21F3/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

1.一種高效的定向輻射屏蔽防護(hù)結(jié)構(gòu)的3D打印方法，其特征在于，包括以下步驟：

采用第一噴頭將基體材料打印形成具有填充腔的骨架；

通過第二噴頭在骨架填充腔內(nèi)打印填充增強(qiáng)材料；

經(jīng)過第三噴頭將固定材料噴覆在增強(qiáng)材料上表層形成薄膜并使其固化；

重復(fù)以上步驟直至工件逐層加工完成；

所述骨架包括框架和骨架單元，所述骨架單元為多孔結(jié)構(gòu)，多孔結(jié)構(gòu)形成陣列排布的填充腔；所述框架設(shè)置在所述骨架單元外周；

所述基體材料為高分子材料，高分子材料選自聚醚醚酮、聚酰亞胺、尼龍和聚乙烯中的一種或多種的復(fù)合材料；

所述增強(qiáng)材料為B₄C、B₃N、W和Pb中的一種或多種復(fù)合材料；

所述固定材料為環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯或高分子基體材料；

所述骨架根據(jù)有限元仿真方法得到；所述增強(qiáng)材料的添加量根據(jù)蒙特卡羅仿真方法得到；具體為：

所述填充腔為多孔結(jié)構(gòu)，具體形狀為圓形、矩形、十字形、正多邊形或其他形狀中的一種或多種混合；逐層加工的所述骨架單元的填充腔形狀相同或不同，相同形狀按照一定規(guī)律進(jìn)行重復(fù)循環(huán)打印；骨架單元的形狀、大小、深度是通過具體要求通過有限元軟件仿真得到力學(xué)性能的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

根據(jù)力學(xué)性能和屏蔽性能設(shè)計(jì)骨架單元填充，通過3D打印加工屏蔽體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述3D打印方法，其特征在于，

所述第一噴頭包括送絲輪(7)、加熱塊(6)和第一噴嘴(5)；所述基體材料的絲材(8)經(jīng)過送絲輪(7)，進(jìn)入加熱塊(6)使得絲材熔融，再經(jīng)過第一噴嘴(5)制作工件(3)的骨架。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述3D打印方法，其特征在于，

所述第二噴頭包括注入口、螺桿(11)、噴頭腔(12)和第二噴嘴(13)，所述螺桿(11)設(shè)置在噴頭腔(12)內(nèi)，注入口設(shè)置在噴頭腔(12)一端，第二噴嘴(13)設(shè)置在噴頭腔(12)另一端。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述3D打印方法，其特征在于，所述第三噴頭包括粘接腔(17)、微波/光波裝置(14)、加熱電阻絲(15)、腔內(nèi)熱電偶(16)和霧化噴嘴(19)；所述加熱電阻絲(15)端部設(shè)置在粘接腔(17)內(nèi)，所述腔內(nèi)熱電偶(16)設(shè)置在粘接腔(17)內(nèi)，微波/光波裝置(14)設(shè)置在粘接腔(17)一端，霧化噴嘴(19)設(shè)置在粘接腔(17)另一端。

5.一種高效的定向輻射屏蔽防護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，由權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的3D打印方法制得，包括3D打印加工而成的多層結(jié)構(gòu)；多層結(jié)構(gòu)包括骨架、增強(qiáng)材料和固定材料薄膜；所述骨架為多孔結(jié)構(gòu)，所述多孔結(jié)構(gòu)形成具有陣列排布的填充腔，所述增強(qiáng)材料填充在所述填充腔內(nèi)，所述固定材料薄膜設(shè)置在所述增強(qiáng)材料上表層。