[發(fā)明專利]一種非展開曲面導(dǎo)電圖形的三維打印裝置及打印方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610052704.2
• 申請(qǐng)日: 2016-01-26
• 公開（公告）號(hào): CN105538721B
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃進(jìn);趙家勇;王建軍;劉大川;彭舉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B41J3/407
• 分類號(hào): B41J3/407;B41J25/00;B41J25/308;B41J2/175;B41J11/00
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發(fā)明公開了一種非展開曲面導(dǎo)電圖形的三維打印裝置及打印方法，其打印裝置包括工作臺(tái)、五軸聯(lián)動(dòng)打印模塊和激光固化模塊；五軸聯(lián)動(dòng)打印模塊包括用于控制噴墨位置的五軸聯(lián)動(dòng)組、用于噴墨的噴墨供墨組、用于放置被打印模型的打印平臺(tái)和數(shù)控系統(tǒng)，五軸聯(lián)動(dòng)組包括X軸組、Y軸組、Z軸組、C軸組和A軸組；激光固化模塊包括半導(dǎo)體泵浦激光器、反射鏡組、掃描振鏡、控制板卡和場(chǎng)鏡。其打印方法包括以下步驟：對(duì)被打印模型進(jìn)行切片處理；確定打印位置和五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)；使打印噴頭打印方向與被打印面的法線方向重合并進(jìn)行打印；激光束使導(dǎo)電墨水中的溶劑蒸發(fā)掉，形成導(dǎo)電線。本發(fā)明有效提高了三維打印效率，提升了被打印物品的品質(zhì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于三維打印技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種打印效率高、打印質(zhì)量好的非展開曲面導(dǎo)電圖形的三維打印裝置及打印方法。

背景技術(shù)

三維打印技術(shù)是快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。該技術(shù)在珠寶、汽車、航空航天、教育、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域都有較為廣泛的應(yīng)用。目前的三維打印技術(shù)打印出的實(shí)體模型不具有任何電氣特性，只能作為一個(gè)零件使用。因此，設(shè)計(jì)一種能在非展開曲面上打印導(dǎo)電圖形的設(shè)備將具有非常重要的意義。

隨著材料科學(xué)、激光技術(shù)、制造科學(xué)和信息技術(shù)等有關(guān)3D打印技術(shù)的發(fā)展，3D打印系統(tǒng)越來越完善。在導(dǎo)電線的打印技術(shù)中，導(dǎo)電材料的打印方式、固化方式等都對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有著重要的影響。導(dǎo)電線的打印技術(shù)主要考慮兩個(gè)問題：一是盡量提高導(dǎo)電線的導(dǎo)電率；二是在任何基底上快速打印出電子線路。

目前國內(nèi)外導(dǎo)電線的打印方式主要有以下幾種：

(1)、使用傳統(tǒng)的方式(比如燒結(jié)、退火)固化導(dǎo)電墨水，由于導(dǎo)電墨水(如碳系導(dǎo)電墨水、高分子導(dǎo)電墨水、金屬導(dǎo)電墨水)本身不具有導(dǎo)電性，在打印后需要經(jīng)過一定的后處理工藝固化導(dǎo)電墨水，將導(dǎo)電墨水中的溶劑、分散劑、穩(wěn)定劑等去除，使導(dǎo)電材料成為連續(xù)的薄膜后，才具備導(dǎo)電性。這種方法處理的缺點(diǎn)是：處理時(shí)間長(zhǎng)，而且基底材料必須能夠長(zhǎng)時(shí)間承受高溫，因此，對(duì)基底材料的要求比較高。

(2)、使用無需固化的低熔點(diǎn)金屬復(fù)合打印技術(shù)，比如采用金屬和705硅橡膠(非金屬)墨水復(fù)合打印，首先在基底上用705硅橡膠打印第1層，待其固化后，在其上面用墨水打印第2層金屬結(jié)構(gòu)，隨后再用705硅橡膠打印第三層。這種打印方法的缺點(diǎn)是：其打印時(shí)間較長(zhǎng)，而且如果外面的封裝(如硅膠)被破壞，液態(tài)金屬就會(huì)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，影響打印物品的品質(zhì)。

另外，在現(xiàn)有的快速制造電子電路打印裝置中，電子線路3D打印的實(shí)現(xiàn)方法是在一種柔性的基底比如紙質(zhì)基底上打印一個(gè)2維的電子線路，再折疊成一個(gè)3維圖形。比如在An inkjet printed near isotropic 3-D antenna with embedded electronics forwireless sensor applications；2014IEEE International Symposium on Antennas andPropagation&USNC/URSI National Radio Science Meeting,326-7,2014中就用了此類方法。

綜上可見，目前三維導(dǎo)電線的打印技術(shù)中，需要一種打印速度快、效率高，且打印質(zhì)量好的打印方法，以滿足生產(chǎn)的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種非展開曲面導(dǎo)電圖形的三維打印裝置及打印方法，其利用五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)在非展開曲面上打印導(dǎo)電墨水，再用激光固化導(dǎo)電墨水，最后形成電子線路，該方法能有效解決無法直接在非展開曲面進(jìn)行微滴噴射打印和打印時(shí)導(dǎo)電墨水固化慢等問題，其有效提高了打印效率，提升了所打印物品的品質(zhì)。

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案是：