[發明專利]一種噴墨打印的激光燒結固化方法

有效

• 申請號: 201611217608.5
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106623930B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 黃進;劉大川;趙鵬兵;謝鵬志;宮劍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學;中國電子科技集團公司第三十三研究所
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/22
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪;何畏

本發明公開了一種噴墨打印的激光燒結固化方法，包括：以一定速度按S形掃描燒結納米金屬漿液；將待燒結區域Q52的第一條掃描路徑Q22分為L1和L2段，在L1段，采集溫度和圖像信號；根據所采集的數據，調節激光功率使燒結溫度保持在有效范圍內，確定有效燒結固化寬度b；根據設定的固化精度e，計算有效燒結固化寬度偏差Δb，確定有效燒結固化寬度范圍b0：b?Δb≤b0≤b+Δb；根據有效燒結固化寬度b，計算掃描間隔s＝(0.1～0.8)b；在燒結過程中，系統根據設定的有效燒結固化寬度范圍，動態調節激光功率。本發明可判斷燒結狀態是否有效，從而保證成型圖案電性能；可實時采集燒結點處的固化線條寬度，從而保證固化線條的幾何尺寸精度。

技術領域

本發明涉及噴墨打印微制造技術領域，尤其涉及一種噴墨打印激光燒結固化方法。

背景技術

激光用于燒結納米金屬漿液，形成導電圖形，具有熱效應影響區域小，光束導向性好，燒結區域選擇性靈活等特點，在噴墨打印光固化領域運用越來越廣泛。

如圖1所示，在激光燒結中，由于激光光斑較小，照射的加工區域形成的溫度場是非線性變化的，不同工藝參數產生的溫度不一樣，不同的加工區域產生的熱效應存在差異。如圖2所示，在選擇性激光燒結納米金屬漿液時，對于任意一條燒結掃描路徑初始燒結區域記作Q71(本發明稱為：前部)，激光離開區域記作Q81(本發明稱為：后部)，連續燒結區域記作Q91(本發明稱為：中部)。

激光從Q11以固定能量密度進入前部Q71，由于納米金屬漿液溫度較低(視為室溫)，前部需要逐漸吸收大量的能量發生固化，存在時滯性，所以前部Q71S是燒結不均勻區域；燒結前部時，由于熱傳導，中部Q81前端被提前預熱，在光斑到達中部前，中部的前端已經吸收了一定的能量，而且沿著加工方向，隨著光斑的移動這個預熱在整個中部是連續的，因此，中部激光燒結效果相對均勻；在后部Q91，由于熱量無法沿著燒結方向繼續傳播，熱量在垂直于激光運動的方向傳播的熱量增加，導致后部實際固化寬度增加；無法準確計算各條掃描路徑間隔s，產生重復燒結或者未燒結區域Q53，如圖3所示，導致最終燒結成型的圖形導電率低且不均勻，幾何尺寸精度低。于是很有必要實時監測和控制燒結固化狀態優化燒結固化參數，達到快速精確燒結固化提高成品率。

CN 105538721A基于五軸聯動設備打印并用激光燒結三維導電圖形，但是激光燒結過程呈現開環控制特點，系統內無相關工藝量監測、反饋及控制環節。

華中科技大學設計的基于光功率反饋的高功率激光實時檢測和控制系統，保證了激光功率的穩定性和控制精度，但是檢測激光功率作為反饋量的控制，只屬于半閉環控制，缺少對激光作用效應的實時檢測，無法實時判斷激光加工的質量。

US 7245371B2運用拉曼光譜技術對激光燒結固化材料狀態進行實時監測和激光參數控制，雖然降低了設備成本，但是不能對固化幾何尺寸進行監測。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種噴墨打印的激光燒結固化方法，以解決現有技術的不足。

為實現上述目的，本發明提供了一種噴墨打印的激光燒結固化方法，按以下步驟進行：

(1)以一定速度按S形路徑掃描燒結導電漿液；

(2)將待燒結區域Q52的第一條掃描路徑Q22分為L1和L2段，在L1段，采集溫度和圖像信號；

(3)根據(2)所采集的數據，調節激光功率使燒結溫度保持在有效范圍內，確定有效燒結固化寬度b；

(4)根據設定的固化精度e，計算有效燒結固化寬度偏差Δb，確定有效燒結固化寬度范圍b0：b-Δb≤b0≤b+Δb；

(5)根據有效燒結固化寬度b，計算掃描間隔s＝(0.1～0.8)b；

(6)在燒結過程中，系統根據設定的有效燒結固化寬度范圍，動態調節激光功率。