[發明專利]基于激光選區燒結技術的結構電路一體化部件的制作方法

有效

• 申請號: 201710021711.0
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106862564B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 田宗軍;謝德巧;嚴惠;梁繪昕;沈理達;邱明波
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/24;B33Y10/00;B33Y80/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

一種基于激光選區燒結技術的結構電路一體化部件的制作方法，其特征是首先，建立所需加工部件的三維模型并導入具有雙振鏡系統的激光選區燒結機床，利用該機床上的CO2激光掃描熔化粉末原料，與之相配合使用三倍頻Nd：YAG激光掃描使特定位置的金屬原子出露，從而完成部件基體成形加工，再將加工好的基體放進化學鍍液進行鍍銅或是鍍鎳。本發明方法可實現結構部件內復雜電路的三維打印，在航空航天與精密電子電器領域有著良好的應用前景。

技術領域

本發明一種3D打印技術，尤其是一種利用3D打印技術制作結構電路一體化部件的技術，具體地說是一種基于激光選區燒結技術的結構電路一體化部件的制作方法。

背景技術

結構電路一體化部件是指具有特定結構形狀，且內部分布有復雜導電通道的特殊零件。隨著科技的不斷發展，人們對產品的輕量化要求日益增高，尤其是在航空航天領域，技術人員依舊在為減輕飛行器一克重量而奮斗。結構電路一體化部件在輕量化與降低裝配難度方面給予了人們新的思路，其兼具結構支撐和線束導電功能，可對現有布線方式進行全新優化；在進行結構設計時可直接對電路布局與承載方式進行綜合考慮，合理利用空間，免去復雜的電路搭接，排布電線等復雜過程，降低裝配難度。同時通過對結構的拓撲優化可以有效地減輕結構件自身的重量。這些優勢使得結構電路一體化部件在航空航天，武器裝備，精密電器等領域有著良好的應用前景。

目前，制作結構電路一體化部件主要采用激光直接電路成形LDS技術，該技術的主要流程如下：采用通用的工藝將具有LDS性能的塑料注射成型，然后用激光光束照射，即激光成型，把設計的電路圖案用激光轉移到塑料殼體上。該技術已經成功運用到手機天線等零部件的制作上。但是該技術工藝流程繁瑣，只能在零部件表面生成簡單的二維導電通道，若要生成內部導電通道還需要復雜的裝配過程，所以應用領域受到極大限制。

因此，有必要尋找一種全新的可以在結構件內部生成復雜三維導電通道的方法。

發明內容

本發明的目的是針對現有的結構電路制作存在工藝流程繁瑣，只能在零部件表面生成簡單的二維導電通道，無法在結構件內部生成復雜三維導電通道，需要通過裝配才能完成空間三維結構電路的問題，提供一種基于激光選區燒結技術的結構電路一體化部件的制作方法。

本發明的技術方案是：

一種基于激光選區燒結技術的結構電路一體化部件的制作方法，其特征是：首先，建立所需加工部件的三維模型并導入具有雙振鏡系統的激光選區燒結機床；其次，利用激光選區燒結機床上的CO2激光掃描熔化粉末原料，與之相配合使用三倍頻Nd：YAG激光掃描使特定位置的金屬原子出露，從而完成結構電路一體化部件的成形加工；第三，將加工好的結構電路一體化部件放進化學鍍液進行鍍銅或者鍍鎳；最后，對鍍液進行清洗，干燥、打麻等后處理工藝即得所述的結構電路一體化部件。

具體包括步驟如下：

1）在建模軟件中建立所需加工的結構電路一體化部件的三維模型，預留出導電通道的位置并用空心圓柱體代替；

2）利用切片軟件對上述三維模型進行分層切片并指定雙振鏡的掃描路徑，生成掃描切片程序并導入具有雙振鏡系統的激光選區燒結機床；

3）控制雙振鏡的掃描軌跡，在上述機床上打印出相應的結構部件；

4）將打印好的結構部件清理后放入化學鍍液中進行鍍銅或者鍍鎳；

5）取出該部件，清理其溢鍍層，完成加工。

優選地，上述步驟1）中具體包括：用以代替導電通道的空心圓柱體的直徑為2mm。

優選地，上述步驟2）中具體包括：在指定雙振鏡的掃描路徑時，選擇CO2激光振鏡系統進行結構部件基體的打印，選擇三倍頻Nd：YAG激光振鏡系統對空心圓柱體的外邊緣進行掃描。