[發(fā)明專利]基于3D打印一體化制備基材及內(nèi)表面金屬化線路的裝置及工藝方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810560063.0
• 申請日: 2018-06-03
• 公開（公告）號: CN108811355B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李超;尹恩懷
• 申請（專利權(quán)）人: 西安瑞特三維科技有限公司
• 主分類號: H05K3/12
• 分類號: H05K3/12
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發(fā)明提出一種基于3D打印一體化制備基材及內(nèi)表面金屬化線路的裝置及工藝方法，裝置包括機(jī)械臂系統(tǒng)、3D打印機(jī)及滑軌系統(tǒng)，其原理為基于3D打印機(jī)，采用噴墨打印頭或熔融擠出頭對天線基材結(jié)構(gòu)進(jìn)行打印成型，在打印天線基材的過程中采用滑軌的方式將打印平臺整體進(jìn)行工位切換，在第一工位上采用機(jī)械臂系統(tǒng)將噴墨頭伸入至已成型的基材框體腔內(nèi)，控制打印噴頭調(diào)至與基材框體內(nèi)表面法向后開啟打印功能，按照既定軌跡將設(shè)計(jì)好的金屬線路圖形噴印于已成型基材的內(nèi)表面，完成圖形的噴印后，通過滑軌將打印平臺切換至第二工位，恢復(fù)基材模型的打印，此后進(jìn)行兩個(gè)過程的循環(huán)打印最終完成內(nèi)表面線路結(jié)構(gòu)的一體化成型。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)共形化天線、內(nèi)壁曲面線路圖形等快速制造。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及帶內(nèi)表面金屬化線路基材的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于3D打印一體化制備基材及內(nèi)表面金屬化線路的裝置及工藝方法。

背景技術(shù)

針對未來導(dǎo)彈導(dǎo)引頭隱身及輕量化需求，天線或隱身結(jié)構(gòu)均將面向共形化設(shè)計(jì)，提出了將金屬圖形將直接布置于導(dǎo)引頭天線罩內(nèi)部，將天線與天線罩的功能進(jìn)行復(fù)合的要求，以減少原有的天線載體達(dá)到減重的目的。使導(dǎo)引頭天線罩突破原有結(jié)構(gòu)件的功能，而使其附有功能化特征。

在天線及隱身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，考慮到天線罩外側(cè)與氣流摩擦所產(chǎn)生的熱量，因此天線或隱身結(jié)構(gòu)只能附著于天線罩內(nèi)壁。天線罩內(nèi)壁的金屬化圖形以現(xiàn)有加工手段LDS(Laser-Direct-structuring)、LAP及轉(zhuǎn)印的方式難以實(shí)現(xiàn)，主要原因在于LDS與LAP激光活化的焦距目前僅限于10～20mm范圍，而轉(zhuǎn)印則要用到轉(zhuǎn)印模具，兩者由于激光焦距及裝置、轉(zhuǎn)印模具尺寸限制而無法在內(nèi)表面進(jìn)行金屬圖形的制備。

針對未來電子產(chǎn)品的集成化、小型化等特點(diǎn)，將出現(xiàn)結(jié)構(gòu)件和電器件進(jìn)行某種程度上的結(jié)合，以既可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件在力學(xué)方面的作用同時(shí)又可實(shí)現(xiàn)一定的電氣化功能。目前尚沒有針對狹小空間內(nèi)壁上做電子線路的制造工藝，已有的報(bào)道也是針對在已有基材的外表曲面進(jìn)行電子線路的增材制造，但外表面的線路需要進(jìn)行二次防護(hù)，在一些惡劣的工作環(huán)境下，二次防護(hù)的難度很大。

現(xiàn)有的表面金屬線路制備工藝方法主要依靠膜貼、轉(zhuǎn)印的方法實(shí)現(xiàn)，而針對非規(guī)則曲面的內(nèi)壁，由于受到腔體尺寸及結(jié)構(gòu)干涉的影響而致使無法采用傳統(tǒng)工藝完成在內(nèi)壁上電子線路的制備。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提出一種基于3D打印一體化制備基材及內(nèi)表面金屬化線路的裝置及工藝方法，可應(yīng)用于內(nèi)表面線路、共形化天線及基材的一體化制備，方便初期設(shè)計(jì)模型的快速驗(yàn)證及迭代，縮短研發(fā)周期。使用該工藝方法也可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)其中一項(xiàng)功能，如采用機(jī)械臂單獨(dú)噴印導(dǎo)電漿料，其可應(yīng)用于曲面模型上制備附形線路。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

所述一種基于3D打印一體化制備基材及內(nèi)表面金屬化線路的裝置，其特征在于：包括機(jī)械臂系統(tǒng)、3D打印機(jī)及滑軌系統(tǒng)；

所述3D打印機(jī)能夠在位于第二工位的打印平臺上打印成型基材部分；所述基材具有內(nèi)腔結(jié)構(gòu)；

所述機(jī)械臂系統(tǒng)具有噴墨打印頭；所述機(jī)械臂系統(tǒng)能夠控制噴墨打印頭在位于打印平臺上的基材內(nèi)腔壁面上打印電子漿料，此時(shí)打印平臺位于第一工位上；

所述滑軌系統(tǒng)位于第一工位與第二工位之間，打印平臺利用滑軌系統(tǒng)能夠在第一工位與第二工位之間移動(dòng)。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種基于3D打印一體化制備基材及內(nèi)表面金屬化線路的裝置，其特征在于：3D打印機(jī)和機(jī)械臂系統(tǒng)采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型；所述統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型包括基材數(shù)據(jù)模型和基材內(nèi)腔壁面上的金屬化線路數(shù)據(jù)模型。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種基于3D打印一體化制備基材及內(nèi)表面金屬化線路的裝置，其特征在于：滑軌系統(tǒng)以及第一工位和第二工位均處于恒溫艙室內(nèi)。