[發明專利]共形導電圖形打印及閉環光子燒結一體控制系統及方法

在審

• 申請號: 201811353934.8
• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN109618497A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 孟凡博;趙鵬兵
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H05K3/12
• 分類號: H05K3/12;B33Y50/02
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

本發明屬于3D打印技術領域，公開了一種共形導電圖形打印及閉環光子燒結一體控制系統及方法；該系統由五軸聯動打印模塊和與五軸聯動打印模塊相連接的閉環閃光燒結模塊、冷卻模塊等組成；五軸聯動打印模塊通過控制X軸、Y軸、Z軸、A軸和C軸實現在非展開曲面上打印共形導電圖形；導電圖形打印完畢后，閉環閃光燒結模塊通過光敏傳感器采集紅外光源照射到導電圖形表面后反射回來的數據用于判斷燒結程度并根據燒結程度調整下一次燒結工藝參數，實現閉環閃光燒結功能；冷卻模塊用于在打印過程中保護噴頭中的納米銀墨水不被基板預熱裝置固化，堵塞噴頭。本發明能有效解決打印時導電墨水固化慢、墨滴滲毛細滲透導致邊界不齊和燒結程度難于控制等問題。

技術領域

本發明屬于3D打印技術領域，尤其涉及一種共形導電圖形打印及閉環光子燒結一體控制系統及方法。

背景技術

目前，業內常用的現有技術是這樣的：3D打印技術在重建物體的幾何形狀和機能上已經獲得一定的水平，幾乎任何靜態的形狀都可以被打印出來。數字化制造模式不需要復雜的工藝、不需要龐大的機床、不需要眾多的人力，直接從計算機圖形數據中便可生成任何形狀的零件，使生產制造變得快速簡捷。隨著材料科學、激光技術、制造科學和信息技術等有關3D打印技術的發展，3D打印系統越來越完善。在導電線的打印技術中，導電材料的打印方式、固化方式等都對整個系統有著重要的影響。導電線的打印技術主要考慮兩個問題：一是盡量提高導電線的導電率；二是在任何基底上快速打印出電子線路。

而打印完成的導電圖形需要進行熱燒結固化的工藝才能使其表現出所需要的導電性能及對基材附著力。目前用來固化的方法有整體加熱如烤箱加熱法和微波固化，烤箱加熱需要在200度的溫度下持續15分鐘的時間可以體現出較好的導電性能，這樣使得僅有能長時間耐度高溫的材料才能作為導電圖形的基材，一些具有較好適合介電常數等參數的材料由于不耐高溫無法作為天線的基材，微波固化方法可以在較低溫度下對導電圖形進行固化，但是固化深度有限，不適用較厚的導電圖形。局部固化有激光固化，使用激光對導電圖形進行點掃描，固化時間取決于導電圖形面積，固化效率低，精度差。而閃光固化即使用高功率脈沖氙燈在1到2ms內釋放1000j到2000j的能量用于固化導電圖形，短時間操作使得固化過程更為安全，危險性低于連續光源，且有效提升固化燒結效率，且由于固化時間短，溫度上升小，一些耐熱性差的材料可以作為基板打印導電圖形。但是如果功率控制不好將會損壞導電圖形。所以在目前導電圖形中，需要一種打印速度快、效率高、低溫、環境簡單且打印質量、導電率較高的方法，同時在固化過程需要對燒結程度實時監控，避免燒結不完全和過度燒結的情況。

綜上所述，現有技術存在的問題是：目前的導電線的打印技存在處理時間長，打印時間較長，閃光燒結效果不穩定，極易出現燒結不完全和過度燒結。

解決上述技術問題的難度和意義：

使用閃光燒結需要使用2kw到3kw的脈沖光源在1ms到2ms釋放2000j到3000j的能量，一旦燒結參數配置不合理，過高的功率極易在短時間內將導電圖形表面破壞，而現有技術中只能通過生產前進行多次試驗，獲得較為可靠地燒結參數，而無法對燒結程度進行實時監控，無法做到實時獲得燒結成都數據并進行實時調節燒結參數。由于燒結時間段，周邊環境的微小變化都會影響最終燒結效果，導致同等燒結參數下燒結出來的產品導電率參差不齊。

而如果能夠實現燒結程度的實時控制，就可以根據燒結情況對燒結參數進行實時控制，就可以保證再不出現破壞導電圖形表面的情況下，獲得符合要求的功率，且最終獲得產品導電性能也會較為一致。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種共形導電圖形打印及閉環光子燒結一體控制系統及方法。

本發明是這樣實現的，一種共形導電圖形打印及閉環光子燒結一體控制系統，所述共形導電圖形打印及閉環光子燒結一體控制系統包括：工作臺；

安裝在工作臺上的五軸聯動打印模塊和與五軸聯動打印模塊相連接的閉環閃光燒結模塊、冷卻模塊。