[實(shí)用新型]一種納米級高精度增材制造設(shè)備有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201821127195.6 | 申請日： | 2018-07-17 |
| 公開（公告）號： | CN209022445U | 公開（公告）日： | 2019-06-25 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 劉軍;張睿智;黃靖棟 | 申請（專利權(quán)）人： | 中南大學(xué) |
| 主分類號： | B29C64/106 | 分類號： | B29C64/106;B29C64/205;B29C64/209;B29C64/245;B29C64/30;B33Y30/00;B33Y40/00 |
| 代理公司： | 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114 | 代理人： | 顏勇 |
| 地址： | 410083 湖南*** | 國省代碼： | 湖南;43 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 打印平臺 打印噴頭 納米級 本實(shí)用新型 制造設(shè)備 高壓脈沖電源 電流體動力 電子電路板 納米級材料 太陽能電池 導(dǎo)電噴嘴 高壓脈沖 柔性電子 生物醫(yī)學(xué) 約束磁場 勻強(qiáng)磁場 打印頭 高通量 儲能 構(gòu)建 制備 噴射 垂直 施加 印刷 制造 | ||
本實(shí)用新型公開了一種納米級高精度增材制造設(shè)備，包括：打印平臺；打印噴頭，設(shè)置在所述打印平臺正上方且在打印平臺與打印噴頭的導(dǎo)電噴嘴之間施加有高壓脈沖電源；所述打印平臺與所述打印噴頭之間還設(shè)有垂直于所述打印平臺的勻強(qiáng)磁場，所述打印平臺與打印噴頭之間的間距滿足特點(diǎn)要求。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)納米級2D及3D增材制造得益于高壓脈沖電流體動力噴射、納米級打印頭以及約束磁場，可解決現(xiàn)有技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的高精度納米級材料的構(gòu)建，尤其是在電子電路板印刷、納米儲能、太陽能電池、生物醫(yī)學(xué)、柔性電子材料、高通量制備等方面的不足和局限性。
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型屬于增材制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種納米級高精度增材制造設(shè)備。
背景技術(shù)
在電子印刷領(lǐng)域，隨著電子元件的微型化，對電子印刷精細(xì)度要求越來越高，如電路板、觸摸屏、生物傳感器、RFID天線、原電池指紋照相等。使用網(wǎng)版印刷70μm以下的細(xì)線條，可能會受到網(wǎng)版本身的限制，另一方面也會受到印漿的限制。網(wǎng)版的限制主要是網(wǎng)版的目數(shù)和網(wǎng)絲的厚度，而印漿的限制則是印漿的顆粒尺寸、黏度和流變特性。盡管這些因素可以進(jìn)行優(yōu)化，但有較多的因素會影響到精細(xì)電子印刷的開創(chuàng)活動，現(xiàn)階段，國內(nèi)外通過電子束，激光束曝光光刻膠制備封裝電路板的極限大于10微米，并具有設(shè)備非常昂貴(幾千萬或者上億美元一臺)、工作條件苛刻(需要在高真空條件下工作)、工序復(fù)雜、成本高、后期酸堿腐蝕污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)。在纖維復(fù)合材料制備領(lǐng)域，比如，傳統(tǒng)Cf/C(碳纖維/碳復(fù)合材料)、SiCf/SiC(碳化硅纖維/碳化硅復(fù)合材料)制作過程，都是使用二次編制工藝，使用拉絲工藝制備碳或者碳化硅纖維絲，再經(jīng)過編制工藝制作碳或者碳化硅纖維框架。由于拉絲纖維二次編織，工序復(fù)雜，纖維和纖維之間相對獨(dú)立，整體性差，所制備的復(fù)合材料不能打孔、不能二次加工。
另外，在仿生、生物醫(yī)療工程、微納電機(jī)系統(tǒng)、納米儲能材料、生物芯片、太陽能電池、生物醫(yī)學(xué)、柔性電子材料、高通量制備等許多領(lǐng)域?qū)τ趶?fù)雜2D和3D納米構(gòu)成部件都有著強(qiáng)烈的科研和產(chǎn)業(yè)需求。但是現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)在精度、成本、性能等各個方面都無法滿足人們對產(chǎn)品性能和技術(shù)層面的需求。
增材制造(Additive Manufacturing，AM)俗稱3D打印，近二十幾年來，AM技術(shù)取得了快速的發(fā)展，“快速原型制造(Rapid Prototyping”、“三維打印(3D Printing)”、“實(shí)體自由制造(Solid Free-form Fabrication)”之類各異的叫法分別從不同側(cè)面表達(dá)了這一技術(shù)的特點(diǎn)。西方媒體把這種實(shí)體自由成形制造技術(shù)譽(yù)為將帶來“第三次工業(yè)革命”的新技術(shù)。
金屬3D打印，是在高真空下，利用高能激光束或電子束熔化金屬粉形成熔池，再快速冷卻，固化，逐層打印形成模型。目前，金屬3D打印仍然面臨，激光器和電子束熱源價格昂貴，制造精度不能達(dá)到直接使用的標(biāo)準(zhǔn)(目前金屬3D打印的零件精度都在0.1mm到5mm之間，無法再提高)；熔池冷卻時，孔隙大，殘余應(yīng)力大，力學(xué)性能非常差的缺點(diǎn)。
高分子及陶瓷材料3D打印，主要有熔融沉積制造(FDM)，立體光固化成型(SLA)，通過熔化凝固或者光固化高分子材料形成模型，通過燒結(jié)也可以制備3D打印陶瓷材料。設(shè)備便宜，但是也面臨精度差，打印材料種類有限的缺點(diǎn)。
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