[發明專利]一種微區同步固化電噴打印方法

在審

• 申請號: 202110770037.2
• 申請日: 2021-07-04
• 公開（公告）號: CN113580567A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 李凱;尤誠誠;劉麥祺;吳子晗;王曉英
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: B29C64/20
• 分類號: B29C64/20;B29C64/295;B29C64/379;B29C64/386;B33Y30/00;B33Y50/00;B33Y50/02
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本發明屬于先進制造技術領域，涉及一種微區同步固化電噴打印方法。首先，打印墨水通過注射泵輸出，經過連接導管輸送到電噴射打印噴頭中，同時，電位調節器使得打印噴頭具有高電位，與運動基底之間形成高電壓；當墨水輸送到打印噴頭的噴口時，在電場力、重力和自身表面張力的作用下形成精細射流；在打印過程中，電射流在接觸打印襯底的同時，加熱裝置隨即進行加熱，使其中的有機溶劑快速揮發，從而實現同步固化，且加熱裝置僅對電射流接觸襯底的局部區域進行加熱，從而大幅度減小加熱對打印襯底帶來的熱形變。此微區同步固化電噴打印裝置及方法能夠解決傳統加熱固化技術的問題，且具有低能耗、低成本等特點。

技術領域

本發明屬于先進制造技術領域，涉及一種微區同步固化電噴打印方法。

背景技術

打印技術是集計算機輔助設計、精密機械和材料科學于一體的無模成型方法，具有精準、快速和節省原料等優點。現在發展起來的打印技術有噴墨打印、擠出直寫和電流體噴印。其中電流體噴印也被稱為電流體噴射打印或電射流打印，是一種非接觸式打印成型技術，可實現微米級甚至納米級的高精度打印制造，具有工藝簡單、材料適應性廣、成本低等特點。打印過程中打印墨水在重力、表面張力和電場力的共同作用下形成精細射流，射流到達襯底后，其內的有機溶劑快速揮發，進而墨水在襯底上固化成型。傳統的加熱固化技術是對打印襯底進行整體加熱，從而使打印墨水固化成型，但在此過程中，對于易受熱形變的襯底，整體加熱會使其發生嚴重的熱形變，從而難以使打印墨水呈現出預期的打印效果，而且由于打印襯底的熱形變，墨水固化過程中甚至會使襯底、打印結構發生斷裂。此外，傳統的加熱固化技術對打印襯底進行整體加熱，并且需要保證均勻加熱，這對加熱裝置和襯底的導熱性能具有一定的要求。

發明內容

本發明要解決的技術難題是克服上述技術的不足，發明一種微區同步固化電噴打印方法。首先，打印墨水通過注射泵輸出，經過連接導管輸送到電噴射打印噴頭中，同時，電位調節器使打印噴頭具有高電位，與運動基底之間形成高電壓。當墨水輸送到打印噴頭的噴口時，在電場力、重力和自身表面張力的復合作用下形成精細射流。在打印過程中，射流在達到襯底的同時，加熱裝置隨即進行加熱，使射流中的有機溶劑快速揮發，從而實現打印結構的同步固化，且加熱裝置僅對射流沉積在襯底的局部區域進行加熱，從而大幅度減小加熱對打印襯底帶來的熱形變。此微區同步固化電噴打印方法具有可控性強、低成本等特點。

本發明采取的技術方案是：

一種微區同步固化電噴打印方法，所用的電噴打印裝置包括同步加熱固化模塊、運動調節模塊、電噴打印模塊；所述的同步加熱固化模塊包括活動臂、加熱裝置夾具、熱氣流噴頭、運動基底、打印襯底、襯底夾具、計算機控制器、激光發生器、熱照明燈、活動臂滑塊；所述的熱氣流噴頭、激光發生器、熱照明燈均為加熱裝置，由交流電源供電，均位于打印襯底上方，用于加熱打印襯底；熱氣流噴頭通過加熱裝置夾具固定在活動臂上，活動臂固定在活動臂滑塊下方，通過調節活動臂和活動臂滑塊使加熱裝置發出的熱量聚焦在指定位置；所述的運動基底上安裝有熱傳感器，通訊連接計算機控制器，以配合熱氣流噴頭(10)、激光發生器(16)、熱照明燈(17)對打印襯底(12)加熱；所述的襯底夾具(13)固定打印襯底(12)并且調節其在運動基底(11)上的位置。

所述的運動調節模塊包括交流伺服電機、電機夾具、絲杠、縱向滑塊、縱向支撐梁、CCD高清相機、橫向承重梁；所述的交流伺服電機由交流電源供電，通過電機夾具固定在縱向支撐梁上絲杠呈豎向安裝在縱向支撐梁上，絲杠的上端與交流伺服電機連接，縱向滑塊能上下滑動地安裝在縱向支撐梁上，且縱向滑塊與絲杠螺旋傳動連接；橫向承重梁與縱向滑塊固定連接，同步加熱固化模塊中的活動臂滑塊安裝在橫向承重梁上；所述的CCD高清相機與控制計算機連接，用于觀察打印墨水的固化狀態和打印效果。