[發明專利]用于大面積微結構成形的激光原位加熱滾壓設備及方法

在審

• 申請號: 202211083472.9
• 申請日: 2022-09-06
• 公開（公告）號: CN115384044A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 徐杰;劉江鵬;丁朝剛;單德彬;郭斌
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B29C59/04
• 分類號: B29C59/04;B29C35/08;B29C35/10
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理有限公司 11473
• 代理人: 張廣宇

本發明涉及微結構成形技術領域，并提供一種用于大面積微結構成形的激光原位加熱滾壓設備及方法，包括：傳送機構，用于將聚合物物料向前傳送；激光加熱裝置，設置在所述傳送機構上方，所述激光加熱裝置用于向所述聚合物物料的上表面照射激光；滾壓裝置，設置在所述傳送機構的前方，所述滾壓裝置的成形輥設置在所述聚合物物料的上方，所述成形輥的外圓面設置有第一設定的微結構，所述成形輥用于滾壓所述聚合物物料的上表面；以及冷卻裝置，設置在所述滾壓裝置的前方，所述冷卻裝置用于冷卻所述成形輥滾壓過的所述聚合物物料。解決現有技術中的微結構加工方法已經無法滿足微結構的大面積、大批量的生產需求的問題。

技術領域

本發明涉及微結構成形技術領域，具體而言，涉及一種用于大面積微結構成形的激光原位加熱滾壓設備及方法。

背景技術

隨著科學技術的不斷進步發展，微納結構被廣泛應用國家重要相關領域中，例如微結構中的減阻微結構用于船舶以及軍艦的減阻和防污中。

微結構功能表面最大特點是特征尺寸非常小，且具有較高的深寬比，紋理結構復雜，三維形貌復雜等特點，并且微結構通常是在聚合物表面形成的。因此表面微結構的大面積加工遠比宏觀結構要困難。目前，國內外針對微結構提出多種加工方法，例如LIGA，微機械加工以及微壓印等。雖然也有采用微機械加工方法，加工了V型槽微結構，風洞實驗表明0.2MPa條件下減阻可達9.56％。然而非硅機械加工技術在加工效率，可加工材料和制造成本方面存在不同程度局限性。另外，也可采用微壓印作為塑性微成形技術的一種，具有成形效率高，成本低，工藝簡單的優點；而對于粗晶材料而言，型腔寬度較小的情況下微結構表面質量較差，出現褶皺，而對于超細晶材料，成形筋始終質量較好。

但是隨著微結構表面在工業上的應用范圍越來越廣，前述這些現有的微結構加工方法已經無法滿足微結構的大面積、大批量的生產需求。

發明內容

本發明旨在解決現有技術中的微結構加工方法已經無法滿足微結構的大面積、大批量的生產需求的問題。

為解決上述問題，本發明提供一種用于大面積微結構成形的激光原位加熱滾壓設備，包括：

傳送機構，用于將聚合物物料向前傳送；

激光加熱裝置，設置在所述傳送機構上方，所述激光加熱裝置用于向所述聚合物物料的上表面照射激光；

滾壓裝置，設置在所述傳送機構的前方，所述滾壓裝置的成形輥設置在所述聚合物物料的上方，所述成形輥的外圓面設置有第一設定的微結構，所述成形輥用于滾壓所述聚合物物料的上表面；以及

冷卻裝置，設置在所述滾壓裝置的前方，所述冷卻裝置用于冷卻所述成形輥滾壓過的所述聚合物物料。

可選地，所述激光加熱裝置用于僅將所述聚合物物料的上表面照射加熱為粘流態。

可選地，所述激光加熱裝置包括：

激光發射器，用于向所述聚合物物料照射激光；以及

控制系統，用于調節所述激光發射器發射出激光的激光功率、掃描速度、掃描間距和輻照時間中的至少一個。

可選地，所述冷卻裝置為噴淋冷卻裝置，所述冷卻裝置用于對所述成形輥滾壓過的所述聚合物物料的上表面噴淋冷卻。

可選地，所述滾壓裝置還包括支撐機構，所述支撐機構設置在所述成形輥的下方，所述支撐機構用于支撐所述聚合物物料，所述聚合物物料適于從所述支撐機構和所述成形輥之間通過；

其中，所述支撐機構為光滑輔助輥或者支撐板。

可選地，所述滾壓裝置還包括：

間距調節機構，與所述支撐機構或所述成形輥連接，所述調節機構用于調節所述支撐機構和所述成形輥之間的距離；或/和