The invention belongs to the field of advanced manufacturing technology, and provides a laser-assisted in-situ electrojet printing manufacturing method. \Functional material ink\ flows out of the nozzle under pressure. Due to the effect of electrohydrodynamics, a stable Taylor cone sprays out a stable fine jet and sprays onto the substrate to form a printing layer. At the same time, the laser energy device is used to compound the printing layer, emit laser beam and irradiate it on the printing layer according to the printing trajectory, and realize the high temperature curing and crystallization of the printing structure in situ synchronously. The invention realizes the functional structure and devices directly on the substrate in situ, eliminates the difficulties of secondary positioning errors such as transfer printing, pasting and splicing by traditional methods, avoids the problems of weak bonding force and low sensitivity caused by the adhesive process, and reduces the feature size of the functional unit by virtue of the advantages of high resolution printing by electrojet. The invention improves the dimensional accuracy and bonding strength of the printing unit structure, thereby improving the sensitivity and stability of the device.
【技术实现步骤摘要】
一种激光辅助电喷射原位打印制造方法
本专利技术属于先进制造
,具体涉及一种激光辅助电喷射原位打印制造方法。
技术介绍
随着先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合,高端智能装备不断向模块化、集成化、智能化的方向发展,因此,智能装备需要集成更多的传感、驱动、控制等功能结构单元以满足特定功能要求。航空、航天、医疗、微电子等领域都存在大量需要集成多个分立功能结构单元来协同实现特定综合功能的智能装备组件。例如,变形翼飞行器通过在复合材料异型翼面上集成数百个压电驱动微器来协同完成翼的变形;高频3D相控阵超声扫描探头通过在环氧树脂球冠内表面阵列集成近百个压电换能阵元以实现高分辨率3D动态聚焦扫描功能。智能装备组件的综合性能强烈依赖于功能单元的性能、功能单元的空间布局精度和功能单元-基体的结合强度。目前,这类组件的制造大多采用转印、粘贴、拼接等方法将分立单元组合安装到基体上。这些方法虽然简单实用,但是还存在空间布局精度有限、功能单元制造尺度过大、功能单元与基体结合性能弱等不足。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术的问题,专利技术了一种激光辅助电喷射原位打印制造方法。将电场力施加于功能材料墨水,基于电流体动力效应,电喷射形成微纳米尺度射流,并在基体上形成打印层,然后通过激光对打印层的复合处理,同步实现打印结构的固化、结晶等原位功能化,在原位实现结构和器件的功能化。本专利技术直接在所需基体上实现功能结构与器件,消除了传统方法转印、粘贴、拼接等二次定位误差难题,避免了胶粘工艺引发的结合力弱、灵敏度低等问题,并借助电喷射高分辨率打印优势,可以减小功能单元特征尺寸 ...
【技术保护点】
1.一种激光辅助电喷射原位打印制造方法,其特征在于,首先对“功能材料墨水”施加稳定的压力,使其从精密喷针口流出,并对“墨水”施加一定的电场,以形成稳定的精细射流,直接喷射打印在基底上形成打印层;然后,按预定轨迹运动基底以打印成型所需形状微结构;最后,利用激光的热效应对打印层复合处理,同步实现打印结构的固化、结晶,在原位实现打印微结构功能化;该方法是基于激光辅助电喷射原位打印制造装置实现的,包括电喷射打印模块和激光功能化处理模块;所述的电喷射打印模块包括PC上位机(1)、CCD相机(2)、高压电源(3)、微量注射泵(4)、精密注射器(5)、导管(6)、喷针(7)和运动平台(9);精密注射器(5)安装在微量注射泵(4)上,内部装有“功能材料墨水”,微量注射泵(4)的推柄推动精密注射器(5)按一定的流量精准的进给;喷针(7)通过导管6与精密注射器(5)相连接,“功能材料墨水”流至喷针(7)口处;高压电源(3)正极输出端与喷针(7)相连,负极与打印平板(14)相连接,在喷针(7)和打印平板(14)之间形成稳定电场;“功能材料墨水”在微量注射泵(4)的推动下从喷针(7)流出,同时,在电场的作用下 ...
【技术特征摘要】
1.一种激光辅助电喷射原位打印制造方法,其特征在于,首先对“功能材料墨水”施加稳定的压力,使其从精密喷针口流出,并对“墨水”施加一定的电场,以形成稳定的精细射流,直接喷射打印在基底上形成打印层;然后,按预定轨迹运动基底以打印成型所需形状微结构;最后,利用激光的热效应对打印层复合处理,同步实现打印结构的固化、结晶,在原位实现打印微结构功能化;该方法是基于激光辅助电喷射原位打印制造装置实现的,包括电喷射打印模块和激光功能化处理模块;所述的电喷射打印模块包括PC上位机(1)、CCD相机(2)、高压电源(3)、微量注射泵(4)、精密注射器(5)、导管(6)、喷针(7)和运动平台(9);精密注射器(5)安装在微量注射泵(4)上,内部装有“功能材料墨水”,微量注射泵(4)的推柄推动精密注射器(5)按一定的流量精准的进给;喷针(7)通过导管6与精密注射器(5)相连接,“功能材料墨水”流至喷针(7)口处;高压电源(3)正极输出端与喷针(7)相连,负极与打印平板(14)相连接,在喷针(7)和打印平板(14)之间形成稳定电场;“功能材料墨水”在微量注射泵(4)的推动下从喷针(7)流出,同时,在电场的作用下,在喷针(7)口处形成稳定的泰勒锥(10),并喷射出稳定的精细射流(11)在基底上形成打印层;X/Y轴组合形成各种运动路径,Z轴调节喷针(7)和打印平板(14)之间的高度,以满足各种打印需求;PC上位机(1)通过USB接口控制CCD相机(2),CCD相机(2)检测打印区域内的泰勒锥(10)的稳定性以及打印层的打印路径;所述的激光功能化处理模块包括PC上位机(1)和激光能量器(8);PC上位机(1)控制激光能量器(8)的功率、扫描速度、光斑以及频率;激光能量器(8)的照射探头与喷针(7)共同固定在运动平台(9)的Z轴上,保证其激光束扫描轨迹与打印轨迹重复;采用上述装置进行电喷射原位打印制造的方法,步骤如下:1)电喷射打印微观结构高压电源(3)在喷针(7)和打印平板(14)之间施加电压,形成稳定电场,“功能材料墨水”在微量注射泵(4)的推动下,从精密注射器(5)通过导管(6)流至喷针(7)出口,在电场、...
【专利技术属性】
技术研发人员:王大志,赵奎鹏,姜重阳,钱江红,韦运龙,周鹏,李经国,王柱,杜致远,任同群,梁军生,
申请(专利权)人:大连理工大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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