一种增材制造内置电路金属复合板的方法技术

本发明专利技术公开了一种增材制造内置电路金属复合板的方法，属于增材制造领域；所要解决的技术问题是提供了一种可以将电路直接写入金属复合板，将电路与金属复合板同时制备，制成一体的增材制造内置电路金属复合板的方法；解决该技术问题采用的技术方案为：一种增材制造内置电路金属复合板的方法，通过在金属箔材中提前切割出设定好的电路路径，将金属箔材通过超声波固结成形，然后在电路路径中依次填充绝缘材料、导电材料、绝缘材料，将电路与金属复合板制备为一体；本发明专利技术可广泛应用于增材制造领域。

A method of building metal composite board with built-in circuit

The invention discloses a method for increasing material manufacturing built-in circuit metal composite plate, which belongs to the field of increasing material manufacturing; the technical problem to be solved is to provide a circuit can be written directly to the metal composite plate, the circuit and metal composite plate and preparation method, adding materials made of integrated manufacturing metal composite built-in circuit board; to solve the technical problems, the technical scheme is: a method of increasing material manufacturing built-in circuit metal composite plate, through the metal foil in advance to cut out the circuit path set, the metal foil by ultrasonic consolidation into shape, and then the circuit path in turn filled with insulating materials, conductive materials, insulation materials, circuit and metal composite plate preparation as a whole; the invention can be widely used in the field of increasing material manufacturing.

【技术实现步骤摘要】
一种增材制造内置电路金属复合板的方法
本专利技术一种增材制造内置电路金属复合板的方法，属于增材制造

技术介绍
金属超声波固结成形技术采用大功率超声能量，以金属箔材为原材料，利用金属层与层振动摩擦产生的热量，使材料局部发生剧烈的塑性变形，从而达到原子间的物理冶金结合，实现同种或异种金属材料间固态连接的一种特殊方法。在金属超声波固结成形技术的基础上，结合数控铣削等工艺，可实现超声波增材成形与智能制造一体化。该技术因具有节能环保、高效、低成本等方面的优势而得到了广泛关注，在航空航天、汽车工业、武器装备等领域有广阔的应用前景，目前超声波增材成形技术逐渐被应用于制备强度高的同种或异种金属叠层材料，制备的金属叠层材料可用于装甲、航空航天等领域。为了更好测量装备的运行状态及与其他电路系统连接，往往在该复合材料内部植入电路板。目前传统植入方法是在制备好的复合板内部加工出凹槽，然后填入电路板，再用树脂等填充进行封装。此方法制备的复合金属板与内部电路板不能成为一个整体，降低了复合板的力学性能，增加了加工成本。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术存在的不足，提供了一种可以将电路直接写入金属复合板，将电路与金属复合板同时制备，制成一体的增材制造内置电路金属复合板的方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种增材制造内置电路金属复合板的方法，按如下步骤进行：（1）对需要内置电路的金属复合板进行建模，设置金属复合板内电路路径及位置，用Magic软件对模型进行修复，随后用Autofab软件对该模型进行切片；（2）在金属箔材上按照设定出的电路路径切割出电路路径；（3）通过超声波固结装置，将金属箔材固结成形，固结成形后用切刀将多余金属箔材切掉；（4）在固结后的金属箔材的电路轨迹中铺设一层绝缘材料；（5）在固结后的绝缘材料上喷涂一层导电材料；（6）在固结后的导电材料上方在铺设一层绝缘材料；（7）重复步骤二-步骤六，进行下一层金属箔材的复合；（8）重复上述步骤，金属箔材逐层累积累加，得到内置电路的金属复合板。优选的，所述步骤1中，切片厚度为金属箔材厚度，成形精度控制在±1mm。优选的，所述步骤2中，金属箔材厚度为0.1-0.5mm，切刀旋转速度为50-200r/s，切刀移动速度为0.5-1m/s，切刀边界倒角为0.5-2mm；切后用酒精清洗金属箔材并吹干。优选的，所述步骤3中，超声波固结功率为2-4KW。切刀切削速度为1-3m/s，切刀压力为1-2吨。优选的，所述步骤4中，铺设绝缘材料为ABS或PLA高分子绝缘材料，铺设速度为0.5-1m/s，边界倒角为0.5-1mm。优选的，所述步骤5中，喷涂导电材料为导电墨汁、导电漆等导电材料。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：通过本方法可以将电路与金属复合板制成一体，提高了金属复合板的力学性能，可以用在极端环境下，扩大了应用领域，同时降低了制造成本，提高了成形效率，可以根据需求实现电路板的个性化定制。附图说明图1为增材制造内置电路金属复合板方法示意图。图2为制备的内置电路的铁基复合板。具体实施方式如图1、图2所示，本专利技术一种增材制造内置电路金属复合板的方法，按如下步骤进行：（1）对需要内置电路的金属复合板进行建模，设置金属复合板内电路路径及位置，用Magic软件对模型进行修复，随后用Autofab软件对该模型进行切片，切片厚度为金属箔材厚度，成形精度控制在±1mm；（2）在金属箔材7-1上按照设定出的电路路径切割出电路路径7-2，如图1中a步。金属箔材厚度为0.1-0.5mm，切刀旋转速度为50-200r/s，切刀移动速度为0.5-1m/s，切刀边界倒角为0.5-2mm；切后用酒精清洗金属箔材并吹干；（3）通过超声波固结装置，将金属箔材固结成形，如图1中b步。超声波固结功率为2-4KW。固结成形后用切刀将多余金属箔材切掉，切刀切削速度为1-3m/s，切刀压力为1-2吨；（4）在固结后的金属箔材的电路轨迹7-2中铺设一层ABS或PLA高分子绝缘材料7-3,如图1中c步。铺设速度为0.5-1m/s，边界倒角为0.5-1mm；（5）在固结后的金属箔材的电路轨迹的绝缘材料上喷涂一层导电墨汁、导电漆等导电材料7-4，如图1中d步；（6）在固结后的金属箔材的导电材料上方在铺设一层ABS或PLA高分子绝缘材料；（7）重复步骤二-步骤六，进行下一层金属箔材的复合；（8）重复上述步骤，逐层累积叠加，从而得到内置电路的金属复合板。实施例1：一种增材制造内置电路铁铝复合板方法（1）对需要内置电路的铁铝复合板进行建模，设置铁铝复合板内电路路径及位置，用Magic软件对模型进行修复，随后用Autofab软件对该模型进行切片，切片厚度为铁箔材厚度，其中铁箔材与铝箔材厚度一样。成形精度控制在1mm；（2）在铁箔材上按照设定出的电路路径切割出电路路径。铁箔材厚度为0.5mm，切刀旋转速度为50r/s，切刀移动速度为0.5m/s，切刀边界倒角为0.5mm；切后用酒精清洗铁箔材并吹干；（3）通过超声波固结装置，将铁箔材固结成形。超声波固结功率为2KW。固结成形后用切刀将多余铁箔材切掉，切刀切削速度为1m/s，切刀压力为1吨；（4）在固结后的铁箔材的电路轨迹中铺设一层ABS高分子绝缘材料。铺设速度为0.5m/s，边界倒角为0.5mm；（5）在固结后的铁箔材的电路轨迹的绝缘材料上喷涂一层导电墨汁；（6）在固结后的铁箔材的导电材料上方在铺设一层ABS高分子绝缘材料；（7）重复步骤二-步骤六，进行下一层铝箔材的复合；（8）重复上述步骤，逐层累积叠加，从而得到内置电路的铁铝复合板，如图2所示。实施例2：一种增材制造内置电路钛铝复合板方法（1）对需要内置电路的钛铝复合板进行建模，设置钛铝复合板内电路路径及位置，用Magic软件对模型进行修复，随后用Autofab软件对该模型进行切片，切片厚度为钛箔材厚度，其中钛箔材与铝箔材厚度一样。成形精度控制在1mm；；（2）在钛箔材上按照设定出的电路路径切割出电路路径。钛箔材厚度为0.2mm，切刀旋转速度为80r/s，切刀移动速度为0.8m/s，切刀边界倒角为0.8mm；切后用酒精清洗铁箔材并吹干；（3）通过超声波固结装置，将钛箔材固结成形。超声波固结功率为3KW。固结成形后用切刀将多余铁箔材切掉，切刀切削速度为2m/s，切刀压力为2吨；（4）在固结后的钛箔材的电路轨迹中铺设一层ABS高分子绝缘材料。铺设速度为0.8m/s，边界倒角为0.5mm；（5）在固结后的钛箔材的电路轨迹的绝缘材料上喷涂一层导电漆；（6）在固结后的钛箔材的导电材料上方在铺设一层PLA高分子绝缘材料；（7）重复步骤二-步骤六，进行下一层铝箔材的复合；（8）重复上述步骤，逐层累积叠加，从而得到内置电路的钛铝复合板。实施例3：一种增材制造内置电路钛铁复合板方法（1）对需要内置电路的钛铁复合板进行建模，设置钛铁复合板内电路路径及位置，用Magic软件对模型进行修复，随后用Autofab软件对该模型进行切片，切片厚度为钛箔材厚度，其中钛箔材与铁箔材厚度一样。成形精度控制在0.5mm；；（2）在钛箔材上按照设定出的电路路径切割出电路路径。钛箔材厚度为0.3mm，切刀旋转速度为90r/s，切刀移动速度为0.75m/s，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增材制造内置电路金属复合板的方法，其特征在于，按如下步骤进行：（1）对需要内置电路的金属复合板进行建模，设置金属复合板内电路路径及位置，用Magic软件对模型进行修复，随后用Autofab软件对该模型进行切片；（2）在金属箔材上按照设定出的电路路径切割出电路路径；（3）通过超声波固结装置，将金属箔材固结成形，固结成形后用切刀将多余金属箔材切掉；（4）在固结后的金属箔材的电路轨迹中铺设一层绝缘材料；（5）在固结后的绝缘材料上喷涂一层导电材料；（6）在固结后的导电材料上方在铺设一层绝缘材料；（7）重复步骤二‑步骤六，进行下一层金属箔材的复合；（8）重复上述步骤，金属箔材逐层累积累加，得到内置电路的金属复合板。

【技术特征摘要】
1.一种增材制造内置电路金属复合板的方法，其特征在于，按如下步骤进行：（1）对需要内置电路的金属复合板进行建模，设置金属复合板内电路路径及位置，用Magic软件对模型进行修复，随后用Autofab软件对该模型进行切片；（2）在金属箔材上按照设定出的电路路径切割出电路路径；（3）通过超声波固结装置，将金属箔材固结成形，固结成形后用切刀将多余金属箔材切掉；（4）在固结后的金属箔材的电路轨迹中铺设一层绝缘材料；（5）在固结后的绝缘材料上喷涂一层导电材料；（6）在固结后的导电材料上方在铺设一层绝缘材料；（7）重复步骤二-步骤六，进行下一层金属箔材的复合；（8）重复上述步骤，金属箔材逐层累积累加，得到内置电路的金属复合板。2.根据权利要求1所述的一种增材制造内置电路金属复合板的方法，其特征在于：所述步骤1中，切片厚度为金属箔材厚度，成形精度...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵占勇，白培康，李亮，吴利芸，李婧，谭乐，李忠华，李晓峰，王宇，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14