通过3D打印技术来制造定位控制工具的方法技术

本发明专利技术涉及一种通过3D打印技术来制造定位控制工具的方法，所述方法包括以下一组步骤：比如：‑用与粉状石墨烯混合的聚合物材料(12a)来在基材(205)上3D打印(400)多个特征(410)，所述特征(410)包括：‑用于产生第一表面声波(215)的谐振器(411)换能器；‑用于反射所述第一表面声波(215)的一对反射器(412a，412b)；‑结构(413)，其中，作用于所述结构(413)上的科里奥利力产生第二表面声波(230)；以及‑用于感测所述第二表面声波(230)的第一传感器换能器(414)；以及‑第二传感器换能器(415)，所述第二传感器换能器用于感测来自所述表面(210)的没有能够被所述科里奥利力作用的任何结构的第二区域的残余表面声波。

The Method of Making Positioning Control Tool by 3D Printing Technology

The invention relates to a method for manufacturing a positioning control tool by means of 3D printing technology. The method comprises the following steps: for example, A resonator (411) transducer; a pair of reflectors (412a, 412b) for reflecting the first surface acoustic wave (215); a structure (413), in which the Coriolis force acting on the structure (413) generates the second surface acoustic wave (230); and a first sensor transducer (414) for sensing the second surface acoustic wave (230); The second sensor transducer (415) is used to sense residual surface acoustic waves from the second region of the surface (210) without any structure capable of being acted upon by the Coriolis force.

【技术实现步骤摘要】
通过3D打印技术来制造定位控制工具的方法
本专利技术涉及一种智能工具以及一种制造这种工具的方法。更确切地，本专利技术涉及一种通过3D打印技术来制造定位控制工具的方法。
技术介绍
陀螺仪在现有技术中是众所周知的、并且被包含在一些用于测量或维持取向和角速度的装置中。如今陀螺仪在船舶、飞行器、航天器或车辆工业中、而且在移动电话、自行车、操纵杆、护目镜、机器人等中有一些应用。对于任何机械陀螺仪，存在质量体(m)的稳定参照振动运动(V)，比如，垂直于振动运动方向(V)的角旋转(Ω)以振动运动的频率(V)产生与振动运动(V)和角旋转(Ω)两者的方向垂直的科里奥利力。因此，科里奥利力F＝2.m.VxΩ的作用是对角旋转速率(Ω)的量度。受呈框架的刚度元件约束的质量体可以被输入动力源置于z方向上的振荡运动中。如果框架围绕x轴旋转，则振荡质量体将在y方向上经受与所施加的旋转速率成比例的科里奥利力。作用在质量体上的科里奥利力试图引起质量体在y方向上与旋转速率成比例的位移。常规的MEM(微机电)陀螺仪是硅基振动传感器，该振动传感器利用机械结构的两种振动模式之间的能量传递。为了在经受旋转时实现高灵敏度，来自这些振动模式的能量必须以高Q水平从激励方向高效地传递到感测方向。需要相当大的努力来设计和制造振动结构及其支持电子器件，以实现小于一度每秒的分辨率。常规的MEM陀螺仪由于其基本的工作原理而受到固有的性能限制，该工作原理基于悬挂的机械结构的振动，即梳状结构、梁、盘或环结构的振动。设计和制造两种振动模式具有匹配的共振频率的机械结构通常是困难且昂贵的。由于需要用于控制和检测振动结构的状态以改善动态范围的电子电路，最终产品的成本也可能增加。此外，悬挂的振动机械结构易受以与距陀螺仪的工作频率相差不远的频率发生的外部冲击和振动的影响。这样的干扰可能影响振动结构。因此，该结构由于其共振而不能刚性地附接在基材上，由此也限制了其动态范围。
技术实现思路
本专利技术提出了根据这组权利要求所述的一种经由3D打印技术来制造定位控制工具的方法，所述方法包括以下步骤以形成陀螺仪：-用绝缘3D打印聚合物材料来3D打印框架的第一部分以形成在打印床上引导的接纳器；-基于在所述框架的第一部分内的与粉状石墨烯混合的聚合物材料来在所述框架的第一部分内3D打印一组压电基材层；-3D打印具有穿过其中的多个孔的图案；-用与粉状石墨烯混合的聚合物材料、使用所述图案来在所述基材上3D打印多个特征，所述特征包括：-用于在所述压电基材的所述表面上产生第一表面声波的谐振器换能器，-一对反射器，这对反射器用于反射所述第一表面声波以在所述表面的在所述这对反射器之间的第一区域内形成驻波，-在所述区域内的结构，其中，作用于所述结构上的科里奥利力产生第二表面声波，以及-第一传感器换能器，所述第一传感器换能器布置在所述表面上、用于感测所述第二表面声波，以及-第二传感器换能器，所述第二传感器换能器布置在所述表面上、用于感测来自所述表面的没有可以被所述科里奥利力作用的任何结构的第二区域的残余表面声波、并且用于提供指示所述残余表面声波的输出；-用绝缘3D打印聚合物材料来3D打印框架的第二部分以形成框架，从而保护嵌入有所述特征的压电基材并且保证其工作。附图说明为了完成描述并且为了更好地理解本专利技术，提供了一组附图。所述附图形成说明书的一体部分、并展示了本专利技术的优选实施例。这些附图包括以下图：-图1是3D打印机的主要元件的示意性表示；-图2是根据本专利技术的制造方法的陀螺仪的实施例的示意性表示；-图3是根据本专利技术的定位控制工具的实施例的示意性表示。具体实施方式本专利技术总体上涉及一种定位控制工具的制造方法。然而，相关领域的技术人员应理解的是，本专利技术可以具有额外的实施例，并且可以在没有下文参照图1至图3所描述的实施例的细节中的若干细节的情况下实践本专利技术。3D(三维)打印、也称为层增材制造在所有不同的工业领域中正变得越来越重要。存在无限的可能应用，比如根据需要所设计的工具、夹具、简单或复杂结构的零件的制造。这种通过3D打印技术的制造尤其藉由所谓的熔融沉积成型(FDM)来使用，如图1所示。熔融沉积成型(FDM)、也称为FFF(熔融长丝制造)或PJP(塑料喷射打印)是一种增材制造技术。增材制造技术通常用于热塑性塑料3D打印，特别注重建模、原型机制造和生产应用。增材制造技术能够通过打印2D(二维)连续厚度层、通常称为2.5D(2.5维)来打印3D零件，因为3D中没有协调运动。用于3D打印的3D打印材料包括聚合物基底，该聚合物基底可以是PLA(聚乳酸)或ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)。根据本专利技术，聚合物基底可以掺有粉状石墨烯以修改其特性中的一些特性。实际上，石墨烯是一种纳米材料、于2004年发现、由一个原子厚度的平面的结合碳原子片组成，这些结合碳原子密集地堆积在蜂窝状晶格中。石墨烯是例如石墨、木炭、纳米管以及富勒烯的一些变体碳的基本结构元素。石墨烯具有独特的电子特性和机械特性，比如：-透明性和柔性；-非常高的热导率和电导率。实际上，石墨烯的传导性高于Cu(铜)或Ag(银)；-高的弹性和硬度。实际上，它被认为是有史以来最硬的材料；-非常轻。实际上，石墨烯与碳纤维一样轻，但更柔韧；-与硅相比能使电子更快地流动。因此，对一些材料添加石墨烯增大了它们的潜力并且允许实现新的3D打印应用。此外，石墨烯为电子部件的制造开辟了新的途径和新的可能性。实际上，能够用石墨烯在片材上打印有源或无源电子部件，例如半导体、介电接口、压电基材、晶体管、集成电路、OLED显示器、或有机光伏电池。根据之前引用的不同知识，是时候利用3D打印技术来开发智能设备或工具了，但根据现有技术，这种观点看起来非常复杂且昂贵。为了这样做，根据图1，能够根据本专利技术来制造定位控制工具的3D打印机10至少包括用于选择性地排出导电3D打印材料12a的第一3D打印头11a、以及用于选择性地排出绝缘3D打印材料12b的第二3D打印头11b。3D打印机10还包括处理器13，该处理器能够控制第一3D打印头11a和第二3D打印头11b的操作。3D打印机10的处理器13能够对来自CAD(计算机辅助设计)方案16的步骤清单15进行解码，该方案描述了旨在用于3D打印的多层的印刷电路板(PCB)。每个3D打印头11a、11b能够对于每层导电或绝缘3D打印材料沿着X和Y方向进行打印，比如3D打印头11a、11b或打印床14能够在打印下一层之前移动。在这种技术中，热塑性材料长丝12a、12b或金属丝被加热超过其材料的玻璃化转变温度、并且接着铺置在打印床14或工作台上，在此该长丝冷却并且与之前的层固结以产生固体零件。第一3D打印头11a和第二3D打印头11b能够3D打印功能性无源和/或有源电子部件、压电传感器、压电基材、晶片、功能电阻器、功能电容器、功能电磁波导、功能光波导、功能天线或外伸天线或喇叭天线、功能散热器、功能同轴元件或同轴电缆或同轴网、SMT/COB部件、或等同物。COB部件应理解为板上芯片部件组件。第一3D打印头11a和第二3D打印头11b能够在同一3D打印会话中3D打印PCB(印刷电路板)和嵌在所述PCB内的电子部件。能够排出导电3D打印材料的第一3D打印头11a与至少第一3D打印喷嘴和第二3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过3D打印技术来制造定位控制工具的方法，所述方法包括以下步骤以形成陀螺仪：‑用绝缘3D打印聚合物材料来3D打印(100)框架的第一部分(110)以形成在打印床(14)上引导的接纳器；‑基于在所述框架的第一部分内的与粉状石墨烯混合的聚合物材料(12a)来在所述框架的第一部分内3D打印(200)一组压电基材层(205)；‑3D打印(300)具有穿其而过的多个孔(320)的图案(310)；‑用与粉状石墨烯混合的聚合物材料(12a)、使用所述图案(310)来在所述基材(205)上3D打印(400)多个特征(410)，所述特征(410)包括：‑谐振器(411)换能器，所述谐振器换能器用于在所述压电基材(205)的所述表面(210)上产生第一表面声波(215)，‑一对反射器(412a，412b)，所述一对反射器用于反射所述第一表面声波(215)以在所述表面(210)的在所述一对反射器(412)之间的第一区域(220)内形成驻波，‑在所述区域(220)内的结构(413)，其中，作用于所述结构(413)上的科里奥利力产生第二表面声波(230)，以及‑第一传感器换能器(414)，所述第一传感器换能器布置在所述表面(210)上、用于感测所述第二表面声波(230)，以及‑第二传感器换能器(415)，所述第二传感器换能器布置在所述表面(210)上、用于感测来自所述表面(210)的、不具有所述科里奥利力能够作用于其上的任何结构的第二区域的残余表面声波、并且用于提供指示所述残余表面声波的输出；‑用绝缘3D打印聚合物材料来3D打印(500)框架的第二部分(510)以形成完整框架，从而保护所述嵌入有所述特征(410)的压电基材(205)并且保证其工作。...

【技术特征摘要】
2017.12.01 EP 17382812.01.一种通过3D打印技术来制造定位控制工具的方法，所述方法包括以下步骤以形成陀螺仪：-用绝缘3D打印聚合物材料来3D打印(100)框架的第一部分(110)以形成在打印床(14)上引导的接纳器；-基于在所述框架的第一部分内的与粉状石墨烯混合的聚合物材料(12a)来在所述框架的第一部分内3D打印(200)一组压电基材层(205)；-3D打印(300)具有穿其而过的多个孔(320)的图案(310)；-用与粉状石墨烯混合的聚合物材料(12a)、使用所述图案(310)来在所述基材(205)上3D打印(400)多个特征(410)，所述特征(410)包括：-谐振器(411)换能器，所述谐振器换能器用于在所述压电基材(205)的所述表面(210)上产生第一表面声波(215)，-一对反射器(412a，412b)，所述一对反射器用于反射所述第一表面声波(215)以在所述表面(210)的在所述一对反射器(412)之间的第一区域(220)内形成驻波，-在所述区域(220)内的结构(413)，其中，作用于所述结构(413)上的科里奥利力产生第二表面声波(230)，以及-第一传感器换能器(414)，所述第一传感器换能器布置在所述表面(210)上、用于感测所述第二表面声波(230)，以及-第二传感器换能器(415)，所述第二传感器换能器布置在所述表面(210)上、用于感测来自所述表面(210)的、不具有所述科里奥利力能够作用于其上的任何结构的第二区域的残余表面声波、并且用于提供指示所述残余表面声波的输出；-用绝缘3D打印聚合物材料来3D打印(500)框架的第二部分(510)以形成完整框架，从而保护所述嵌入有所述特征(410)的压电基材(205)并且保证其工作。2.根据权利要求1所述的通过3D打印技术来制造定位控制工具的方法，其特征在于，所述3D打印所述定位控制工具的框架能够在个例基础上进行设计或重新制定。3.根据权利要求1或2所述的通过3D打印...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔瓦罗·托雷斯萨拉斯，阿尔瓦罗·亚拉罗德尔戈，帕洛马·略伦特加西亚，埃琳娜·莫亚桑斯，
申请(专利权)人：空中客车西班牙运营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：西班牙,ES