基于电沉积的3D打印装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于电沉积的3D打印装置和方法，包括模型板、电极板、离子液、光源和电源，模型板与电极板对应设置且能够相对移动，初始打印时的模型板和打印过程中模型板上的沉积模型与电极板之间填充有离子液，沉积模型与电极板之间的间隙小于1毫米和\或所述沉积模型浸入到离子液的深度小于1毫米，沉积模型与电极板之间设有维持离子液流动的传料器，电极板为选择性光照导电结构且光照导电区域与离子液电连接，电极板与电源的正极电连接，模型板与电源的负极电连接，光源设置于电极板相对模型板的另一侧。本发明专利技术能够实现灵活、精确的选择性电沉积增材打印，有利于提升基于电沉积3D打印的精度和效率。积3D打印的精度和效率。积3D打印的精度和效率。

【技术实现步骤摘要】
基于电沉积的3D打印装置和方法


[0001]本专利技术属于3D打印的
，特别是涉及一种基于电沉积的3D打印装置和方法。

技术介绍

[0002]现有基于铺粉工艺的3D打印装置中，在工作台(或称为粉床或料床)用铺料装置铺设一层粉末材料，然后根据被打印模型信息，控制激光束照射所铺设的粉末层或采用粘结剂喷射器选择性喷射所铺设的粉末，形成选择性固化层。然后工作台下降一个料层厚度，再进行铺设粉末层和在粉末层上进行选择性固化，重复此过程直至打印完成三维模型。此方法过程繁琐，打印成本高，速度慢且精度不高。
[0003]如果采用传统选择性电沉积的方式，即利用一个或多个喷嘴喷射电解液(或离子液体，或离子溶液)并通电进行电沉积的方式进行金属成型，3D打印机的结构依然比较复杂，由于是采用一个可移动的喷嘴或多个阵列电极的数量不容易制作更多或更精细，使得打印速度慢，且打印过程中电解液覆盖了整个打印模型，电沉积过程中模型的整个表面都会被电镀到，影响模型的打印精度。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于电沉积的3D打印装置和方法，能够实现灵活、精确的选择性电沉积增材打印，有利于提升基于电沉积3D打印的精度和效率。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种基于电沉积的3D打印装置，包括模型板、电极板、离子液、光源和电源，所述模型板与电极板对应设置且能够相对移动，初始打印时的模型板和打印过程中模型板上的沉积模型与电极板之间填充有离子液，所述沉积模型与电极板之间的间隙小于1毫米和\或所述沉积模型浸入到离子液的深度小于1毫米，所述沉积模型与电极板之间设有维持离子液流动的传料器，所述电极板为选择性光照导电结构且光照导电区域与离子液电连接，所述电极板与电源的正极电连接，所述模型板与电源的负极电连接，所述光源设置于电极板相对模型板的另一侧。
[0006]所述电极板包括相互结合的阵列电极层和光电阻层，所述光电阻层位于阵列电极层相对模型板的另一侧，所述阵列电极包括导电线路板和电极，所述导电线路板设有阵列分布的电极孔，所述电极设置于电极孔中且与导电线路板之间相互绝缘，所述光照导电区域的电极与导电线路板之间通过光电阻层导电连接，所述导电线路板与电源的正极电连接，所述电极与离子液之间电导通，所述导电线路板与离子液之间绝缘。
[0007]所述电极板包括相互结合的透明导电层和光电阻层，所述透明导电层位于光电阻层相对模型板的另一侧，所述透明导电层与电源的正极电连接，所述光电阻层与离子液形成电连接。
[0008]所述电极板包括相互结合的P型半导体层和N型半导体层，所述N型半导体层位于P型半导体层相对模型板的另一侧，所述N型半导体层与电源的正极之间形成电连接，所述P
型半导体层与离子液形成电连接。
[0009]所述N型半导体层相对模型板的另一侧设有网格电极，所述网格电极与电源的正极电连接，所述网格电极之间的间隔光照区域设有防反射层。
[0010]所述N型半导体层相对模型板的另一侧设有透明导电层，所述透明导电层与电源的正极电连接。
[0011]所述电极板包括相互结合的P型半导体层和N型半导体层，所述N型半导体层位于P型半导体层相对模型板的另一侧，所述N型半导体层设置有P型半导体阵列，所述P型半导体阵列与电源的正极电连接，所述P型半导体层与离子液形成电连接。
[0012]所述电极板包括相互结合的P型半导体层和N型半导体层，所述N型半导体层位于P型半导体层相对模型板的另一侧，所述P型半导体层设置有N型半导体阵列，所述N型半导体层与电源的正极之间形成电连接，所述N型半导体阵列与离子液形成电连接。
[0013]所述传料器为刮料器或者传料带，所述刮料器或传料带在沉积模型与电极板之间移动从而驱动离子液流动。
[0014]当所述传料器为传料带时，所述电极板相对的两侧分别设有离子液箱，所述离子液箱中设有转轴，所述传料带通过两端的转轴驱动转动并带动离子液运动。
[0015]所述离子液箱中还设有温控装置和/或超声波发生装置。
[0016]所述传料器为微喷嘴阵列，所述微喷嘴阵列沿电极板上表面向沉积模型与电极板之间喷射离子液。
[0017]所述模型板相对电极板的侧面设有导电的易脱离层，所述沉积模型在易脱离层上打印成型。
[0018]所述模型板与电极板之间的电连接回路上设有电流传感器，所述模型板与电极板之间的相对移动通过电流传感器检测回路电流信号进行调控。
[0019]所述沉积模型与电极板之间的间隙小于1毫米和\或所述沉积模型浸入到离子液的深度小于1毫米。
[0020]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种基于电沉积的3D打印方法，包括模型板、电极板、离子液、光源和电源，所述电极板与电源的正极电连接，所述模型板与电源的负极电连接，所述光源设置于电极板相对模型板的另一侧，包括以下步骤：
[0021](1)对预打印模型的结构进行分析，得到各打印层的模型数据；
[0022](2)调整模型板和电极板之间的距离为预设间距；
[0023](3)初始打印时的模型板和打印过程中模型板上的沉积模型与电极板之间填充离子液，持所述沉积模型与电极板间隙小于1毫米和\或保持模型板表面或沉积模型层表面与离子液顶面平齐或者浸没离子液的深度小于1mm；
[0024](4)根据打印层的图案控制光源发出的光束，使得光束在电极板上照射形成与打印层图案相匹配的电极图案，所述电极板与模型板之间对应电极图案形成定域电场，所述模型板上对应定域电场的位置离子液发生电沉积形成沉积打印层；
[0025](5)采用沉积模型与电极板之间的传料器驱动所述离子液流动或者模型板和电极板之间相对平移，更新模型板和电极板之间的离子液；
[0026](6)重复步骤(2)～(5)依次对预打印模型的各打印层分别进行沉积打印得到沉积模型(4)。
[0027]有益效果
[0028]第一，本专利技术中通过选择性光照电极板，使得电极板的光照区域形成电导通区域，能够在电极板上得到形状可控的电极图案，在光伏板与模型板之间形成形状可控的定域电场，从而能够实现灵活、精确的选择性电沉积增材打印。且通过对光束的控制能够对电流的通断实现灵活控制且响应速度快，有利于提升电沉积打印的精度和效率。
[0029]第二，本专利技术中通过对模型板和电极板之间间距的调控，保证沉积模型层表面与离子液之间平齐接触或者极薄地浸没，能够有效减少或者避免沉积模型已完成打印的部分发生重复电沉积，能够大幅提升沉积模型的打印精度。
[0030]第三，本专利技术在离子液中设置传料器，通过传料器能够实现沉积模型与电极板之间狭小间隙中的离子液的快速更新，有利于进行快速和精确的电沉积打印。
附图说明
[0031]图1为本专利技术原理的结构示意图(沉积模型与离子液平齐)。
[0032]图2为本专利技术原理的结构示意图(沉积模型浸没离子液)。
[0033]图3为本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电沉积的3D打印装置，包括模型板(1)、电极板(2)、离子液(3)、光源(5)和电源(6)，其特征在于：所述模型板(1)与电极板(2)对应设置且能够相对移动，初始打印时的模型板(1)和打印过程中模型板(1)上的沉积模型(4)与电极板(2)之间填充有离子液(3)，所述沉积模型(4)与电极板(2)之间的间隙小于1毫米和\或所述沉积模型(4)浸入到离子液(3)的深度小于1毫米，所述沉积模型(4)与电极板(2)之间设有维持离子液(3)流动的传料器(7)，所述电极板(2)为选择性光照导电结构且光照导电区域与离子液(3)电连接，所述电极板(2)与电源(6)的正极电连接，所述模型板(1)与电源(6)的负极电连接，所述光源(5)设置于电极板(2)相对模型板(1)的另一侧。2.根据权利要求1所述的一种基于电沉积的3D打印装置，其特征在于：所述电极板(2)包括相互结合的阵列电极层(26)和光电阻层(28)，所述光电阻层(28)位于阵列电极层(26)相对模型板(1)的另一侧，所述阵列电极(26)包括导电线路板(22)和电极(21)，所述导电线路板(22)设有阵列分布的电极孔，所述电极(21)设置于电极孔中且与导电线路板(22)之间相互绝缘，所述光照导电区域的电极(21)与导电线路板(22)之间通过光电阻层(28)导电连接，所述导电线路板(22)与电源(6)的正极电连接，所述电极(21)与离子液(3)之间电导通，所述导电线路板(22)与离子液(3)之间绝缘。3.根据权利要求1所述的一种基于电沉积的3D打印装置，其特征在于：所述电极板(2)包括相互结合的透明导电层(29)和光电阻层(28)，所述透明导电层(29)位于光电阻层(28)相对模型板(1)的另一侧，所述透明导电层(29)与电源(6)的正极电连接，所述光电阻层(28)与离子液(3)形成电连接。4.根据权利要求1所述的一种基于电沉积的3D打印装置，其特征在于：所述电极板(2)包括相互结合的P型半导体层(23)和N型半导体层(24)，所述N型半导体层(24)位于P型半导体层(23)相对模型板(1)的另一侧，所述N型半导体层(24)与电源(6)的正极之间形成电连接，所述P型半导体层(23)与离子液(3)形成电连接。5.根据权利要求4所述的一种基于电沉积的3D打印装置，其特征在于：所述N型半导体层(24)相对模型板(1)的另一侧设有网格电极(25)，所述网格电极(25)与电源(6)的正极电连接，所述网格电极(25)之间的间隔光照区域设有防反射层(27)。6.根据权利要求4所述的一种基于电沉积的3D打印装置，其特征在于：所述N型半导体层(24)相对模型板(1)的另一侧设有透明导电层(29)，所述透明导电层(29)与电源(6)的正极电连接。7.根据权利要求1所述的一种基于电沉积的3D打印装置，其特征在于：所述电极板(2)包括相互结合的P型半导体层(23)和N型半导体层(24)，所述N型半导体层(24)位于P型半导体层(23)相对模型板(1)的另一侧，所述N型半导体层(24)设置有P型半导体阵列(23a)，所述P型半导体阵列(23a)与电源(6)的正极电连接，所述P型半导体层(23)与离子液(3)形成电连接。8.根据权利要求1所述的一种基于电沉积的3D打印装置，其特征在于：所述电极板(2)包括相互结合的P型半导体层(23)和N型半导体层(24)，所述N型半导体层(24)位于P型半导体层(23)相对模型板(1)的另一侧，所述P型半导体层(23)设置有N型半导体阵列(24a)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：季鹏凯，
申请(专利权)人：源秩科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：