基于复合微纳增材制造大尺寸电加热玻璃批量生产系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于复合微纳增材制造大尺寸电加热玻璃批量生产系统，包括：玻璃基板输送模块；至少一台第一机械手、至少一台第一清洗和风干单元、至少一台第二机械手、至少一台单平板电极电场驱动多喷头喷射沉积微纳3D打印装置、至少一台第三机械手、至少一台真空高温烧结单元、至少一台第四机械手、至少一台第二清洗和风干单元、至少一台第五机械手、至少一台微电铸单元、至少一台第六机械手、至少一台第三清洗和风干单元、至少一台第七机械手、至少一台贴敷保护膜单元、至少一台第八机械手；本发明专利技术结合单平板电极电场驱动多喷头喷射沉积微纳3D打印和精密微电铸技术，实现了超大尺寸高性能透明电加热玻璃的批量化生产。大尺寸高性能透明电加热玻璃的批量化生产。大尺寸高性能透明电加热玻璃的批量化生产。

【技术实现步骤摘要】
基于复合微纳增材制造大尺寸电加热玻璃批量生产系统


[0001]本专利技术涉及透明电加热玻璃和微纳增材制造
，特别涉及一种结合单平板电极电场驱动多喷头喷射沉积微纳3D打印和微电铸工艺的复合微纳增材制造技术，以实现高透光率、低方阻的大尺寸透明电加热玻璃低成本、批量化制造的生产系统及其工作方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]透明电加热玻璃在许多领域具有非常普遍的应用，尤其是大尺寸的透明电加热玻璃在汽车、家电、建筑、船舶、国防军事、航空航天等领域的除霜、除雾及抗冰等方面有着更加重要且广泛的应用。然而现阶段的生产技术确难以实现大尺寸高透光率、低方阻的大尺寸透明电加热玻璃的高效低成本制造，严重制约了其更广泛的工业化应用。
[0004]对于透明电加热玻璃，目前工业界所使用的电加热材料主要包括：铟锡氧化物(Indium tinoxide，ITO)、导电高分子聚合物、金属纳米线、碳纳米管或石墨烯、金属网格等。但ITO中含有的金属铟具有一定的毒性，且制造过程存在易破碎以及高温处理过程中容易损伤基材等问题，其苛刻的加工条件和铟的稀缺性和毒性限制了ITO的进一步应用和发展；导电高分子聚合物通过旋涂、狭缝涂布、印刷或溶液法制备的电加热玻璃因方阻较高导致加热功率较低；碳纳米管和石墨烯材料制造成本高，方阻较大；金属纳米线当温度到250℃以上时存在热稳定性差、沉积的纳米线表面粗糙度差以及纳米线与基底附着力较差等问题。与现有这些解决方案相比，基于金属网格的透明电加热玻璃具有以下独特的优势和显著特点：
[0005](1)解决了现有其它方案方阻(电学性能)和透过率(光学性能)相互制约的矛盾，其能同时实现低方阻和高透过率；
[0006](2)易于调控和裁剪光学和电学性能，仅改变图案类型、线宽、周期、高宽比等，满足不同的应用需求。已经被工业界和学术界认为是下一代透明导电加热材料的最优选择方案之一。
[0007]但是，现有的生产技术(诸如光学光刻、纳米压印、喷墨打印、气溶胶打印、夹丝技术、镀膜技术以及丝印技术等)在批量化制造大尺寸金属网格透明电加热玻璃方面存在诸多的不足和局限性，例如设备昂贵；生产环境苛刻(高温、高压、真空等)；生产成本高；材料浪费严重；生产过程会产生较多的废液、废气等，环境污染严重；有些工艺精度较低(喷墨打印、丝网印刷等)，制约其性能；生产工序复杂，周期长；尤其是无法实现超大尺寸(米级尺度) 透明电加热玻璃的高效低成本制造，严重限制了基于金属网格透明电加热玻璃广泛工业化应用。
[0008]电流体动力喷射打印和电场驱动喷射沉积微纳3D打印虽然具有很高的打印精度和分辨率，生产成本低，具有宏/微结构跨尺度制造的能力，但它们目前面临最大的挑战性难题就是由于采用单喷头，导致生产效率低下，同样无法满足大尺寸透明电加热玻璃的高效率制造。由于电流体动力喷射打印和电场驱动喷射沉积微纳3D打印都是打印喷嘴连接高
压电源，所以它们都存在多喷头之间严重的电场串扰问题，难以做到多喷头紧密集成式的排布，所以现有的商业化点喷印打印装置和电场驱动喷射微纳3D打印装置都是采用单喷头，其在工业上也应用受到巨大限制。

技术实现思路

[0009]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于复合微纳增材制造大尺寸电加热玻璃批量生产系统及方法，通过结合单平板电极电场驱动多喷头喷射沉积微纳3D打印和精密微电铸技术，实现了大尺寸高性能金属网格透明电加热玻璃高效和低成本批量化制造；本专利技术采用单平板电极电场驱动多喷头喷射沉积微纳3D打印技术，多喷头并行打印，具有非常高的打印效率，克服了单喷头效率低，能够实现大面积金属网格高效制造；本专利技术引入了精密微电铸技术，在打印的金属网格的基础上，通过单步体成形，实现了大尺寸高性能复合金属网格高效制造，极大提高了生产效率；本专利技术在打印的银网格上精密微电铸镍，不但能够有效降低方阻，还能还能修复打印的缺陷，提高了大面积制造的一致性和稳定性，提高了耐候性，延长了使用寿命；微电铸需要的生产时间非常短 (少于10分钟)，极大提高了生产效率，降低了生产成本，满足了大批量工业化生产的苛刻要求；通过本专利技术公开的自动化生产系统，实现了大尺寸高性能金属网格透明电加热玻璃连续生产；结合以上技术和策略，本专利技术实现了大尺寸高性能金属网格透明电加热玻璃高效和低成本工业级大规模化生产。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0011]本专利技术第一方面提供了一种基于复合微纳增材制造大尺寸电加热玻璃批量生产系统。
[0012]一种基于复合微纳增材制造大尺寸电加热玻璃批量生产系统，包括：
[0013]玻璃基板输送模块；
[0014]至少一台第一机械手，用于将玻璃基板从玻璃基板输送模块输送到第一清洗和风干单元，将清洗和风干后的玻璃基板从第一清洗和风干单元输送到玻璃基板输送模块；
[0015]至少一台第一清洗和风干单元，用于玻璃基板的清洗和风干；
[0016]至少一台第二机械手，用于将玻璃基板从玻璃基板输送模块输送到单平板电极电场驱动多喷头喷射沉积微纳3D打印装置，将打印金属银网格后的玻璃基材输送到玻璃基板输送模块；
[0017]至少一台单平板电极电场驱动多喷头喷射沉积微纳3D打印装置，用于在玻璃基板上打印金属银网格；
[0018]至少一台第三机械手，用于将打印金属银网格的玻璃基材输送到真空高温烧结单元，将真空高温烧结单元处理后的具有金属银网格的玻璃基材输送回玻璃基板输送模块；
[0019]至少一台真空高温烧结单元，用于对打印的金属银网格进行高温烧结导电化处理；
[0020]至少一台第四机械手，用于将打印烧结后金属银网格玻璃基材输送到第二清洗和风干单元，将清洗和风干后的打印烧结后金属银网格玻璃基材输送回玻璃基板输送模块；
[0021]至少一台第二清洗和风干单元，用于打印烧结金属银网格玻璃基材的清洗和风干；
[0022]至少一台第五机械手，用于将打印烧结金属银网格玻璃基材输送到微电铸单元，将微电铸银镍复合金属网格玻璃基材输送回玻璃基板输送模块；
[0023]至少一台微电铸单元，用于在金属银网格表面再沉积金属镍并将其完全包覆，形成导电银镍复合金属图案结构；
[0024]至少一台第六机械手，用于将微电铸银镍复合金属网格玻璃基材输送到第三清洗和风干单元，将清洗和风干后的微电铸银镍复合金属网格玻璃基材输送回玻璃基板输送模块；
[0025]至少一台第三清洗和风干单元，用于微电铸银镍复合金属网格玻璃基材的清洗和风干；
[0026]至少一台第七机械手，用于将清洗和风干后的银镍复合金属网格玻璃基材输送贴敷保护膜单元，将贴敷保护膜的银镍复合金属网格玻璃基材输送回玻璃基板输送模块；
[0027]至少一台贴敷保护膜单元，用于在银镍复合金属网格贴敷一层透明保护膜；
[0028]至少一台第八机械手，用于将生产完成的贴敷保护膜的银镍复合金属网本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于复合微纳增材制造大尺寸电加热玻璃批量生产系统，其特征在于：包括：玻璃基板输送模块；至少一台第一机械手，用于将玻璃基板从玻璃基板输送模块输送到第一清洗和风干单元，将清洗和风干后的玻璃基板从第一清洗和风干单元输送到玻璃基板输送模块；至少一台第一清洗和风干单元，用于玻璃基板的清洗和风干；至少一台第二机械手，用于将玻璃基板从玻璃基板输送模块输送到单平板电极电场驱动多喷头喷射沉积微纳3D打印装置，将打印金属银网格后的玻璃基材输送到玻璃基板输送模块；至少一台单平板电极电场驱动多喷头喷射沉积微纳3D打印装置，用于在玻璃基板上打印金属银网格；至少一台第三机械手，用于将打印金属银网格的玻璃基材输送到真空高温烧结单元，将真空高温烧结单元处理后的具有金属银网格的玻璃基材输送回玻璃基板输送模块；至少一台真空高温烧结单元，用于对打印的金属银网格进行高温烧结导电化处理；至少一台第四机械手，用于将打印烧结后金属银网格玻璃基材输送到第二清洗和风干单元，将清洗和风干后的打印烧结后金属银网格玻璃基材输送回玻璃基板输送模块；至少一台第二清洗和风干单元，用于打印烧结金属银网格玻璃基材的清洗和风干；至少一台第五机械手，用于将打印烧结金属银网格玻璃基材输送到微电铸单元，将微电铸银镍复合金属网格玻璃基材输送回玻璃基板输送模块；至少一台微电铸单元，用于在金属银网格表面再沉积金属镍并将其完全包覆，形成导电银镍复合金属图案结构；至少一台第六机械手，用于将微电铸银镍复合金属网格玻璃基材输送到第三清洗和风干单元，将清洗和风干后的微电铸银镍复合金属网格玻璃基材输送回玻璃基板输送模块；至少一台第三清洗和风干单元，用于微电铸银镍复合金属网格玻璃基材的清洗和风干；至少一台第七机械手，用于将清洗和风干后的银镍复合金属网格玻璃基材输送贴敷保护膜单元，将贴敷保护膜的银镍复合金属网格玻璃基材输送回玻璃基板输送模块；至少一台贴敷保护膜单元，用于在银镍复合金属网格贴敷一层透明保护膜；至少一台第八机械手，用于将生产完成的贴敷保护膜的银镍复合金属网格玻璃基材从玻璃基板输送模块取下，大尺寸透明电加热玻璃的制造完成。2.如权利要求1所述的基于复合微纳增材制造大尺寸电加热玻璃批量生产系统，其特征在于：第一机械手、第一清洗和风干单元、第三机械手、真空高温烧结单元、第五机械手、微电铸单元、第七机械手和贴敷保护膜单元依次设置在玻璃基板输送装置的一侧；第二机械手、单平板电极电场驱动多喷头喷射沉积微纳3D打印装置、第四机械手、第二清洗和风干单元、第六机械手、第三清洗和风干单元和第八机械手依次设置于玻璃基板输送装置另一侧。3.如权利要求1所述的基于复合微纳增材制造大尺寸电加热玻璃批量生产系统，其特征在于：单平板电极电场驱动多喷头喷射沉积微纳3D打印装置至少包括：打印喷头模组、打印
平台、单平板电极、高压电源、供料模组、背压控制模块和XYZ三轴精密运动平台；或者，微电铸单元至少包括：电铸电源、电铸池、阳极金属板、电铸液、超声搅拌模块、加热与温度监测模块、pH值监测模块和液体循环模块。4.如权利要求1所述的基于复合微纳增材制造大尺寸电加热玻璃批量生产系统，其特征在于：第一清洗和风干单元、第二清洗和风干单元和第三清洗和风干单元均至少包括：喷洒头、水泵、储水箱、吹气嘴和抽气机。5.如权利要求1所述的基于复合微纳增材制造大尺寸电加热玻璃批量生产系统，其特征在于：贴敷保护膜单元至少包括：架体、贴敷头和贴敷头驱动机构。6.一种基于复合微纳增材制造大尺寸电加热玻璃批量生产方法，其特征在于：包括以下过程：将原材料玻璃基板放置到玻璃基板输送模块，使得各功能单元和模块的设备进入待机工作状态；利用玻璃基板输送模块，将玻璃基板输送到第一个玻璃基材清洗和风干的工位，通过第一机械手，将玻璃基材输送到第一清洗和风干单元，进行清洗和风干，利用第一机械手将清洗和风干后玻璃基材输送回玻璃基板输送模块；利用玻璃基板输送模块，将玻璃基板输送到金属网格打印的工位，通过第二机械手，将玻璃基材输送到单平板电极电场驱动多喷头喷射沉积微纳3D打印装置，完成金属银网格的打印后，将打印金属银网格的玻璃基材利用第二机械手输送回玻璃基板输送模块；利用玻璃基板输送模块，将打印金属银网格的玻璃基材输送到真空高温烧结单元工位，通过第三机械手，将打印金属银网格的玻璃基材输送到真空高温烧结单元，对打印的金属银网格进行高温烧结导电化处理，利用第三机械手将真空高温烧结单元处理后的具有金属银网格的玻璃...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰红波，于志浩，李红珂，朱晓阳，张厚超，许权，赵佳伟，
申请(专利权)人：青岛五维智造科技有限公司，
类型：发明
国别省市：