一种基于多相流喷射打印的实时烧结系统技术方案

本实用新型专利技术给出了一种基于多相流喷射打印的实时烧结系统，该系统包括包括打印供料装置

【技术实现步骤摘要】
一种基于多相流喷射打印的实时烧结系统


[0001]本技术涉及气溶胶制造
和激光烧结
，具体地说是一种基于多相流喷射打印的实时烧结系统
。

技术介绍

[0002]多相流喷射印刷最近成为一种有前途的非接触式直接印刷技术，能够以极高的精度和灵活性在塑料
、
金属
、
陶瓷和柔性材料等各种不同衬底类型上打印集成电子器件，因此，该技术可应用于制作可喷射印刷电路板和其他微纳电子器件
。
例如可打印制作微纳天线
、
晶体管，电容器，柔性传感器
、
微处理器和可植入生物系统
。
多相流喷射打印的生产成本低，通过
AutoCAD
软件生成喷印路径，通过其无掩膜的先进增材制造技术，降低打印电路的加工费用及时间
。
与其他打印方式相比，多相流微喷射打印在打印时喷头内有鞘气环绕气流的作用，因此墨水与喷头内壁不接触，可避免喷头腐蚀以及防止喷头堵塞
。
同时，鞘气流可以压缩雾化后的气溶胶小颗粒射流，可以实现高精度打印
。
[0003]然而，多相流喷射打印因为其材料特点，在打印过程中也存在诸多问题
。
首先，多相流打印技术能够打印大多数墨水材料，但打印过后需要进行烧结才能对打印后的图案后续表征
。
传统的处理方式是打印之后将基材从打印平台上取下，之后利用激光器进行烧结固化，这样带来的后果是具有流动性的墨水会溢出打印边缘，从而极大地影响了打印的质量；其次，烧结过程中以及后续对多相流打印图案的表征问题，通常在烧结之后，我们才能够利用显微镜观察到烧结情况和打印图案的线条厚度
、
宽度
、
是否有缺陷等情况，不能够对实时出现的问题进行及时的处理，浪费了大量的打印墨水材料和打印基材；最后，多相流打印中的打印
、
烧结
、
观察形貌等每一个步骤的完成都需要将雾化器以及打印喷头等设备暂停才能进行下一步骤的操作，需要实验人员全程跟随操作，没能形成体系化过程，这极大地造成了精力和时间的双重浪费
。
上述问题严重制约着气溶胶三维打印技术的发展
。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种基于多相流喷射打印的实时烧结系统，该装置可以实现多相流喷射打印
、
烧结及监测实时同步进行，对打印后的图案实时烧结固化有效的防止墨水的溢出，利用
CCD
相机对打印和烧结过程实时监测，可以及时发现打印过程中出现的打印线路偏移以及过喷边缘溅射现象，以便及时对打印烧结过程出现的各种意外情况及时作出应对，从而节省了打印生产时间，避免了墨水以及基材的浪费，极大地提升了打印产品的质量和精度，保证打印过程的稳定性
。
[0005]本技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于多相流喷射打印的实时烧结系统，包括打印供料装置
、
打印烧结装置
、
运动控制装置
、
计算机，所述打印供料装置包括雾化组件
、
氮气罐；所述打印烧结装置包括气溶胶喷头
、CCD
相机
、
激光烧结器
、
角度调节装置
、
打印平台；所述氮气罐通过导管向所述雾化组件内提供氮气，所述雾化组件通过导管向所述气溶胶喷头提供金属墨水气溶胶颗粒，所述激光烧结器设置在所述角度调节装置
上，且角度调节装置用于调整所述激光烧结器的投射角度；所述运动控制装置包括升降移动执行机构和水平移动执行机构，所述升降移动执行机构用于带动所述水平移动执行机构和所述角度调节装置进行升降移动及定位，所述水平移动执行机构用于带动所述气溶胶喷头和
CCD
相机进行水平左右移动及定位，所述
CCD
相机设置在所述气溶胶喷头一侧，所述打印平台位于所述气溶胶喷头的下方，所述计算机用于实现所述打印供料装置
、
打印烧结装置和运动控制装置的协同作业控制，在所述升降移动执行机构和角度调节装置的共同作用下，实现所述激光烧结器发射的激光和气溶胶喷头喷出的金属墨水气溶胶颗粒始终能够处于同一点上
。
[0006]优选地，所述雾化组件包括气动雾化装置和超声波雾化装置
。
[0007]进一步地，所述角度调节装置包括固定底座
、
调节转轴
、
第一步进电机
、
编码器，所述调节转轴
、
第一步进电机和编码器均设置在所述固定底座上，且第一步进电机用于驱动所述调节转轴进行转动，所述编码器的输入轴通过键传动方式与所述调节转轴的一端相连接，在所述调节转轴的一侧设置一安装座，所述激光烧结器安装在所述安装座上，所述编码器和第一步进电机均与所述计算机电性连接
。
[0008]进一步地，在所述固定底座上设置一辅助定位机构，所述辅助定位机构包括支撑架
、
电动推杆
、
定位块，所述支撑架固定设置在所述固定底座上，所述电动推杆设置在所述支撑架上，所述定位块设置在所述电动推杆的活动端，在所述调节转轴上设置一位于所述定位块下方的定位齿轮，在所述定位块上设置有若干与所述定位齿轮相匹配啮合的定位齿
。
[0009]进一步地，所述升降移动执行机构包括竖直轨道
、
第二步进电机
、
升降滑块，所述竖直轨道竖直设置在地面上，所述升降滑块及第二步进电机均设置在竖直轨道上，所述第二步进电机采用齿条齿轮传动或丝杠传动方式实现所述升降滑块在竖直轨道上的升降驱动，所述固定底座固定设置在所述升降滑块的上部右侧
。
[0010]进一步地，所述水平移动执行机构包括水平轨道
、
第三步进电机
、
水平移动滑块，所述水平轨道固定设置在所述升降滑块上，所述第三步进电机和水平移动滑块设置在所述水平轨道上，所述第三步进电机采用齿条齿轮传动或丝杠传动或链传动方式实现所述水平移动滑块在所述水平轨道上的水平移动驱动，所述气溶胶喷头竖直固定设置在所述水平移动滑块上
。
[0011]优选地，在所述气溶胶喷头的出料端设置有出料通道和鞘气层通道，所述出料通道位于所述鞘气层通道的中部，且出料通道的下部和鞘气层通道的下部相贯通，所述鞘气层通道通过导管与所述氮气罐相贯通
。
[0012]本技术的有益效果是：
[0013]1、
该基于多相流喷射打印的实时烧结系统，主要解决了普通气溶胶打印后烧结不及时墨水外溢影响打印质量的问题，提高了气溶胶喷墨打印烧结质量
。
[0014]2、
该基于多相流喷射打印的实时烧结系统，提供了一种打印与烧结在线监控装置，与传统气溶胶先打印后烧结再观测的方法相比，该在线实时监测打印过程能够及时发现打印缺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于多相流喷射打印的实时烧结系统，其特征是，包括打印供料装置
、
打印烧结装置
、
运动控制装置
、
计算机，所述打印供料装置包括雾化组件
、
氮气罐；所述打印烧结装置包括气溶胶喷头
、CCD
相机
、
激光烧结器
、
角度调节装置
、
打印平台；所述氮气罐通过导管向所述雾化组件内提供氮气，所述雾化组件通过导管向所述气溶胶喷头提供金属墨水气溶胶颗粒，所述激光烧结器设置在所述角度调节装置上，且角度调节装置用于调整所述激光烧结器的投射角度；所述运动控制装置包括升降移动执行机构和水平移动执行机构，所述升降移动执行机构用于带动所述水平移动执行机构和所述角度调节装置进行升降移动及定位，所述水平移动执行机构用于带动所述气溶胶喷头和
CCD
相机进行水平左右移动及定位，所述
CCD
相机设置在所述气溶胶喷头一侧，所述打印平台位于所述气溶胶喷头的下方，所述计算机用于实现所述打印供料装置
、
打印烧结装置和运动控制装置的协同作业控制，在所述升降移动执行机构和角度调节装置的共同作用下，实现所述激光烧结器发射的激光和气溶胶喷头喷出的金属墨水气溶胶颗粒始终能够处于同一点上
。2.
根据权利要求1所述的一种基于多相流喷射打印的实时烧结系统，其特征是，所述雾化组件包括气动雾化装置和超声波雾化装置
。3.
根据权利要求1或2所述的一种基于多相流喷射打印的实时烧结系统，其特征是，所述角度调节装置包括固定底座
、
调节转轴
、
第一步进电机
、
编码器，所述调节转轴
、
第一步进电机和编码器均设置在所述固定底座上，且第一步进电机用于驱动所述调节转轴进行转动，所述编码器的输入轴通...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁顺腾，张远明，宋时雨，刘颖杰，朱涛，王子文，
申请(专利权)人：临沂大学，
类型：新型
国别省市：