[发明专利]3D喷墨打印系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种3D喷墨打印系统和方法，尤其涉及一种能够在复杂表面上形成导电图案的3D喷墨打印系统和方法。

背景技术

在电子制造工业中，经常需要在产品的表面上打印或印刷导电图案，例如，在电路板上打印或印刷导电迹线。通常，利用喷墨打印头将导电墨水(或称为导电胶或导电浆糊)喷射在产品的表面上，从而在产品的表面上形成导电图案。

在现有技术中，喷墨打印系统一般包括一个水平移动机构和一个喷墨打印头。喷墨打印头安装在水平移动机构上，随水平移动机构在水平面上沿相互垂直的X轴和Y轴移动。

在现有技术中，由于喷墨打印头只能沿相互垂直的X轴和Y轴移动，因此，这种现有的喷墨打印系统只能在平坦的表面上打印形成导电图案，而不能在包括三维表面区域的复杂表面上打印形成导电图案。

发明内容

本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

本发明的一个目的在于提供一种3D喷墨打印系统和方法，其能够在产品的三维表面上打印形成导电图案。

根据本发明的一个方面，提供一种3D喷墨打印系统，包括：机器人，具有多个自由度，用于抓取和移动一个待打印的产品；和喷墨打印头，用于向待打印的产品的表面上喷射导电墨。其中，所述产品的表面具有三维表面区域，并且所述3D喷墨打印系统适于在所述产品的三维表面区域上打印形成第一导电图案；并且在整个打印过程中，所述机器人调节所述产品的位置和姿态，使得所述喷墨打印头相对于所述产品沿预定的空间路径移动，并始终大致垂直于所述产品的被打印的目标表面区域。

根据本发明的一个实例性的实施例，所述喷墨打印头被构造成固定不动。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述喷墨打印头被构造成能够沿相互垂直的第一方向、第二方向和第三方向中的至少一个方向移动。

根据本发明的另一个实例性的实施例，在整个打印过程中，所述喷墨打印头与所述产品的被打印的目标表面区域的法线之间的夹角等于零度或者在大于零度且小于30度的范围内。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述机器人能够沿相互垂直的第一方向、第二方向和第三方向移动以及能够分别绕所述第一方向、第二方向和第三方向转动。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述导电墨经管道从远离所述喷墨打印头的远程墨水供应器输送至所述喷墨打印头。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述导电墨由安装在所述喷墨打印头上的墨水供应器供应。根据本发明的另一个实例性的实施例，所述机器人的末端执行器上安装有一个抓取器，所述抓取器适于直接抓取住所述产品。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述3D喷墨打印系统还包括适于固定所述产品的固定装置，并且所述机器人的末端执行器上安装有一个连接装置，所述连接装置适于连接到所述固定装置上。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一导电图案包括形成在所述产品的三维表面区域上的点、曲线或三维曲面。

根据本发明的另一个实例性的实施例，当在所述三维表面区域上打印第一导电图案时，所述机器人调节所述产品的方位，使得所述喷墨打印头的喷嘴的中心轴线始终大致垂直于所述三维表面区域，例如，使得所述喷墨打印头的喷嘴的中心轴线与所述三维表面区域的法线之间的夹角等于零度或者在大于零度且小于30度的范围内。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述产品的表面还具有二维表面区域，并且所述3D喷墨打印系统还适于在所述产品的二维表面区域上打印形成第二导电图案。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第二导电图案包括形成在所述产品的二维表面区域上的点、直线、曲线或二维平面。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述喷墨打印头的喷墨频率和/或喷墨流量与所述机器人的运动速度相匹配，使得形成的第一导电图案和/或第二导电图案的厚度均匀。

根据本发明的另一个实例性的实施例，所述3D喷墨打印系统包括具有不同分辨率的多个喷墨打印头，用于打印具有不同尺寸的导电图案；和/或所述3D喷墨打印系统包括用于喷射不同材料的导电墨的多个喷墨打印喷头。

根据本发明的另一个方面，提供一种3D喷墨打印方法，包括以下步骤：

S100：构造待打印的产品的三维数字模型；

S200：根据构造的三维数字模型，提取产品的表面上的待打印的导电图案的参数信息；

S300：根据提取的导电图案的参数信息，规划实现所述导电图案的打印路径；