[发明专利]一种原子级真空气态3D打印系统

说明书

本发明提供了一种原子级真空气态3D打印系统，包括真空装置、方向控制阀、箱体模块，所述真空装置内设有材料靶和用于激发材料靶的气态原子的能量源，激发的气态原子经由用于控制其行进方向的方向控制阀，输送到位于所述箱体模块内的气态打印头上，该箱体模块内设有用于承载成型打印物体的可升降打印台、机械运动机构，还包括用于根据3D打印模型驱动所述机械运动机构，使所述可升降打印台沿垂直于台面的轴线移动、使所述气态打印头保持在可升降打印台的台面上的控制模块。其结构简单合理，实现原子级气态材料的层叠快速成型，成型品的精度高、表面光滑、致密性好，可用于微光机电、微电子和微生物工程等领域，实现一般纳米级或微米级尺寸细微结构的快速成型。

技术领域

本发明涉及3D打印设备领域，特别是涉及一种原子级真空气态3D打印系统。

背景技术

3D打印，又称增材制造，其基本原理和过程是：把一个通过设计或扫描等方式做好的3D模型，按照某一坐标轴切成无限多个刨面，然后一层一层打印出来并按照原来的位置堆积到一起，形成一个实体的立体模型；具体使用的成型方式有很多种，主要包括熔融沉积快速成型、选择性激光烧结、光固化成型、叠层实体制造等技术，这些主要是通过固体熔融、固体烧结、液态固化、固体激光切割等固体或液体的形式进行快速成型的技术，存在成型精度低、表面粗糙度、致密性差等缺点。

另外，现有的3D打印技术只能用于比较宏观物品的快速成型，对于微光机电、微电子和微生物工程等领域，制作一般纳米级或微米级尺寸的细微结构，传统的3D打印技术无法满足这一领域的要求。尤其在近年来，微光机电、微电子、微生物工程领域的快速发展，使得微机械结构的制造成为具有极大研究价值和经济价值的热点，因此研究微结构的3D打印技术具有很重要的价值。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出了一种原子级真空气态3D打印系统，用于实现方向性好、精度高、表面光滑、致密性良好的微尺度的快速成型。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种原子级真空气态3D打印系统，包括真空装置、方向控制阀、箱体模块，所述真空装置内设有材料靶和用于激发材料靶的气态原子的能量源，激发的气态原子经由用于控制其行进方向的方向控制阀，输送到位于所述箱体模块内的气态打印头上，该箱体模块内设有用于承载成型打印物体的可升降打印台、机械运动机构，还包括用于根据3D打印模型驱动所述机械运动机构，使所述可升降打印台沿垂直于台面的轴线移动、使所述气态打印头保持在可升降打印台的台面上的控制模块。

本发明的进一步改进有：

所述方向控制阀置于真空装置和箱体模块的气态原子通道上。

所述的能量源为热源、电子束或者离子源。

所述的材料靶为金属靶材、陶瓷靶材、合金靶材中的一种或其组合。

本发明在真空条件下，由能量源激发材料靶使得材料变成原子级气态材料，并通过方向控制阀控制气态原子的方向，进行定向打印，实现原子级气态材料的层叠快速成型，成型品的精度高、表面光滑、致密性好，可以用于微光机电、微电子和微生物工程等领域，实现一般纳米级或微米级尺寸细微结构的快速成型。

本发明的优点在于：

1、方向性好，打印精度高、致密性好，属于原子级气态的定向层层叠加，表面粗糙度低且成型品的物理性能良好；

2、可以实现纳米级或微米级尺寸细微结构的快速成型，适用于微光机电、微电子和微生物工程等领域；

3、可打印的材料种类广泛，如金属、陶瓷、合金等多种材料。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；