[实用新型]一种纳米级高精度增材制造设备

说明书

本实用新型公开了一种纳米级高精度增材制造设备，包括：打印平台；打印喷头，设置在所述打印平台正上方且在打印平台与打印喷头的导电喷嘴之间施加有高压脉冲电源；所述打印平台与所述打印喷头之间还设有垂直于所述打印平台的匀强磁场，所述打印平台与打印喷头之间的间距满足特点要求。本实用新型实现纳米级2D及3D增材制造得益于高压脉冲电流体动力喷射、纳米级打印头以及约束磁场，可解决现有技术无法实现的高精度纳米级材料的构建，尤其是在电子电路板印刷、纳米储能、太阳能电池、生物医学、柔性电子材料、高通量制备等方面的不足和局限性。

技术领域

本实用新型属于增材制造技术领域，尤其涉及一种纳米级高精度增材制造设备。

背景技术

在电子印刷领域，随着电子元件的微型化，对电子印刷精细度要求越来越高，如电路板、触摸屏、生物传感器、RFID天线、原电池指纹照相等。使用网版印刷70μm以下的细线条，可能会受到网版本身的限制，另一方面也会受到印浆的限制。网版的限制主要是网版的目数和网丝的厚度，而印浆的限制则是印浆的颗粒尺寸、黏度和流变特性。尽管这些因素可以进行优化，但有较多的因素会影响到精细电子印刷的开创活动，现阶段，国内外通过电子束，激光束曝光光刻胶制备封装电路板的极限大于10微米，并具有设备非常昂贵(几千万或者上亿美元一台)、工作条件苛刻(需要在高真空条件下工作)、工序复杂、成本高、后期酸碱腐蚀污染严重等缺点。在纤维复合材料制备领域，比如，传统C_f/C(碳纤维/碳复合材料)、SiC_f/SiC(碳化硅纤维/碳化硅复合材料)制作过程，都是使用二次编制工艺，使用拉丝工艺制备碳或者碳化硅纤维丝，再经过编制工艺制作碳或者碳化硅纤维框架。由于拉丝纤维二次编织，工序复杂，纤维和纤维之间相对独立，整体性差，所制备的复合材料不能打孔、不能二次加工。

另外，在仿生、生物医疗工程、微纳电机系统、纳米储能材料、生物芯片、太阳能电池、生物医学、柔性电子材料、高通量制备等许多领域对于复杂2D和3D纳米构成部件都有着强烈的科研和产业需求。但是现有设备和技术在精度、成本、性能等各个方面都无法满足人们对产品性能和技术层面的需求。

增材制造(Additive Manufacturing，AM)俗称3D打印，近二十几年来，AM技术取得了快速的发展，“快速原型制造(Rapid Prototyping”、“三维打印(3D Printing)”、“实体自由制造(Solid Free-form Fabrication)”之类各异的叫法分别从不同侧面表达了这一技术的特点。西方媒体把这种实体自由成形制造技术誉为将带来“第三次工业革命”的新技术。

金属3D打印，是在高真空下，利用高能激光束或电子束熔化金属粉形成熔池，再快速冷却，固化，逐层打印形成模型。目前，金属3D打印仍然面临，激光器和电子束热源价格昂贵，制造精度不能达到直接使用的标准(目前金属3D打印的零件精度都在0.1mm到5mm之间，无法再提高)；熔池冷却时，孔隙大，残余应力大，力学性能非常差的缺点。

高分子及陶瓷材料3D打印，主要有熔融沉积制造(FDM)，立体光固化成型(SLA)，通过熔化凝固或者光固化高分子材料形成模型，通过烧结也可以制备3D打印陶瓷材料。设备便宜，但是也面临精度差，打印材料种类有限的缺点。