[发明专利]曲面压电陶瓷电流体喷射打印成型装置

说明书

本发明属于先进制造技术领域，提供一种曲面压电陶瓷电流体喷射打印成型装置，包括电喷射压电陶瓷模块和曲面基底六轴联动模块两部分。所述的电喷射压电陶瓷模块实现陶瓷浆料微纳米级精细射流稳定形成，并实时监控射流状况；所述的曲面基底六轴联动模块实现基底的曲面轨迹运动和喷针的高度调整以及定位移动。本发明的有益效果为能够实现不同种曲面陶瓷的按需打印制造，避免了传统制造工艺精度低、粘贴难度大等问题以及压电陶瓷和基体的粘接胶蠕变、结合强度弱等问题，提高复杂曲面传感和驱动器件的灵敏性和可靠性，并具有适应范围广、操作简单、成本低的优势。

技术领域

本发明属于先进制造技术领域，提供一种曲面压电陶瓷电流体喷射打印成型装置。

背景技术

近年来，智能装备不断向微型化、集成化、智能化方向发展，这一现状对机电系统也提出了更高的要求，需要实现空间全方位信息采集和曲面驱动变形等功能。在传感和驱动领域，压电陶瓷作为敏感传感和驱动元件，因具有响应快、结构简单、灵敏度高等优势，被广泛应用。

目前，航空航天领域的变形翼飞行器，需要在弯曲翼面上集成数百个压电微驱动器以实现协同变形。航海工程领域的潜航器，需要捕捉空间多方向信号以实现航行器准确的导航控制；海洋预警声纳系统的水听器，需要感知水域中不同方向的信息以实现对各方位不明物体的准确识别。然而，压电传感和驱动敏感元件一般为平面结构，当对于空间曲面结构进行传感和驱动时，通常将压电陶瓷块材加工成薄片，以拼接、粘贴等方式安装到曲面基底上，这种方式存在精度低、粘贴难度大等问题，限制了复杂曲面传感和驱动的灵敏性和可靠性。此外，该方式还存在压电陶瓷和基体的粘接胶蠕变、结合强度弱等问题，严重影响了器件性能。

发明内容

本发明为了解决现有技术的难题，发明了一种曲面压电陶瓷电流体喷射打印成型装置。采用压电陶瓷浆料，利用“电流体动力学”效应，浆料在电场力作用下形成微纳米级精细射流，结合曲面基底六轴联动系统和精细射流按需打印系统的协同控制，直接打印制造微纳米级曲面压电陶瓷图案。该装置免除了传统曲面压电陶瓷的拼接、转移、粘贴等工艺，简化了工艺流程，将提高压电陶瓷形位精度和结合强度，并提高压电器件的电学、力学等性能。该装置解决了曲面压电陶瓷的制造难题，实现了曲面压电陶瓷的高精度和高性能制造。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种曲面压电陶瓷电流体喷射打印成型装置，包括电喷射压电陶瓷模块和曲面基底六轴联动模块。

所述的电喷射压电陶瓷模块包括PC工控机1、CCD观察相机2、微量注射泵4、精密注射器5、软管6、喷针7和高压电源8；所述的精密注射器5固定在微量注射泵4上，通过软管6和喷针7相连，且喷针7固定在三维移动装置10的Z轴滑块上，位于三维旋转装置9的上方；所述的高压电源8，其正极输出端与喷针7相连接，其负极输出端与三维旋转装置9中的可换夹具19相连接；陶瓷浆料作为原材料墨汁，储存在精密注射器5中；所述的微量注射泵4供电后，控制精密注射器5以稳定的流量将原材料墨汁经过软管6后从喷针7口喷出，实现电喷射打印；所述的CCD观察相机2、微量注射泵4和高压电源8，均与PC工控机1连接，通过CCD观察相机2观察打印过程中射流的稳定性，通过PC工控机1控制微量注射泵4的注射以及高压电源8通电情况。