[发明专利]一种曲面共形多层印制板的制备装置及方法

权利要求书

1.一种曲面共形多层印制板的制备装置，其特征在于：包括五轴运动系统、工控机、固化系统、打印头装置、供液系统、CCD相机、打印平台；

所述五轴运动系统包括五轴运动台和装夹台，五轴运动台作为打印平台的载体，装夹台作为打印头装置的载体；所述五轴运动系统受工控机控制，实现打印平台与打印头装置的相对运动；

所述打印头装置包括两个压电喷头和液滴发生器，由液滴发生器通过脉冲电压激发驱动压电陶瓷工作挤出墨水；且所述液滴发生器能够为压电喷头设定压电波形、电压大小及脉冲频率，实现需要的液滴喷射形态；

所述供液系统包括气路控制器和储墨瓶；不同储墨瓶中分别存储导电油墨和介电油墨，存储不同油墨的储墨瓶各自与对应的压电喷头连接；所述气路控制器外接正压源和负压源；所述气路控制器通过调整向储墨瓶中输出的正负压力大小，能够控制使压电喷头的打印液滴处于半弧形形态；

所述固化系统用于实现导电油墨和介电油墨固化；

所述CCD相机用于观察打印状态、液滴状态并协助进行压电喷头定位；

所述打印平台具备加热功能及真空吸附功能，加热功能用于辅助导电材料固化，吸附功能用于软胶类基材的固定；

所述工控机接收曲面共形印制板设计文件，利用CAM软件根据设计文件生成刀轨文件，并依据刀轨文件进行打印头频率和速度匹配；

所述五轴运动系统接收工控机中对设计文件进行处理后得到的控制代码，解析后发送至相应驱动器，实现打印平台与打印头装置的相对运动；

打印过程中根据程序判定，根据曲率的判断开启所述固化系统保证墨水快速定型，防止因为重力作用而发生流动导致的厚度不均匀。

2.根据权利要求1所述一种曲面共形多层印制板的制备装置，其特征在于：所述固化系统包括导电油墨固化灯和介电油墨固化灯，均安装在装夹台上，受工控机控制；所述导电油墨固化灯采用近红外灯固化灯、激光器或氙灯；所述介电油墨固化灯采用紫外固化灯。

3.根据权利要求1所述一种曲面共形多层印制板的制备装置，其特征在于：储墨瓶与压电喷头之间的传输管道中设置有滤芯，油墨通过滤芯后传输至压电喷头。

4.根据权利要求1所述一种曲面共形多层印制板的制备装置，其特征在于：压电喷头为单喷孔或阵列喷孔，两个压电喷头的喷孔直径一致；所述压电喷头中还具有升温装置，能够实现压电喷头温度控制。

5.根据权利要求1所述一种曲面共形多层印制板的制备装置，其特征在于：所述CCD相机分为同轴CCD相机和旁轴CCD相机，同轴CCD相机光轴与压电喷头轴线平行，用于定位及观察打印过程；所述旁轴CCD相机为同频相机，用于观察墨滴形态。

6.利用权利要求1所述制备装置实现曲面共形多层印制板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：选用粘度范围在10～45cp，表面张力在10～55dyn/cm的导电油墨及介电油墨，分别装在储墨瓶中；

步骤2：调节气路控制器，通过旁轴CCD相机观察墨滴在喷头的形态，直至墨滴在喷头的形态为小于喷嘴半径的扁平弧状后，固定气路控制器的输出压力值；

步骤3：调节液滴发生器输出的压电波形、电压大小及脉冲频率，并通过旁轴CCD相机观察墨滴的喷射状态，直至压电喷头喷射墨滴为无卫星溅射点的连续球形态；

步骤4：在工控机中，按照当前喷嘴直径，根据三维模型设计文件利用CAM软件生成刀轨文件，并设置速度与喷射频率之间的比例关系，实现降低速度同时按比例降低喷射频率；在刀轨文件还插入有固化系统的开启时刻：当通过计算判断当前压电喷头轴向与该压电喷头在上一次同类型固化系统关闭后的打印起始点法向之间的角度偏差达到设定阈值时，开启同类型固化系统，对这一阶段的打印材料进行固化；若在一层材料打印过程中均没有达到角度偏差设定阈值，则在该层材料打印完成后，开启同类型固化系统，对这一层打印材料进行固化；

步骤5：打印前通过工控机控制打印平台预热至80～120℃，之后控制五轴运动系统根据刀轨文件进行打印；

步骤6：打印完成后，工控机控制升温打印平台温度至160～200℃，进行曲面打印多层板的后处理固化，稳定导体材料性能。