[发明专利]基于电沉积的3D打印装置和方法

说明书

本发明涉及一种基于电沉积的3D打印装置和方法，包括模型板、电极板、离子液、光源和电源，模型板与电极板对应设置且能够相对移动，初始打印时的模型板和打印过程中模型板上的沉积模型与电极板之间填充有离子液，沉积模型与电极板之间的间隙小于1毫米和\或所述沉积模型浸入到离子液的深度小于1毫米，沉积模型与电极板之间设有维持离子液流动的传料器，电极板为选择性光照导电结构且光照导电区域与离子液电连接，电极板与电源的正极电连接，模型板与电源的负极电连接，光源设置于电极板相对模型板的另一侧。本发明能够实现灵活、精确的选择性电沉积增材打印，有利于提升基于电沉积3D打印的精度和效率。

技术领域

本发明属于3D打印的技术领域，特别是涉及一种基于电沉积的3D打印装置和方法。

背景技术

现有基于铺粉工艺的3D打印装置中，在工作台(或称为粉床或料床)用铺料装置铺设一层粉末材料，然后根据被打印模型信息，控制激光束照射所铺设的粉末层或采用粘结剂喷射器选择性喷射所铺设的粉末，形成选择性固化层。然后工作台下降一个料层厚度，再进行铺设粉末层和在粉末层上进行选择性固化，重复此过程直至打印完成三维模型。此方法过程繁琐，打印成本高，速度慢且精度不高。

如果采用传统选择性电沉积的方式，即利用一个或多个喷嘴喷射电解液(或离子液体，或离子溶液)并通电进行电沉积的方式进行金属成型，3D打印机的结构依然比较复杂，由于是采用一个可移动的喷嘴或多个阵列电极的数量不容易制作更多或更精细，使得打印速度慢，且打印过程中电解液覆盖了整个打印模型，电沉积过程中模型的整个表面都会被电镀到，影响模型的打印精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于电沉积的3D打印装置和方法，能够实现灵活、精确的选择性电沉积增材打印，有利于提升基于电沉积3D打印的精度和效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种基于电沉积的3D打印装置，包括模型板、电极板、离子液、光源和电源，其特征在于：所述模型板与电极板对应设置且能够相对移动，初始打印时的模型板和打印过程中模型板上的沉积模型与电极板之间填充有离子液，所述沉积模型与电极板之间的间隙小于1毫米和\或所述沉积模型浸入到离子液的深度小于1毫米，所述沉积模型与电极板之间设有维持离子液流动的传料器，所述传料器为在沉积模型与电极板之间移动从而驱动离子液流动的传料带或刮料器或为沿电极板上表面向沉积模型与电极板之间喷射离子液的微喷嘴阵列，所述电极板为选择性光照导电结构且光照导电区域与离子液电连接，所述电极板与电源的正极电连接，所述模型板与电源的负极电连接，所述光源设置于电极板相对模型板的另一侧。

所述电极板包括相互结合的阵列电极层和光电阻层，所述光电阻层位于阵列电极层相对模型板的另一侧，所述阵列电极包括导电线路板和电极，所述导电线路板设有阵列分布的电极孔，所述电极设置于电极孔中且与导电线路板之间相互绝缘，所述光照导电区域的电极与导电线路板之间通过光电阻层导电连接，所述导电线路板与电源的正极电连接，所述电极与离子液之间电导通，所述导电线路板与离子液之间绝缘。

所述电极板包括相互结合的透明导电层和光电阻层，所述透明导电层位于光电阻层相对模型板的另一侧，所述透明导电层与电源的正极电连接，所述光电阻层与离子液形成电连接。

所述电极板包括相互结合的P型半导体层和N型半导体层，所述N型半导体层位于P型半导体层相对模型板的另一侧，所述N型半导体层与电源的正极之间形成电连接，所述P型半导体层与离子液形成电连接。

所述N型半导体层相对模型板的另一侧设有网格电极，所述网格电极与电源的正极电连接，所述网格电极之间的间隔光照区域设有防反射层。

所述N型半导体层相对模型板的另一侧设有透明导电层，所述透明导电层与电源的正极电连接。