[发明专利]一种激光加热辊型微细压印装置

说明书

本发明公开了一种激光加热辊型微细压印装置，包括机架、支撑运送机构、激光器、透光模具、透光辊以及辊压间隙调节机构，透光辊可转动安装在辊压间隙调节机构的下端，激光器安装在透光辊的上方，透光辊的中心转轴和支撑运送机构的输送方向相互垂直，透光辊作用在透光模具表面，透光模具和支撑运送机构间形成辊压间隙，材料放置于辊压间隙，激光器发射的光束顺次通过透光辊以及透光模具作用在材料上；本发明通过透光辊、透光模具以及材料之间的近线性接触降低压印力，利用激光非接触式加热材料表面微细成形区域，提高材料的成形稳定性和成形精度；将传统辊压工艺和平面压印工艺相结合，提高压印效率。

技术领域

本发明涉及微细制造装备技术领域，具体涉及一种激光加热辊型微细压印装置。

背景技术

功能性表面微细结构是指产品表面微细结构的特征尺寸范围为0.01～1mm，处于微观尺度和宏观尺度之间(称之为介观尺度meso scale)，这些表面微细结构可以提升产品功能和改善产品性能，并且使产品经济性和生态环保性达到最佳化，尤其是大面积功能性表面微细结构如微通道、微肋条、微凹坑等在诸如增加反应面积、减摩减阻、提高能源利用率等方面有着显著的优势。

目前，具有大面积功能性表面微细特征结构的产品越来越多地在诸如新能源装置、光学器件、节能性功能表面结构件、微电子器件、微流控器件(微化学反应器)、生物医疗、汽车、通信等领域得到应用。比如，板式微通道反应器表面是由几百微米宽，几百微米深的流道或者几十至几百个微米特征尺寸的阵列凸台组成；微通道热交换器、燃料电池金属极板、微流控器件等零件的表面都具有微凹槽、微肋条、微凸台或凹坑阵列等功能性微细结构。通常这种表面微细功能特征结构尺寸都在几十个微米到几百个微米不等。对于这些功能性表面微细特征结构，可以采用微细切削加工、微细磨削加工、聚焦粒子束铣削、激光烧蚀、微电火花加工(EDM)、微刻蚀等工艺技术来加工。但是微细切削和磨削工艺的加工效率低下、浪费材料严重，而聚焦粒子束、微刻蚀等工艺复杂、设备昂贵，此外，激光烧蚀和微EDM等工艺零件表面特征质量难以保证。采用这些工艺加工零件表面微细功能特征结构阵列成本较高，难以实现高质高效大批生产。

近年来，微细压印技术因其具有大批量、高效、高精度、高密集、短周期、低成本、无污染、净成形等优点，迅速成为研究热点。目前，功能性表面微细特征结构的制造主要依赖于平型压印装置来实现，然而在制造特征尺寸微小、整体尺寸宏观的大面积功能性表面微细结构时，平面压印装置显示出很大的局限性，诸如工艺不连续、效率低、压印力大、模具磨损严重、所成形的结构特征一致性易受板厚均匀度和环境浮尘的影响、模腔排气困难导致材料难以完全填充模具等。因而，该工艺装置仅局限于小面积压印，难以实现大面积高效高质压印，不适合大批量自动化生产。

现有公开号为CN102602208B，名称为“一种全液压驱动辊型微细压印装置”的发明专利，该发明装置采用液压作为动力，驱动光辊或模具辊对模板或光板的模式进行微细压印，克服了上述平面压印的缺点，能够实现大面积连续微细压印成形加工。

但是上述方式采用冷辊压印，容易导致材料变形抗力大，材料在微细尺度下流动变形，由于尺寸效应的存在，材料种类、晶粒尺寸和取向的影响会导致材料在微细变形过程中流动充型不均匀、工艺参数不稳定，压印成品质量不高。

发明内容

为此，本发明提供一种激光加热辊型微细压印装置，以解决现有技术中存在的上述问题。

一种激光加热辊型微细压印装置，包括机架和安装在所述机架上用于输送材料的支撑运送机构，所述支撑运送机构通过第一驱动机构驱动运行，还包括激光器、透光模具、透光辊以及辊压间隙调节机构，所述激光器和辊压间隙调节机构均安装在机架上，透光辊安装在辊压间隙调节机构的下端，激光器安装在透光辊的上方，透光辊通过第二驱动机构驱动旋转，辊压间隙调节机构通过第三驱动机构驱动升降，透光辊的中心转轴和支撑运送机构的输送方向相互垂直，透光辊作用在透光模具表面，所述透光模具和支撑运送机构间形成辊压间隙，材料放置于所述辊压间隙，所述激光器发射的光束顺次通过透光辊以及透光模具作用在材料上。