[发明专利]一种多材料多工艺同步打印、烧结装置及其方法

说明书

本申请公开了一种多材料多工艺同步打印、烧结装置，包括环形输送平台，环形输送平台上依次安装有聚合物3D打印机、功能材料打印机和闪灯烧结装置。一种多材料多工艺同步打印、烧结方法，包括以下步骤：在环形输送平台上，按照顺时针或逆时针的方式依次安装聚合物3D打印机、功能材料打印机和闪灯烧结装置并进行同步控制；打印机及闪灯烧结设备位置固定，环形输送平台将所要处理的打印体输送至相关设备下方。本发明通过将增材制造设备和闪灯烧结设备集成到一个平台上，具有在线烧结而无需转移到其他平台的能力，制造效率高；能够通过多材料多工艺混合打印，生产兼具复杂几何形状及功能的器件，拓展制造结构的用途，满足小规模个性化生产需求。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种多材料多工艺同步打印、烧结装置及其方法。

背景技术

多材料多工艺混合打印是增材制造技术领域的未来发展方向之一，与单一材料增材制造相比，能够直接制造具有复杂形状、多种功能的器件而无需组装。将金属、聚合物乃至陶瓷材料在同一产品中集成，被认为是增材制造技术相对于传统制造技术最具变革性的方面。增材制造中，功能材料可用作信号传输导线、电极材料、传感器材料及加热原件等，对产品功能的实现具有重要意义。但多材料增材制造中功能材料一般以墨水的形式沉积，必须经过后处理工序将其中的溶剂及有机添加剂移除，以形成连续的薄膜或导线方可实现其功能，而功能材料墨水和聚合物通常具有不兼容的加工温度，如何在不破坏聚合物基体的前提下，选择性固化烧结其上的功能材料墨水是多材料增材制造的难题之一。另外，目前最常用的方法是热烧结，即暂停打印，将打印物体移入烘箱进行烧结，烧结之后再恢复打印过程，涉及平台转移，制造效率低。

因此，实现对聚合物基体上功能材料墨水的选择性烧结，制备兼具复杂形状和多种功能的器件，并且多设备同时在线工作以提高制造效率，是产业界和学术界的研究热点和需突破的技术难题，且在教学中也具有潜在价值，为此我们提出了一种多材料多工艺同步打印、烧结装置及其方法来解决上述问题。

发明内容

本申请提供了一种混合打印中聚合物基体上功能材料的在线烧结装置及其方法，以实现对打印的温度敏感聚合物基体上功能材料墨水的固化烧结，高效制备形状复杂的功能器件。为实现前述发明目的。

本申请提供了一种多材料多工艺同步打印、烧结装置，包括环形输送平台，所述环形输送平台上依次安装有聚合物3D打印机、功能材料打印机和闪灯烧结装置，且所述聚合物3D打印机、所述功能材料打印机和所述闪灯烧结装置沿所述环形输送平台依次顺时针或逆时针排布。

优选地，所述闪灯烧结装置采用氙气灯。

一种多材料多工艺同步打印、烧结方法，包括以下步骤：

S1，在环形输送平台上，按照顺时针或逆时针的方式依次安装聚合物3D打印机、功能材料打印机和闪灯烧结装置并进行同步控制；

S2，向所述聚合物3D打印机中添加聚合物基体材料，向所述功能材料打印机中添加功能材料墨水；

S3，所述聚合物3D打印机将所述聚合物基体材料打印在环形输送平台上形成聚合物基体；

S4，所述环形输送平台启动将所述聚合物基体移动至功能材料打印机下方；

S5，所述功能材料打印机在所述聚合物基体上打印功能材料墨水，形成混合打印体；

S6，所述环形输送平台再次启动将所述混合打印体移动至所述闪灯烧结装置处；

S7，将混合打印体通过所述闪灯烧结装置进行多次循环的闪灯烧结处理；

S8，所述环形输送平台再次启动将所述烧结后的混合打印体移动至所述聚合物3D打印机处，打印聚合物材料以封装上述打印器件；

S9，若所要打印的器件为多层，环形输送平台(1)将继续旋转，重复上述S4-S8步骤，直至完成器件制备。