[发明专利]塑料零件表面构建金属图案的方法、设备及设备工作方法

权利要求书

1.一种在塑料零件表面构建金属图案的方法，其特征在于，包括：

步骤1.利用光固化树脂改性技术制备活性前躯体；

步骤2.利用高分辨率数字光处理3D打印技术制造任意复杂的活性前躯体零件；

步骤3.利用激光刻蚀工艺选择性激活活性前驱体零件并产生诱导后续化学沉积的活性金属粒子；

步骤4.利用无电解镀工艺实现被激活活性前驱体部分的选择性金属沉积。

2.根据权利要求1所述的在塑料零件表面构建金属图案的方法，其特征在于，步骤1具体为：1)首先将4组份Ni₂SO₄与1组份NaH₂PO₂溶入10组份去离子水中，在磁力搅拌器中搅拌20分钟，搅拌速度为1200RPM，得到10组份活性溶液；

2)将10组份活性溶液倒入40组份的光固化功能材料中，在超声分散设备中进行分散，分散时间为2小时，得到50组份活性前驱体；

所述光固化功能材料，其包含了刚性光固化树脂，柔性光固化树脂，压电光固化树脂，磁性光固化树脂，形状记忆光固化树脂以及导电光固化树脂。

3.根据权利要求1所述的在塑料零件表面构建金属图案的方法，其特征在于，步骤2具体是：利用新一代4K分辨率黑白屏左右掩膜产生特定形状的紫外光照射图案，包含了模型建立，金属图案标记，模型切片步骤：

模型建立，包含了在三维建模软件中建立复杂零件基底模型的形状；

金属图案标记，在已建立的零件三维模型基底形状表面或者内部构建所需的金属图案；

模型切片，通过利用微积分原理沿着零件模型坐标系Z轴方向进行插补分割，得到制造所需的切片文件；

切片文件，包含了切片后基底拓扑的切片图案和金属拓扑的图案信息。

4.根据权利要求1所述的在塑料零件表面构建金属图案的方法，其特征在于，步骤3具体是：活性前驱体在经过3D打印后成为固态，以固态溶液的方式存在，被激光照射的区域会产生瞬时高温，该区域中的Ni²⁺和H₂PO₂^-发生氧化还原反应从而产生Ni单质，Ni单质具有较好的活性，具备诱导后续化学镀反应的能力；

刻蚀深度根据激光的实时功率控制，使金属图案的刻嵌深度被控制。

5.根据权利要求1所述的在塑料零件表面构建金属图案的方法，其特征在于，步骤4具体是：利用零件表面或内部的活性Ni离子诱导后续的化学镀反应从而获得所需厚度和种类的金属图案。

6.一种在塑料零件表面构建金属图案的设备，其特征在于，包含了3D打印料盒、3D打印平台、DLP组件、以及Z轴运动系统组成；

DLP 3D打印工位一侧为第一超声清洗工位，第一超声清洗工位一侧为激光刻蚀工位，激光刻蚀工位一侧为第二超声清洗工位，第二超声清洗工位一侧为无电解镀工位，DLP 3D打印工位、第一超声清洗工位、激光刻蚀工位、第二超声清洗工位、无电解镀工位的后侧为机械外壳组件，DLP3D打印工位、第一超声清洗工位、激光刻蚀工位、第二超声清洗工位、无电解镀工位、机械外壳组件均安装在亚克力遮光罩内；

DLP 3D打印工位安装有Z轴电机、Z轴联轴器、3D打印平台、Z轴滑块、Z轴光轴、3D打印料盒、DLP系统，Z轴电机安装在Z轴光轴底部，Z轴电机的转轴通过Z轴联轴器与DLP系统相连接，DLP系统上方为3D打印料盒，3D打印料盒上方连接3D打印平台，3D打印平台的上方与Z轴滑块连接，Z轴滑块中安装有Z轴光轴；

第一超声清洗工位上安装有第一清洗烘干装置，及其两侧的第一清洗料盒；

激光刻蚀工位包括激光刻蚀系统X轴电机、激光器、激光刻蚀系统Y’轴电机、激光刻蚀系统X轴同步带、激光刻蚀系统Y轴同步带，激光刻蚀系统X轴电机上安装有激光刻蚀系统X轴同步带，激光刻蚀系统Y’轴电机上安装有激光刻蚀系统Y轴同步带，激光器安装在激光刻蚀系统X轴同步带和激光刻蚀系统Y轴同步带带动的光杆上。