申请/专利权人：吉林大学

申请日：2024-05-07

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN118219550A

主分类号：B29C64/112

分类号：B29C64/112;B29C64/20;B29C64/393;B29C64/295;B29C64/307;B29C64/264;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/20;B33Y40/00;B33Y50/02;B29C35/02;B29C35/08;B33Y70/10

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.21#公开

摘要：本发明涉及多材料增材制造领域，特别是基于DLP的体素化异质结构3D打印装置及方法。该方法是利用介电湿润原理，通过数字微流控实现液滴材料的移动、混合和分裂，将液滴按照预定义程序转移至对应的体素位置，实现对不同材料的精确控制，再通过逐层累计和固化处理，获得体素化异质结构三维制件。本发明为实现异质结构的打印提供了一种新的方法。

主权项：1.基于DLP的体素化异质结构3D打印装置，其特征在于：包括：数字化液滴操控平台1：其可以通过输液管道12泵送多材料体系，实现多材料体系的供应和液滴的操纵，将液滴定时、定量的移动到指定位置，此外该平台还具备液滴分裂和合并的功能，从而在平台上获得体素化的液滴图案；光固化系统2：其作为可选模块，可用于需光照固化的材料体系，如固化光敏树脂材料体系；可加热移送平台3：其传送装置可通过编程控制，且其下表面内含周期性排列的亲水单元，各亲水单元间隙部分为疏水区，依靠该图案化的亲疏水设计，通过设计和编程，能够实现将数字化液滴操控平台1上体素化液滴或半固化材料在保证原有形状及成分的条件下转移到移送平台下表面，该平台具有集成温度控制程序，用于启动和监控移送平台的加热功能，精确控制热固树脂材料的加热固化过程；超声平台4：其内含超声控制程序，通过超声处理可将单层体素化材料脱离可加热移送平台3，超声平台4完整接收可加热移送平台3传送的体素化液滴或半固化材料，并在此平台上进行材料的逐层累积，完成体素化异质结构的增材制造打印，该平台同样具有集成温度控制程序，可对热固制件进行加热固化；控制系统5：其内含主控制程序，用于协调和控制数字化液滴操控平台1、光固化系统2、加热移送平台的空间运动、工艺时序和参数设计；确保程序能够精确调控各个平台的位置、速度和运动轨迹，以及各平台的工艺参数，如液滴操控的时间间隔、光固化系统2的光照时间、移送平台的加热温度，以保证体素化异质材料的准确制备；所述数字化液滴操纵平台1，包括：液体供应泵11：数字化液滴操纵平台1内含多个液体供应泵11，供应泵用于多材料体系的供应，可将液态材料A、材料B、材料C、材料D通过输液管道12送至数字化液滴操控平台1的储液区13；输液管道12：其用于将液体供应泵11内液态材料输送至数字化操纵平台的储液区13；储液区13：其用于暂时储存由液体供应泵11供应的液态材料，之后通过操纵区14驱动电极的时序控制，将液态材料运输到指定位置；操纵区14:其是由疏水层、介电层及多边形电极阵列排列组成的驱动电极，用于将储液区13的液态材料按照指定路径移送至预计位置，完成微液滴的产生、输送、分裂和合并多功能特性；所述数字化液滴操纵平台1的操纵区14由疏水层、介电层及多边形电极阵列排列组成；所述疏水层为聚四氟乙烯PTFE或聚氟乙烯PVDF，厚度为50-900nm，其可以赋予液滴较大的初始接触角，驱动电极通电时，液滴产生足够大的接触角使得液滴移动；所述介电层材料为SiO2、Si3N4、Al2O3、PDMS、SU-8光刻胶及聚对二甲苯，其厚度为5-70μm，其既能用于保护驱动电极，又能优化液体控制效果，根据介电润湿理论，随着驱动电压增大，液滴与表面的接触面积随之减小，有效降低了界面的摩擦力，提高液滴移动速度；所述驱动电极的单元结构边长为0.5-1.5mm，根据特定需要可以设计成多边形，例如三角形、四边形、五边形及六边形，驱动电极边缘锯齿为等腰三角形，锯齿宽度及高度为30-200μm，间距为0-100μm，用以增进液滴驱动性能；进一步，所述超声平台4的超声频率20-100KHz。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 吉林大学 基于DLP的体素化异质结构3D打印装置及方法

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