[发明专利]一种面向微小结构件的精密制造工艺方法

说明书

本发明提出一种面向微小结构件的精密制造工艺方法，属于快速成型技术领域。所述一种面向微小结构件的精密制造工艺方法包括微结构刻划工序、试件模板制备工序、模板预处理工序、模板镀脱模剂工序、成型材料配置工序、压电微喷工序、微滴沉积成型工序和脱模工序。该微小结构件的精密制造工艺具有操作方便、价格低廉且设备使用和维护成本低、成型速度快、成型分辨率高、工作噪音低及满足多种材料喷射成型要求的优点，在生物医疗、航空航天、材料、化学以及微电子器件等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于快速成型技术领域，特别是涉及一种面向微小结构件的精密制造工艺方法。

背景技术

快速成型技术是基于“离散/堆积”思想的“增长型”制造方法，通常借助计算机、激光、微喷射、精密传动和数控等现代手段，集成计算机辅助设计和计算机辅助制造于一体，根据在计算机上设计的三维数据模型，能在很短时间内直接制造产品或者试样。快速成型技术的是一种全新的制造理念，即加法式增材制造。与传统减法式去除材料加工的方式相比，加法式增材制造方式加工精度高、材料利用率高并且能够制造任意复杂形状零件，具有明显的优势。采用快速成型技术，整个加工过程中只需要快速成型设备，摆脱了传统加工方法对多种加工工具、工装和模具的依赖，加工工艺简化，加工速度也明显提高。

目前，快速成型技术主要包括光固化快速成型、分层实体制造法、选择性激光烧结、熔融沉积成型、压电喷射成型。相比于光固化快速成型、分层实体制造法、选择性激光烧结以及熔融沉积成型等技术存在的加工成本高、污染环境、材料耗损大、表面质量较差及成型对象受限等技术问题，压电喷射成型技术具有成型速度较快、成型分辨率高、材料适用范围广以及无污染、无噪音等优点，已经在快速成型技术领域得到了更为广泛的应用。

对此，基于压电微喷成型技术，提出一种面向微小结构件的精密制造工艺，以满足快速成型技术等相关领域对微小结构制造的需求，显得尤为迫切和需要。在生物医疗、航空航天、材料、化学以及微电子器件等领域具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明目的是为了解决传统光固化快速成型、分层实体制造法、选择性激光烧结及熔融沉积成型等存在的加工成本高、污染环境、材料耗损大、表面质量较差及成型对象受限等技术问题，同时为满足生物医疗、航空航天、材料化学以及微电子器件等领域对微小结构制造的技术需求，提出了一种面向微小结构件的精密制造工艺方法。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种面向微小结构件的精密制造工艺方法，所述方法包括前处理工序、成型固化工序和后处理工序；所述前处理工序包括微结构刻划工序、试件模板制备工序、模板预处理工序、模板镀脱模剂工序和成型材料配置工序；所述成型固化工序包括压电微喷工序和微滴沉积成型工序；所述后处理工序包括脱模工序。

进一步地，所述微结构刻划工序是通过多自由度调资机构1-1、连接组件1-2和金刚石刻头1-3实现的；所述多自由度调资机构1-1与连接组件1-2固定连接，所述连接组件1-2和金刚石刻头1-3固定连接；所述多自由度调资机构1-1能够实现XY平面内的任意轨迹运动，使得多自由度调资机构1-1能够在XY平面内调控金刚石刻头1-3在试件模板上刻划运动轨迹的形状，并确定金刚石刻头1-3在试件模板上刻划轨迹的尺寸；所述多自由度调资机构1-1能够实现沿Z轴的平动，使得多自由度调资机构1-1能够在Z轴方向上调控金刚石刻头1-3在试件模板表面的刻划深度；通过多自由度调资机构1-1与金刚石刻头1-3结合能够在试件模板上实现任意形状和结构尺寸的微结构刻划。

进一步地，所述试件模板制备工序是基于微结构刻划工序完成的，试件模板上的微结构形状为圆柱体结构或棱柱体结构；试件模板上的微结构外围尺寸参数介于1μm～1mm之间。

进一步地，所述模板预处理工序包括试件模板清洗和试件模板干燥；

所述试件模板清洗采用酒精或丙酮对试件模板进行手动清洗，或采用超声波对试件模板进行清洗；