[发明专利]一种基于下置式光固化成形技术的多工位切换系统及光固化成型加工方法

说明书

本发明公开了一种基于下置式面曝光光固化成形技术的多工位切换系统及光固化成型加工方法，包括上层的成形层、中层的多液槽层和下层的多工位层，其中，成形层用于上下升降并通过旋转切换至不同工位，多液槽层用于放置不同种类的液态高分子材料，多工位层用于根据需求对成形件进行不同功能的加工。本发明可实现多材料三维打印，并根据实际需求对成形件进行优化改性，旋转工位结构的采用，结构简单，有效节约了空间，降低成本，整个系统更加紧凑，在医疗与精密电子电器领域有着良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及三维打印技术，具体地说是一种基于下置式光固化成形技术的多工位切换系统及光固化成型加工方法。

背景技术

各类可穿戴医疗器材在健康监测、疾病诊断、病患监护与疾病康复等领域，有着大量的潜在应用和广阔的市场需求。随着人类对材料科学认识的提高，未来新一代关键材料及其制备加工技术需要具有复合化(复合材料)、功能化(多功能材料)、智能化(与感知、反应相结合)和生态环境友好化(可再生资源利用、绿色)等性能，进而满足对可穿戴医疗器械的要求。

近年来，一些研究工作基于仿生理念，由人体皮肤的特性所启发，提出了以高分子材料为核心，发展具有弹性的电子材料和器件研究方向，从而改善器件与人体的贴合能力和测量精度，用于发展新一代的可穿戴传感器件与设备。由于大量采用液态高分子材料，与传统微加工技术无法兼容，大大增加了制备这类器件的技术难度，三维打印技术则可实现医疗器件与材料的宏观一体化制造，并利用微观结构调控材料机械性能，从而满足贴身穿戴的需求。同时，三维打印技术还提供了一种建模、加工、测试至优化的闭环研究模式，通过反复迭代而改进结构设计，将提高所加工医疗器材的穿戴舒适性和可靠性，大大提高研发效率。但是传统的三维打印技术多适用于单材料，且针对柔性材料的三维打印技术应用较少，因此需要一种新型的多材料柔性高分子材料三维打印技术。

发明内容

发明目的：本发明的一个目的是提供一种基于下置式光固化成形技术的多工位切换系统，解决了常规光固化成形只能成形一种材料且成形部件功能单一的问题，本发明系统高效地利用了成形空间，节约面积，降低成本，整个系统结构紧凑。

本发明的另一个目的是提供一种采用上述多工位切换系统的光固化成型加工方法。

技术方案：本发明的一种基于下置式面曝光光固化成形技术的多工位切换系统，包括上层的成形层、中层的多液槽层和下层的多工位层，成形层、多液槽层和多工位层通过机械部件连接呈上中下阶梯配置，其中，成形层用于上下升降并通过旋转切换至不同工位，多液槽层用于放置不同种类的液态高分子材料，多工位层用于根据需求对成形件进行不同功能的加工。

优选的，多工位切换系统光源位于液槽下方，成形层为下置式工作台，实现已成形部分的上下移动和旋转。

优选的，多液槽层包括多个液槽，每个液槽内盛放不同种类的液态光固化材料，通过工位的旋转切换液槽从而完成不同材料的光固化成形。

优选的，多液槽层光固化材料为添加陶瓷、金属颗粒或纤维作为强化相的液态高分子材料，强化相添加比例不超过15％。

优选的，多工位层包括光固化成形工位、清洗工位、烘干工位和材料复合工位，各个工位位于同一水平面，且呈环形放置，通过工位旋转完成工位切换，光固化成形工位用于实现部件成形，清洗工位用于对已成形部分进行清洗，烘干工位用于对已成形部分进行干燥，材料复合工位用于实现功能器件嵌入和金属材料拼接。

优选的，光固化成形工位采用微聚焦透镜偏移曝光技术，成形精度0.036mm，成形效率1×106mm3/h，光源为紫外光。

优选的，清洗工位采用超声清洗，清洗时间10-15s；烘干工位采用热风烘干，温度20-30。℃

本发明的一种采用所述多工位切换系统的光固化成型加工方法，包括以下步骤：