[发明专利]一种应用于高熔点材料的激光熔体静电直写装置及方法

权利要求书

1.一种应用于高熔点材料的激光熔体静电直写装置，其特征在于：包括三维接收平台、材料输送系统、激光分束加热系统、高压静电发生系统和温度控制系统；其中，

所述三维接收平台包括三维运动平台和固定连接在所述三维运动平台上方的接收板，所述三维运动平台在X、Y与Z方向移动，根据制品要求调控接收板在三个方向的运动，从而形成三维制品；

所述材料输送系统包括静电纺丝材料和喂料单元，所述喂料单元将静电纺丝材料向下输送，所述静电纺丝材料包括中空物料管和石墨碳棒，其中石墨碳棒位于所述中空物料管中，所述石墨碳棒下端呈锥台尖端状，所述中空物料管下端熔融后附着于所述石墨碳棒锥台尖端上；

所述激光分束加热系统包括激光发射器、分束反射装置和激光接收器，所述激光发射器发射的激光经过分束反射装置分为两束，一束用于熔融静电纺丝材料下端，一束防止纺丝射流达到接收板前固化，所述激光接收器用于接收所述激光发生器发射的激光；

所述高压静电发生系统用于在所述材料下端与三维运动平台间形成高压静电场；

所述温度控制系统用于调节纺丝纤维的固化过程。

2.根据权利要求1所述的一种应用于高熔点材料的激光熔体静电直写装置，其特征在于：所述喂料单元包括喂料辊和动力系统，所述动力系统用于驱动喂料辊，喂料辊设置在中空物料管两侧，根据纺丝速率调节其进给速度输送中空物料管向下运动。

3.根据权利要求1所述的一种应用于高熔点的激光熔体静电直写装置其特征在于：所述分束反射装置包括准直透镜、扩束镜、分束镜、反射镜，所述激光发射器设于所述静电纺丝材料底部一侧，激光接收器设于所述静电纺丝材料底部另一侧，激光发射器与所述熔体静电纺丝材料之间设置分束镜，反射镜设置在所述分束镜下端，所述激光发射器发射的激光经过所述分束镜后分为两束，一束沿原路作用于熔融熔体静电纺丝材料后被所述激光接收器接收，另一束作用于所述反射镜后依次经过扩束镜和准直透镜作用于纺丝射流后被所述激光接收器接收。

4.根据权利要求1所述的一种应用于高熔点材料的激光熔体静电直写装置，其特征在于：所述高压静电发生系统包括高压静电发生器和接地电极，所述高压静电发生器连接在所述石墨碳棒上端，所述三维运动平台直接或间接连接接地电极。

5.根据权利要求1所述的一种应用于高熔点材料的激光熔体静电直写装置，其特征在于：所述温度控制系统包括内置于所述接收板内的加热棒，所述温度控制器连接所述加热棒调节所述加热棒温度从而调节纺丝纤维的固化过程。

6.根据权利要求1所述的一种应用于高熔点材料的 激光熔体静电直写装置，其特征在于：接收板与三维运动平台间安装有隔热板用于保护所述三维运动平台。

7.根据权利要求1所述的一种应用于高熔点材料的 激光熔体静电直写装置，其特征在于：所述激光发射器为二氧化碳激光器。

8.一种根据权利要求1-7任一项所述的一种应用于高熔点材料的激光熔体静电直写装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将中空物料管安装至与石墨碳棒下端锥台尖端平齐；

S2.启动激光发射器，根据中空物料管熔融纺丝温度要求，调节激光发射器功率；

S3.基于中空物料管熔融速率，调整喂料辊喂料速率；

S4.待石墨碳棒锥台尖端上均匀覆盖熔体后，启动高压静电发生器，并调节纺丝电压，直至熔体在高压静电场的作用下形成射流；基于纺丝射流固化要求调节接收板的温控控制器至合适温度；

S5.根据制品模型启动预设的三维运动平台运动模式，开始制品打印程序；

S6.经过一段时间，待制品成型，依次关闭高压静电发生器、喂料辊及二氧化碳激光器，然后取出制品，完成高精度高熔点制品的激光熔体静电直写。