[发明专利]一种液态金属微尺度4D打印机

说明书

本发明涉及智能制造技术领域，具体而言，涉及一种液态金属微尺度4D打印机。包括打印平台、移动结构、旋转结构以及喷射结构；喷射结构设置在移动结构上，移动结构设置在打印平台上且用于带动喷射结构沿前后方向、左右方向和/或竖直方向作直线运动；喷射结构用于设置打印材料且用于将打印材料喷射到旋转结构上。本发明在打印中使用打印材料在旋转结构上旋转叠加的方式形成产品，便于形成螺旋等结构，由此可以较为容易地打印出复杂结构的产品。打印弧形结构时，仅需要通过旋转结构带动产品转动以调整产品与喷射结构的位置，相对XYZ三轴直线运动以调整喷射结构相对产品的位置，可以节省打印时间和能源，并且提高打印分辨率至10μm。

技术领域

本发明涉及智能制造技术领域，具体而言，涉及一种液态金属微尺度4D打印机。

背景技术

随着科技的进步与人类需求的提高，将柔性电子器件应用于航空航天、生物医疗、汽车、微电子等领域成为研究热点。液态金属因具有高导电性、高导热性、高流变性、低粘性等优异的性能，使其成为制造柔性电子器件的首选材料。但由于液态金属的表面张力高，难以直接成型，针对此限制衍生了一系列方法，例如丝网印刷、喷墨打印、微通道掩膜等，然而以上方法仅能制得几何形状比较简单的图案，并且制备工艺复杂，难以满足未来科技的发展需求。因此有研究人员将液态金属与3D打印技术相结合，改善以上缺陷。

然而，现有技术中的3D打印机仅有XYZ三轴，打印方式单一、打印速度低、打印几何形状少，仅能同时打印单种材料或者打印的多种材料无法实现交联，并且最重要的是仍然难以克服液态金属表面张力高的缺陷，无法打印出结构复杂的液态金属制品；同时，目前市场上的3D打印和4D打印技术分辨率低，其发展还不完善，其打印液态金属制品的精度(包括尺寸精度、形状精度和表面粗糙度)、物理性能(如强度、刚度、耐疲劳性等)及化学性能等大多不能满足实际工程的使用要求，从而其应用将大打折扣，难以满足未来科研与市场对液态金属制品严苛的需求。

因此急需一种技术，使液态金属与其他材料进行交联打印，来应对液态金属表面张力高的缺陷，实现柔性电子功能器件的快速成型，使得目标终端装备的全程自动制造与组装成为可能为现代电子工业的发展提供变革性途径；急需一种技术突破传统的液态金属3D打印技术，将为满足航空航天、生物医疗、微电子等领域的重大需求，推动液态金属3D打印最终从小众走向大众，乃至实现液态金属4D打印，为实现产业的爆发提供充足动力和物质基础。

发明内容

本发明解决的问题是如何打印结构复杂、分辨率高的液态金属制品。

为解决上述问题，本发明提供一种液态金属微尺度4D打印机，包括打印平台、移动结构、旋转结构以及喷射结构；

所述喷射结构设置在所述移动结构上，所述移动结构设置在所述打印平台上且用于带动所述喷射结构沿前后方向、左右方向和/或竖直方向作直线运动；

所述喷射结构用于设置打印材料且用于将打印材料喷射到所述旋转结构上，所述旋转结构用于接受所述打印材料并带动所述打印材料转动，所述打印材料不断在所述旋转结构上进行叠加并直至形成产品。

可选地，所述旋转结构包括设置在所述打印平台上的转轴支架、设置在所述转轴支架上的旋转轴伺服电机以及与所述旋转轴伺服电机传动连接的转管，所述转管设置为沿水平方向分布的长条状结构且位于所述喷射结构的喷射范围内，所述旋转轴伺服电机用于带动所述转管沿自身轴线方向转动，所述打印材料不断在所述转管的周壁上进行叠加并直至形成产品。

可选地，所述旋转结构还包括设置于所述旋转轴伺服电机和所述转管之间的减速机。

可选地，所述旋转结构还包括设置在所述减速机的传动轴上的三爪卡盘，所述转管可拆卸地安装在所述三爪卡盘上。