[发明专利]一种多材料激光诱导转移3D打印方法及装置

权利要求书

1.一种多材料激光诱导转移3D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10.激光器(3)产生激光束，将激光束调整为水平偏振状态，后对激光束进行扩束准直；

S20.经准直的激光束经反射进入空间光调制器(8)调制得到目标光光束形状；

S30.对调整好的激光束进行收拢聚焦，使得激光束发散角度变小，并对收拢的激光束进行再次准直得到平行激光束；

S40.平行激光束中特定波长的激光经物镜(96)再次聚焦用于加工，同时，CCD视觉系统(1)实时观察激光聚焦光斑、并实时监测加工过程；

步骤S40中，按以下步骤进行加工：

S41.获取待加工材料种类及材料厚度，并根据材料种类和材料厚度设置激光参数；

S42.控制所需材料和所需厚度的靶材层结构(23)旋转至激光聚焦光斑下方；

S43.激光聚焦光斑透过透明约束层结构(22)聚焦于靶材层结构(23)，与目标光光束形状一致的靶材转移并沉积在接收基底(24)上制备3D结构。

2.根据权利要求1所述的多材料激光诱导转移3D打印方法，其特征在于，步骤S20中：基于目标图形设计几何掩膜，并将几何掩膜加载到空间光调制器(8)；当经准直的光束入射到空间光调制器(8)时，衍射零级光被滤除得到与目标图像一致的目标光光束。

3.根据权利要求1所述的多材料激光诱导转移3D打印方法，其特征在于，步骤S40中，加工时，物镜(96)与靶材层之间的间距调整至与物镜(96)的焦距相等。

4.根据权利要求1所述的多材料激光诱导转移3D打印方法，其特征在于，步骤S42中，靶材层结构(23)为通过磁控溅射或电子束蒸发镀方法制备于透明约束层结构的固体靶材膜，或为通过刮涂或者旋涂的方法制备于透明约束层结构的液体靶材膜。

5.根据权利要求4所述的多材料激光诱导转移3D打印方法，其特征在于，若干透明约束层结构均匀环绕于旋转轴(26)安装，旋转轴(26)转动将所需材料和所需厚度的靶材层转动至激光聚焦光斑下方。

6.根据权利要求4所述的多材料激光诱导转移3D打印方法，其特征在于，步骤S42中，所述透明约束层结构为石英玻璃，所述接收基底(24)为柔性基底或固态基底，所述柔性基底选自聚酰亚胺、PDMS中的一种，所述固态基底选自玻璃、玻纤板、陶瓷中的一种。

7.一种多材料激光诱导转移3D打印装置，其特征在于，包括计算机控制系统(10)、CCD视觉系统(1)、转移模块(2)以及顺序设置的激光器(3)、衰减器(4)、1/2波片(5)、扩束镜(6)、第一反射镜(7)、空间光调制器(8)、光路调节模块(9)：所述激光器(3)产生激光束，所述激光束经衰减器(4)、1/2波片(5)将激光束调整为水平偏振状态，后激光束入射至扩束镜(6)中进行扩束准直；经准直的激光束经第一反射镜(7)反射后进入空间光调制器(8)调制得到目标光光束形状，目标光光束经光路调节模块(9)经聚焦、准直、再聚焦后用于加工；所述CCD视觉系统(1)连接于计算机控制系统(10)，用于观察加工用激光聚焦光斑，实时监测加工过程；

所述转移模块(2)包括三维移动平台(21)、透明约束层结构(22)、靶材层结构(23)、接收基底(24)及二维移动平台(25)，所述旋转轴(26)装于三维移动平台(21)，透明约束层结构(22)卡装于旋转轴(26)，靶材层结构(23)贴设于透明约束层结构(22)下方，所述接收基底(24)位于靶材层结构(23)下方，所述接收基底(24)安装于二维移动平台(25)，透明约束层结构(22)、靶材层结构(23)、接收基底(24)数量相等且一一对应，靶材层结构(23)可为材料不同、厚度不同的多组，所述二维移动平台(25)、三维移动平台(21)均连接于计算机控制系统(10)。