[发明专利]一种多材料激光诱导转移3D打印方法及装置

说明书

本发明涉及3D打印的技术领域，更具体地，涉及一种多材料激光诱导转移3D打印方法及装置，包括以下步骤：激光器产生激光束，将激光束调整为水平偏振状态，后对激光束进行扩束准直；经准直的激光束经反射进入空间光调制器调制得到目标光光束形状；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；平行激光束中特定波长的激光经物镜再次聚焦用于加工，同时，CCD视觉系统实时监测加工过程。本发明的多材料激光诱导转移3D打印方法及装置，通过空间光调制器对激光光束整形并结合激光诱导转移技术，实现对任意形状、多材料的3D微结构的制备，扩大了激光诱导向前转移技术的适用范围。

技术领域

本发明涉及3D打印的技术领域，更具体地，涉及一种多材料激光诱导转移3D打印方法及装置。

背景技术

目前，在精密印刷领域主要采用的是光刻印刷、丝网印刷和喷墨打印技术。光刻印刷虽然精度高，适用于大批量生产，但是需要高精度的掩模版，小批量生产时成本高，且不能根据市场需求做出灵活调整；丝网印刷同样需要掩膜版，尺寸相对较大；喷墨打印可以通过移动喷嘴控制墨滴的准确位置来快速实现大面积复杂图案的直写加工，操作简单，成本低廉，但是由于喷嘴直径的限制，无法实现高精度的打印，也无法实现高粘度材料和固体材料的直写加工。

激光诱导向前转移技术(LIFT)是近年来发展起来的一种激光打印技术，具有适应性强、加工精度高、成本低廉、绿色环保、适用范围广等诸多优点。激光诱导向前转移相比光刻印刷和丝网印刷，无需制备掩模版，同时可以节约材料降低污染；相比喷墨打印，可以扩大可选用的材料范围，并能实现微米量级的加工精度，同时不会由于喷嘴的堵塞而影响实际的使用。现有的激光诱导向前转移技术已经实现了如金、银、铜等不同材料的加工，制备出线宽在5μm左右的直线，但是目前研究主要集中在如何保证单一材料打印连续图案时的均匀性，没有考虑到多材料的打印，从而限制了激光诱导向前转移技术的推广应用。

中国专利CN110666169A公开了一种多材料激光诱导向前转移3D打印装置及方法，3D打印装置包括计算机控制系统、激光器、扩束器、光阑、CCD相机、二向色镜、聚焦透镜、Z轴竖直移动平台、底座，W轴竖直移动平台、C轴旋转平台、UV轴中空水平移动平台、材料基片、接收基片、空气吸盘和XY轴水平移动平台多个材料基片可以同时安装在UV轴中空水平移动平台上，随着XY轴水平移动平台和UV轴中空水平移动平台的运动可以实现多材料的二维打印，随后改变激光参数进行固化烧结，一层打印完成后重复之前的打印和固化操作。上述方案虽可实现多材料的3D打印，但是无法适用于多种不同形状的3D微结构的制备。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种多材料激光诱导转移3D打印方法及装置，可以实现任意形状、多种材料的3D打印，扩大了激光诱导向前转移技术的适用范围。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种多材料激光诱导转移3D打印方法，包括以下步骤：

S10.激光器产生激光束，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再次聚焦用于加工，同时，CCD视觉系统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旋转至激光聚焦光斑下方；