一种液态金属打印装置的制作方法

本实用新型涉及金属打印技术领域，具体涉及一种液态金属打印装置。

背景技术：

集成电路印刷技术是一种广泛应用于消费电子，工业生产，电气设备以及医疗监护等领域的技术。现有电路印刷技术的基本原理是使用可注射的导电材料，通过打印的方式在基底上形成功能电路。目前，与其他导电墨水相比，由于液态金属兼具金属性质与流体性质，液态金属墨水是一种非常好的导电墨水。

目前，液态金属打印机是通过上下敲击式进墨、旋转及平动输运、转印乃至压印黏附到基底等复合过程在内的流体输运方式控制液态金属墨水释放在基底上。

但上述液态金属打印机在实际运行中存在以下缺陷：由于其装置结构类似于3D打印机或平面雕刻机，在所需打印的表面为曲面时则会遇到困难。同时在打印过程中，打印基底必须在液态金属打印机内部才能进行打印，一方面使得液态金属打印机本身结构空间变大；另一方面，如果需要在已有物体的表面进行打印，且已有物体的体积较大，造成物体无法放置于液态金属打印机的内部进行打印。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种液态金属打印装置，以解决现有液态金属打印机无法在曲面与体积较大的物体表面进行打印的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种液态金属打印装置，包括打印头、机械臂、供墨机构、交互单元与控制单元，所述打印头设于所述机械臂上，所述机械臂用于带动所述打印头运动，所述供墨机构与所述打印头连接，用于向所述打印头输送液态金属墨水，所述打印头用于将所述液态金属墨水喷涂在打印基底上，所述交互单元用于输入打印图案与位置信息，所述打印头、供墨机构、机械臂和交互单元分别与所述控制单元连接，所述控制单元根据所述交互单元的输入信息控制所述打印头、供墨机构与机械臂，实现在所述打印基底上打印图案。

其中，还包括监测单元，所述监测单元用于监测所述打印头所处的环境温湿度、打印头高度与打印头压力，所述监测单元与所述控制单元连接，所述控制单元根据所述监测单元的反馈信息控制所述打印头、供墨机构与机械臂。

其中，所述监测单元还用于采集所述打印基底上已打印的图案信息及标记点。

其中，所述供墨机构包括储墨盒、送墨泵、电磁阀与加热件，所述储墨盒用于存储所述液态金属墨水，并与所述打印头通过管路连接，所述送墨泵与电磁阀设于所述管路上，所述加热件用于加热所述储墨盒与管路中的液态金属墨水，所述送墨泵、电磁阀和加热件分别与控制单元连接。

其中，所述送墨泵为电磁泵、真空气泵或压电隔膜泵。

其中，所述打印头为滚珠式结构。

其中，所述机械臂为多轴刚体机械臂或柔性机械臂。

其中，所述交互单元与所述控制单元无线连接。

(三)有益效果

本实用新型提供一种液态金属打印装置。

控制单元根据交互单元输入位置信息，通过控制机械臂带动设于机械臂末端的打印头运动，使打印头移动到打印基底上方的相应位置；通过供墨机构向打印头输送液态金属墨水，打印头将液态金属墨水喷涂在打印基底上。根据交互单元输入打印图案，调整机械臂的运行轨迹，使液态金属墨水在打印基底上形成图案。本实用新型实现了在立体空间中曲面或其他三维表面上的打印，且不受被打印物体体积的限制，直接在物体表面放置机械臂进行打印；解决了现有液态金属打印机无法在曲面与已有物体的表面进行打印的问题。

附图说明

图1为本实用新型一种液态金属打印装置的结构示意图；

图2为本实用新型一种液态金属打印装置的结构示意图；

图3为本实用新型一种液态金属打印装置的结构示意图；

附图标记说明

1-机械臂；2-供墨机构；3-柔性管路；4-打印头；5-液态金属墨水；6-打印基底；7-交互单元；8-控制单元；9-监测单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

如图1、图2所示，为本实用新型一种液态金属打印装置，包括打印头4、机械臂1、供墨机构2、交互单元7与控制单元8。

打印头4设于机械臂1的末端。打印头4与机械臂1分别与控制单元8连接。控制单元8控制机械臂1的运行轨迹，进而带动打印头4移动。

供墨机构2与打印头4连接，用于向打印头4输送液态金属墨水5。其中，供墨机构2包括储墨盒、送墨泵、电磁阀与加热件。储墨盒中存储有液态金属墨水5。储墨盒通过柔性管路3与打印头4连接。柔性管路3上设有送墨泵与电磁阀。加热件设于储墨盒和柔性管路3的外侧。送墨泵、电磁阀与加热件分别与控制单元8连接。控制通过控制送墨泵与电磁阀的开闭，控制液态金属墨水的输送，控制加热件的开启，加热储墨盒与柔性管路3中的液态金属墨水，确保液态金属墨水的流动性。

交互单元7与控制单元8通过WIFI模块无线连接，具有输入、显示等界面。工作人员可以在输入界面输入打印图案，并在打印基底的表面模型上输入图案打印的位置信息。

其中，机械臂1为多轴刚体机械臂，通过不同自由度数的机械臂的选取，可以实现在不同平面或曲面上的液态金属材料打印，或在空间三维结构上的液态金属材料打印。打印头4为滚珠式结构或非接触式结构，通过挤压滚珠或高压气体使液态金属墨水5喷涂在打印基底6上，形成液态金属电路结构或图案。送墨泵为电磁泵、真空气泵或压电隔膜泵。

下面通过具体的打印过程，进一步详细的描述。

工作人员在交互单元7中输入需要打印的图案与位置信息；控制单元8根据交互单元7输入的位置信息，控制机械臂1的运行，械臂1带动打印头4运动，使打印头4移动到打印基底6上方的相应位置；控制单元8控制加热件开启，对储墨盒与柔性管路3中的液态金属墨水进行加热；开启电磁阀与送墨泵，使液态金属墨水5输送到打印头4；控制单元8开启打印头4，使液态金属墨水5喷涂在打印基底6上；机械臂1根据控制单元8的控制指令调整运行轨迹，带动打印头使液态金属墨水5在打印基底6上形成图案。

本实施例提供一种液态金属打印装置，控制单元根据交互单元输入位置信息，通过控制机械臂带动设于机械臂末端的打印头运动，使打印头移动到打印基底上方的相应位置；通过控制加热件、电磁阀与送墨泵的开启，使液态金属墨水输送到打印头；控制打印头开启，使液态金属墨水喷涂在打印基底上；根据交互单元输入打印图案，调整机械臂的运行轨迹，使液态金属墨水在打印基底上形成图案；本装置实现了在立体空间中不同平面或曲面上的打印，且不受被打印物体体积的限制，解决了现有液态金属打印机无法在曲面与已有物体的表面进行打印的问题。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，为了描述的简要，在本实施例的描述过程中，不再描述与实施例1相同的技术特征，仅说明本实施例与实施例1不同之处：

如图3所示，为本实用新型提供的一种液态金属打印装置。本实施例中机械臂1为柔性机械臂，通过将气体或液体充入柔性机械臂的弹性腔室中进行驱动，实现无限自由度且能够在受到外力作用时产生形变。所述打印头上设有与控制单8连接监测单元9。监测单元9包括温湿度传感器、高度传感器、压力传感器与图像采集器。

温度传感器用于监测打印头4所处的环境温度与湿度；高度传感器用于检测打印头4所处的高度；压力传感器用于检测打印头压力；图像采集器用于采集打印基底6上已打印的图案信息及标记点。控制单元8根据监测单元9的反馈信息控制所述打印头4、送墨泵与机械臂1的运行。

下面通过具体的反馈过程，进一步详细清楚的描述。

在图案打印过程中，控制单元8根据打印头4所处的环境温度与湿度，调整打印头4的喷墨速度，使喷涂在打印基底6上的液态金属墨水5更好的凝固成型；根据打印头4所处的高度，控制液态金属墨水5的泵送压力和流速，避免造成泵送压力不足，打印头4不喷墨的情况；根据打印头压力控制机械臂1的运行，使打印头4与打印基底6保持固定的距离或稳定的接触，从而保持良好的打印效果；根据打印基底6上已打印的图案信息及标记点，控制机械臂1运行，调整打印头4的位置，形成完整的图形。

本实施例提供一种液态金属打印装置，通过设置监测单元监测打印头所处的环境温湿度、打印头高度、打印头压力与已打印的图案信息；控制单元根据监测单元的监测信息，能够及时的对图案打印参数进行调整，使打印基地上的图案完整规范。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。