CN103481672B - 电解刻蚀电镀堆积3d打印机 - Google Patents

电解刻蚀电镀堆积3d打印机 Download PDF

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一种3D打印机，其特征是，包括X轴轨道架（1）,Z轴轨道架（2）,Y轴轨道架（3）,万向数控转向架（4），导电底板（5）,安装在万向数控转向架（4）上的同轴套管打印头（6）,与同轴套管打印头（6）外管相连的回流外软管（7）,与同轴套管打印头（6）内管相连的自流内软管（8）,装有电解液的储液槽（9）,金属电极块（10）,安装在回流外软管（7）末端回吸电解液到储液槽（9）的数控吸泵（11）。本发明的3D打印机金属电极块（10）、电解质溶液、导电底板（5）、直流电源构成电解装置，用电解质溶液电解在导电底板（5）析出金属镀层作为堆积打印材料，克服现有技术中的3D打印机打印效率低的不足，是一种堆积打印材料价格便宜、刻蚀和堆积方法简易且打印速度快的电解刻蚀电镀堆积3D打印机。

Description

电解刻蚀电镀堆积3D打印机
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其是涉及一种电解刻蚀电镀堆积3D打印机。
背景技术
3D打印机，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物，是通过逐层堆积的方式来构造物体的技术。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，意味着这项技术正在普及。
3D打印机堆叠薄层的形式有多种多样。有些3D打印机使用“喷墨”的方式，使用打印机喷头将一层极薄的液态塑料物质喷涂在铸模托盘上，此涂层然后被置于紫外线下进行处理。有些使用一种叫做“熔积成型”的技术，整个流程是在喷头内熔化塑料，然后通过沉积塑料纤维的方式才形成薄层。还有一些系统使用粉末微粒作为打印介质。粉末微粒被喷撒在铸模托盘上形成一层极薄的粉末层，然后由喷出的液态粘合剂进行固化。它也可以使用一种叫做“激光烧结”的技术熔铸成指定形状。
通常的3D打印机堆积打印材料价格昂贵、凝固方法繁琐且打印速度很慢，当遇到包含孔洞及悬臂这样的复杂结构时，介质中就需要加入凝胶剂或其他物质以提供支撑或用来占据空间。这部分粉末不会被熔铸，最后只需用水或气流冲洗掉支撑物便可形成孔隙。如果要提高通常的3D打印机的打印效率，则需要将填充率参数的填充率降低，而填充率的降低则导致打印出来的物体的密度降低，强度差。
真正设计一个模型，特别是一个复杂的模型，需要大量的工程，结构方面的知识，需要精细的技巧，并根据具体情况进行调整。用塑料熔融打印来举例，如果在一个复杂部件内部没有设计合理的支撑，打印的结果很可能是会变形的。后期的工序也通常避免不了。事实上制作完成后还需要一些后续工艺：或打磨，或烧结，或组装，或切割，这些过程通常需要大量的手工工作。3D打印能做些小规模的饰品，艺术品是可以的，做逆向工程也可以的，但要谈到大规模工业生产，3D打印要取代传统的生产方式必须加以改进。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的3D打印机打印效率低的不足，提供了一种堆积打印材料价格便宜、刻蚀和堆积方法简易且打印速度快的电解刻蚀电镀堆积3D打印机。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种3D打印机，其特征是，包括X轴轨道架（1）,Z轴轨道架（2）,Y轴轨道架（3）,万向数控转向架（4），导电底板（5）,安装在万向数控转向架（4）上的同轴套管打印头（6）,与同轴套管打印头（6）外管相连的回流外软管（7）,与同轴套管打印头（6）内管相连的自流内软管（8）,装有电解液的储液槽（9）,金属电极块（10）,安装在回流外软管（7）末端回吸电解液到储液槽（9）的数控吸泵（11）。
导电底板（5）与直流电源负极连接作阴极,金属电极块（10）与直流电源正极连接作阳极,直流电源电路设置有由计算机控制的电源调节开关和电流换向装置，轴轨道架（1,2,3）和万向数控转向架（4）由计算机控制使同轴套管打印头（6）尖端与导电底板（5）良好接触。
同轴套管打印头（6）竖直部分的内管和外管壁间有间隙，内管由多根毛细管集成束从外管中部侧壁穿出与自流内软管（8）连通，同轴套管打印头（6）的外管与导电底板（5）接触部分安装有防漏硅胶圈垫。
同轴套管打印头（6）,回流外软管（7）,自流内软管（8）,储液槽（9）,数控吸泵（11）共同构成打印头组，3D打印机设置多组打印头组并自由切换同轴套管打印头（6）。
本发明的3D打印机金属电极块（10）、电解质溶液、导电底板（5）、直流电源构成电解装置，导电底板（5）与直流电源负极连接作阴极,金属电极块（10）与直流电源正极连接作阳极,电解液经自流内软管（8）进入同轴套管打印头（6）内管并在尖端与导电底板（5）接触，多余电解液经同轴套管打印头（6）外管及回流外软管（7）并安装在回流外软管（7）末端的数控吸泵（11）回吸电解液到储液槽（9），联通电源发生电解反应，金属电极块（10）发生氧化反应生成金属阳离子进入溶液，同轴套管打印头（6）与导电底板（5）接触部分的电解质溶液中金属阳离子发生还原反应生成金属单质镀在导电底板（5）接触部分并逐渐可控堆积。本发明的3D打印机用电解质溶液通过电解在导电底板（5）析出金属镀层作为堆积打印材料，利用金属镀层堆积打印物体的外壳，利用储液箱内电解质溶液对壳体内部进行填充，电解析出金属镀层填充可以打出其它的3D打印机设定填充率100%的实心物体，就可节省打印时间十几倍，打印物体大的甚至可以提高效率几十倍。
本发明的3D打印机的打印过程如下：
先通过计算机的建模软件为需要打印的物体建模，将建成的三维模型分割成若干层截面，并将截面信息存储于计算机中；
轴轨道架（1,2,3）和万向数控转向架（4）由计算机数控同轴套管打印头（6）与导电底板（5）良好接触。导电底板（5）与直流电源负极连接,金属电极块（10）与直流电源正极连接。储液槽（9）由计算机数控位置高低让适量电解质溶液经自流内软管（8）进入同轴套管打印头（6）内管并接触导电底板（5），多余电解质溶液经回流外软管（7）由数控吸泵（11）控制回流到储液槽（9）。同轴套管打印头（6）外管与导电底板（5）接触部分安装有防漏硅胶圈垫确保电解质溶液不外泄到外管以外的导电底板（5）上。万向数控转向架（4）可以控制同轴套管打印头（6）由竖直方向变成水平方向或其他方向，使电解镀层侧向可控延伸，实现悬臂堆积。
因此，本发明具有如下有益效果：（1）打印效率高；（2）并且在保证打印效率的同时，可保证所打印的物体密度高，不易损坏。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图2是本发明的同轴套管打印头的一种结构示意图。
图3是本发明的一种原理框图。
图中：X轴轨道架1,Z轴轨道架2,Y轴轨道架3,万向数控转向架4，导电底板5,同轴套管打印头6,回流外软管7,自流内软管8,储液槽9,金属电极块10,数控吸泵11。
具体实施方式
下面结合附图和打印铜方块字模具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1所示的实施例是一种3D打印机，包括轴轨道架（1,2,3）,万向数控转向架（4），金属铁导电底板（5）,安装在万向数控转向架（4）上的同轴套管打印头（6）,与同轴套管打印头（6）外管相连的回流外软管（7）,与同轴套管打印头（6）内管相连的自流内软管（8）,装有硫酸铜溶液的储液槽（9）,金属铜电极块（10）,安装在回流外软管（7）末端回吸电解液到储液槽（9）的数控吸泵（11）。
金属铁导电底板（5）与直流电源负极连接,金属铜电极块（10）与直流电源正极连接,轴轨道架（1,2,3）和万向数控转向架（4）由计算机数控同轴套管打印头（6）与导电底板（5）良好接触。
本实施例中采用硫酸铜溶液作电解质溶液。金属电极块（10）为纯铜。导电底板（5）为金属铁平板。
先通过计算机的建模软件为需要打印的物体建模，将建成的铜方块字模三维模型分割成若100层截面，每层0.2mm，并将截面信息存储于计算机中。
金属铜电极块（10）、硫酸铜溶液、金属铁导电底板（5）、直流电源构成电解装置，金属铁导电底板（5）与直流电源负极连接作阴极,金属铜电极块（10）与直流电源正极连接作阳极,电解液经自流内软管（8）进入同轴套管打印头（6）内管并在尖端与金属铁导电底板（5）接触，多余电解液经同轴套管打印头（6）外管及回流外软管（7）并安装在回流外软管（7）末端的数控吸泵（11）回吸电解液到储液槽（9），联通电源发生电解反应，金属铜电极块（10）发生氧化反应生成二价铜离子进入溶液，同轴套管打印头（6）与导电底板（5）接触部分的电解质溶液中二价铜发生还原反应生成金属铜单质镀在导电底板（5）接触部位并逐渐可控堆积。本发明的3D打印机用电解质溶液通过电解在导电底板（5）析出金属镀层作为堆积打印材料，利用金属镀层堆积打印物体的外壳，利用储液箱内电解质溶液对壳体内部进行填充，电解析出金属镀层填充可以打出其它的3D打印机设定填充率100%的实心物体，就可节省打印时间十几倍，打印物体大的甚至可以提高效率几十倍。
若将直流电源正负极换向，金属铁导电底板（5）与直流电源正极连接作阳极,金属铜电极块（10）与直流电源负极连接作阴极,导电底板（5）与同轴套管打印头（6）的电解质溶液接触部分发生氧化反应，单质铁失电子生成二价铁离子进入电解质溶液，金属铁导电底板（5）逐渐被刻蚀，可以实现刻蚀阴模制作。
应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种3D打印机，其特征是，包括X轴轨道架(1),Z轴轨道架(2),Y轴轨道架(3)，万向数控转向架(4)，导电底板(5)，安装在万向数控转向架(4)上的同轴套管打印头(6)，与同轴套管打印头(6)外管相连的回流外软管(7),与同轴套管打印头(6)内管相连的自流内软管(8),装有电解液的储液槽(9)，金属电极块(10)，安装在回流外软管(7)末端回吸电解液到储液槽(9)的数控吸泵(11)，同轴套管打印头(6)竖直部分的内管和外管壁间有间隙，电解液经自流内软管(8)进入同轴套管打印头内管并在打印头尖端与导电底板(5)接触，多余电解液经同轴套管打印头外管及回流外软管(7)，由数控吸泵(11)回吸到储液槽(9)。
2.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征是，导电底板(5)与直流电源负极连接，金属电极块(10)与直流电源正极连接，直流电源电路设置有由计算机控制的电源开关和电流换向装置，所述轨道架(1,2,3)和万向数控转向架(4)由计算机控制使同轴套管打印头(6)尖端与导电底板(5)良好接触。
3.根据权利要求2所述的3D打印机，其特征是，同轴套管打印头(6)竖直部分的内管和外管壁间有间隙，内管由多根毛细管集成束从外管中部侧壁穿出与自流内软管(8)连通，同轴套管打印头(6)的外管与导电底板(5)接触部分安装有防漏硅胶圈垫。
4.根据权利要求2所述的3D打印机，其特征是，同轴套管打印头(6)，回流外软管(7),自流内软管(8),储液槽(9)，数控吸泵(11)共同构成打印头组，数控吸泵(11)不断回吸使电解液经自流内软管(8)进入同轴套管打印头内管，并在打印头尖端与导电底板(5)保持流动性接触且不外溢，3D打印机设置多组打印头组并自由切换同轴套管打印头(6)。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104409683B (zh) * 2014-05-31 2016-09-07 福州大学 一种基于同轴3d打印技术制备并排阴阳极锂离子电池的方法
CN104178782B (zh) * 2014-08-22 2016-12-07 温州市工业科学研究院 电还原金属沉积点阵分布式阳极台柱
CN104260345B (zh) * 2014-09-09 2016-08-17 合肥西锐三维打印科技有限公司 一种3d打印机的传动机构
CN105798306B (zh) * 2014-12-31 2017-12-19 中国科学院理化技术研究所 一种3d金属打印系统及方法
CN105112965B (zh) * 2015-09-16 2017-08-08 上海圣匡机电科技有限公司 金属件快速成型用打印头、打印装置和打印方法
CN106191946B (zh) * 2016-08-08 2018-10-09 江苏大学 一种多电位吸液电沉积3d打印的装置和方法
CN106493357A (zh) * 2016-10-21 2017-03-15 广东五维科技有限公司 一种基于金属阳离子还原的3d打印方法
US11660819B2 (en) 2016-11-02 2023-05-30 R3 Printing, Inc. System and method for automated successive three-dimensional printing
US10710302B2 (en) 2016-11-02 2020-07-14 R3 Printing, Inc. System and method for automated successive three-dimensional printing
CN107059079B (zh) * 2017-06-12 2018-08-14 中国石油大学(华东) 一种上游泵送机械密封环的增材制造方法
CN108315773A (zh) * 2018-01-25 2018-07-24 郑州大学 一种精密3d打印金属微模具的方法及装置
DE102018207649A1 (de) * 2018-05-16 2019-11-21 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur elektrochemischen Bearbeitung von Komponenten einer Batteriezelle, Verfahren zum Betrieb derselben sowie deren Verwendung
CN110306219B (zh) * 2019-08-15 2021-03-16 四川长虹电器股份有限公司 一种基于电化学反应的金属3d打印机及其打印方法
CN111041529B (zh) * 2019-12-24 2021-12-07 厦门理工学院 一种电沉积3d打印装置
CN112522766B (zh) * 2020-11-11 2022-04-15 中山大学 一种抽吸结合式电化学微增材制备方法及其装置
CN112831806A (zh) * 2020-12-31 2021-05-25 大连大学 一种直写式金属电化学3d打印装置及打印方法
CN113638030B (zh) * 2021-08-16 2023-04-07 厦门理工学院 一种超薄切割片的制造设备及制造方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1300880A (zh) * 2000-11-30 2001-06-27 南京航空航天大学 选择性电铸快速成型装置及方法
CN1450953A (zh) * 2000-04-17 2003-10-22 想象技术有限公司 制造三维物体的设备和方法
CN1827862A (zh) * 2006-04-10 2006-09-06 南京航空航天大学 分层微细电铸加工方法及装置
CN101092719A (zh) * 2007-06-29 2007-12-26 南京航空航天大学 泡沫金属喷射电铸制造方法及其装置
CN101328599A (zh) * 2008-07-22 2008-12-24 浙江理工大学 数控选区电化学沉积快速成型方法与装置
CN101545121A (zh) * 2008-03-26 2009-09-30 王庆五 电子束电铸快速成型方法及其设备
CN101693311A (zh) * 2009-08-28 2010-04-14 刘延禄 电火花铜基工具电极的制造方法
CN102658404A (zh) * 2012-05-11 2012-09-12 南昌航空大学 精密复合电解加工方法
CN203510989U (zh) * 2013-09-30 2014-04-02 陈泽进 电解刻蚀电镀堆积3d打印机

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1450953A (zh) * 2000-04-17 2003-10-22 想象技术有限公司 制造三维物体的设备和方法
CN1300880A (zh) * 2000-11-30 2001-06-27 南京航空航天大学 选择性电铸快速成型装置及方法
CN1827862A (zh) * 2006-04-10 2006-09-06 南京航空航天大学 分层微细电铸加工方法及装置
CN101092719A (zh) * 2007-06-29 2007-12-26 南京航空航天大学 泡沫金属喷射电铸制造方法及其装置
CN101545121A (zh) * 2008-03-26 2009-09-30 王庆五 电子束电铸快速成型方法及其设备
CN101328599A (zh) * 2008-07-22 2008-12-24 浙江理工大学 数控选区电化学沉积快速成型方法与装置
CN101693311A (zh) * 2009-08-28 2010-04-14 刘延禄 电火花铜基工具电极的制造方法
CN102658404A (zh) * 2012-05-11 2012-09-12 南昌航空大学 精密复合电解加工方法
CN203510989U (zh) * 2013-09-30 2014-04-02 陈泽进 电解刻蚀电镀堆积3d打印机

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