CN114953496A - 一种阵列化微型吸盘成型制造方法 - Google Patents

一种阵列化微型吸盘成型制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种阵列化微型吸盘成型制造方法，涉及吸盘制造技术领域，包括如下步骤：步骤一：制作吸头模具，吸头模具包括至少一个模柱，各模柱的顶部结构为模头，模头的形状大小与目标吸盘的吸头的内腔形状大小一致；步骤二：制备聚合物流体；步骤三：将模头浸入聚合物流体中；步骤四：制备片状贴附板；步骤五：在片状贴附面表面涂一层聚合物流体；步骤六：将吸头模具设置于片状贴附面之上，使得固化于各模头上的吸头均与聚合物流体层接触，调整模头上的吸头的压深，并静置至聚合物流体层固化；步骤七：对各吸头进行脱模处理，得到成品吸盘。本发明提供的阵列化微型吸盘成型制造方法操作简单、制作速度快，便于对阵列化微型吸盘进行制作。

Description

一种阵列化微型吸盘成型制造方法
技术领域
本发明涉及吸盘制造技术领域，特别是涉及一种阵列化微型吸盘成型制造方法。
背景技术
吸盘是许多生物的吸附器官，人们根据这一特点发明了真空吸盘。生物吸盘相对于人造吸盘有许多的优势，然而生物吸盘大多柔软且尺寸微小，如何制造出柔软且微小的仿生微吸盘是研究人员所关注的重点。
现有仿生吸盘制造技术大多采用浇筑脱模或3D打印技术，然而脱模的自身工艺限制了吸盘结构的复杂性，3D打印技术也限制了吸盘的制造速度和材料选择。所以，急需一种可以低成本、高效率、大批量制作微型吸盘的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种阵列化微型吸盘成型制造方法，以解决上述现有技术存在的问题，便于对阵列化微型吸盘进行制作、制作效率高、成本低。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种阵列化微型吸盘成型制造方法，包括如下步骤：
步骤一：制作吸头模具，所述吸头模具包括至少一个模柱，各所述模柱的顶部结构为模头，所述模头的形状大小与目标吸盘的吸头的内腔形状大小一致；
步骤二：制备聚合物流体；
步骤三：将所述模头浸入所述聚合物流体中，蘸取所述聚合物流体后拿出并固化，所述模头上的所述聚合物流体固化后形成吸头；
步骤四：制备片状贴附板；
步骤五：在所述片状贴附面表面涂一层所述聚合物流体，形成聚合物流体层；
步骤六：将吸头模具设置于所述片状贴附面之上，所述模头朝下，且使得固化于各所述模头上的所述吸头均与所述聚合物流体层接触，调整所述模头上的吸头对所述聚合物流体层的压深，并静置至所述聚合物流体层固化；
步骤七：对各所述吸头进行脱模处理，得到成品吸盘。
优选的，所述吸头模具由3D打印方法制作而成。
优选的，所述阵列化微型吸盘成型制造方法用于制造微型吸盘，所述模柱为微纳柱形模柱，在步骤三中，所述模头多次蘸取所述聚合物流体后拿出并固化。
优选的，步骤四中的制备片状贴附板采用如下步骤：将步骤二中配置好的部分所述聚合物流体注入片状模具当中，固化即形成片状贴附板，步骤七还包括对片状贴附板进行脱模处理。
优选的，所述步骤六中将所述吸头模具固定设置于升降平台，通过所述升降平台带动所述吸头模具的上下运动进而调整所述模头上的吸头对所述聚合物流体层的压深。
优选的，所述聚合物流体能够是增稠后的聚二甲基硅氧烷(PDMS)、水凝胶、硅胶或环氧树脂。
优选的，所述吸头模具包括多个所述模柱，且多个所述模柱呈阵列化排布。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的阵列化微型吸盘成型制造方法操作简单、制作速度快，便于对阵列化微型吸盘进行制作。
本发明提供的阵列化微型吸盘成型制造方法利用液体毛细约束方式，快速、个性化制造阵列化、微型的吸盘，大尺寸吸盘并无法完美应用此方式。此方法方便快捷，利用3D打印可以实现个性化快速制造。
此外，可以通过改变模柱阵列分布方式及密度，以及改变模头的形状控制每个吸头的形状，非常适合大规模快速个性化制作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种吸头模具的结构示意图；
图2为图1的结构剖面示意图；
图3为吸头模具蘸取聚合物流体的过程示意图；
图4为吸头模具蘸取聚合物流体后静置固化的过程示意图；
图5为固化于模头上的吸头与片状贴附板连接固化方式示意图；
图6为一种吸盘成品示意图；
图7为图6的剖面示意图；
图8为制作第二种吸盘时所采用的吸头模具的结构示意图；
图9为图8的剖面示意图；
图10为第二种吸盘的结构示意图；
图11为图10的剖面示意图；
图12为制作第三种吸盘时所采用的吸头模具的结构示意图；
图13为图12的剖面示意图；
图14为第三种吸盘的结构示意图；
图15为图14的剖面示意图；
图16为制作第四种吸盘时所采用的吸头模具的结构示意图；
图17为图16的剖面示意图；
图18为第四种吸盘的结构示意图；
图19为图18的剖面示意图；
图中：1、吸头模具；11、模柱；111、模头；2、盛放聚合物流体的凹槽；3、配置的聚合物流体；4、片状模具；5、吸头；6、聚合物流体层；7、片状贴附板；8、支撑结构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种阵列化微型吸盘的成型制造方法，以解决上述现有技术存在的问题，便于对微型吸盘进行制作、制作效率高、成本低。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种基于液体毛细约束的阵列化微型吸盘成型制造方法，尤其适用于制作微型吸盘，如图1～图19所示，包括如下步骤：
步骤一：制作吸头模具1，吸头模具1采用3D打印方法制作而成，3D打印方法的制作精度高，产品质量好，吸头模具1包括至少一个模柱11，各模柱11的顶部结构为模头111，模头111的形状大小与目标吸盘的吸头5的内腔形状大小一致；也可以理解为模头111为与目标吸盘的吸头5的内腔形状相反的结构。
步骤二：制备聚合物流体，在用于盛放聚合物流体的凹槽2内配置聚合物流体；
步骤三：将模头111浸入凹槽2内的聚合物流体中，蘸取聚合物流体后拿出并固化，模头111上的聚合物流体固化后形成吸头5；且从蘸取到固化这一过程中吸头模具1需要倒置，因此使用的聚合物流体需要具有一定稠度，聚合物流体能够是增稠后的聚二甲基硅氧烷(PDMS)、水凝胶、硅胶或环氧树脂，但不限于以上几种材料；且吸头模具1设置于一支撑结构8上，支撑结构8具备流体槽，各模头111悬置于流体槽正上方，从模头111上流下的液体能够滴落至流体槽中进行收集；
步骤四：制备片状贴附板7，片状贴附板7作为各吸头5的支撑连接结构，片状贴附板7和吸头5共同组成吸盘；
步骤五：在片状贴附面表面涂一层聚合物流体，形成聚合物流体层6，涂覆方法为旋涂，形成薄薄的一层聚合物流体层6即可，此聚合物流体层6充当粘结剂将吸头5粘结于片状贴附板7上；
步骤六：将吸头模具1设置于片状贴附面之上，模头111朝下，且使得固化于各模头111上的吸头5均与聚合物流体层6接触，调整模头111上的吸头5对聚合物流体层6的压深，并静置至聚合物流体层6固化；
步骤七：对各吸头5进行脱模处理，得到成品吸盘，此脱模方法即用现有的脱模方法即可。
本发明提供的阵列化微型吸盘成型制造方法操作简单、制作速度快，便于对阵列化微型吸盘进行制作。
进一步的，阵列化微型吸盘成型制造方法用于制造微型吸盘，模柱11为微纳柱形模柱11，在步骤三中，模头111多次蘸取聚合物流体后拿出并固化，以保证各个微细结构顶部都浸满聚合物流体。由于聚合物流体具有稠度，蘸取的聚合物流体将保持在模头111上，由于液体的表面张力以及重力，形成稳定半球状外部结构，之后进行倒置固化。
进一步的，步骤四中的制备片状贴附板7采用如下步骤：将步骤二中配置好的部分聚合物流体注入片状模具4当中，固化即形成片状贴附板7，步骤七还包括对片状贴附板进行脱模处理，片状贴附板7的材质也为聚合物流体，且与吸头5采用同一种材料，当然，也可以为不同的材料，但是相同的材料制成的吸盘的结构强度好、结构稳定、经久耐用。
进一步的，步骤六中将吸头模具1固定设置于升降平台，通过升降平台带动吸头模具1的上下运动进而调整模头111上的吸头5对聚合物流体层6的压深，压深指的是吸头5顶部压入聚合物流体层6的深度，压入深度优选为聚合物流体层6厚度的二分之一倍。
进一步的，吸头模具1包括多个模柱11，且多个模柱11呈阵列化排布。
与现有制造技术相比，本发明提供的阵列化微型吸盘成型制造方法操作简单，制作速度快，非常适合大规模快速个性化制作。此外，可以通过改变模柱11阵列的密度控制吸盘阵列分布密度，可以通过改变模柱11结构顶部模头111的形状控制每个吸头5的形状，更加丰富了阵列化微型吸盘的应用场景。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种阵列化微型吸盘成型制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：制作吸头模具，所述吸头模具包括至少一个模柱，各所述模柱的顶部结构为模头，所述模头的形状大小与目标吸盘的吸头的内腔形状大小一致；
步骤二：制备聚合物流体；
步骤三：将所述模头浸入所述聚合物流体中，蘸取所述聚合物流体后拿出并固化，所述模头上的所述聚合物流体固化后形成吸头；
步骤四：制备片状贴附板；
步骤五：在所述片状贴附面表面涂一层所述聚合物流体，形成聚合物流体层；
步骤六：将吸头模具设置于所述片状贴附面之上，所述模头朝下，且使得固化于各所述模头上的所述吸头均与所述聚合物流体层接触，调整所述模头上的吸头对所述聚合物流体层的压深，并静置至所述聚合物流体层固化；
步骤七：对各所述吸头进行脱模处理，得到成品吸盘。
2.根据权利要求1所述的阵列化微型吸盘成型制造方法，其特征在于：所述吸头模具由3D打印方法制作而成。
3.根据权利要求1所述的阵列化微型吸盘成型制造方法，其特征在于：所述阵列化微型吸盘成型制造方法用于制造微型吸盘，所述模柱为微纳柱形模柱，在步骤三中，所述模头多次蘸取所述聚合物流体后拿出并固化。
4.根据权利要求1所述的阵列化微型吸盘成型制造方法，其特征在于：步骤四中的制备片状贴附板采用如下步骤：将步骤二中配置好的部分所述聚合物流体注入片状模具当中，固化即形成片状贴附板，步骤七还包括对片状贴附板进行脱模处理。
5.根据权利要求1所述的阵列化微型吸盘成型制造方法，其特征在于：所述步骤六中将所述吸头模具固定设置于升降平台，通过所述升降平台带动所述吸头模具的上下运动进而调整所述模头上的吸头对所述聚合物流体层的压深。
6.根据权利要求1所述的阵列化微型吸盘成型制造方法，其特征在于：所述聚合物流体能够是增稠后的聚二甲基硅氧烷(PDMS)、水凝胶、硅胶或环氧树脂。
7.根据权利要求1所述的阵列化微型吸盘成型制造方法，其特征在于：所述吸头模具包括多个所述模柱，且多个所述模柱呈阵列化排布。
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