CN114953794A - 一种飞行器智能蒙皮线路制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种飞行器智能蒙皮线路制造方法，包括：依据多线路分割‑合并方法，将电路图案分割成多个子图案；依据多个子图案，制造出对应的多个模具；将每个模具依次贴设于基材表面，将导电材料通过快速印刷的方式印刷到基材表面，直至电路图案被完整印刷。该线路制造方法的目的是解决传统智能蒙皮打印效率低的问题。

Description

一种飞行器智能蒙皮线路制造方法

技术领域

本发明涉及特种加工技术领域，具体涉及一种飞行器智能蒙皮线路制造方法。

背景技术

智能蒙皮是指在飞机、火箭、军舰或者潜艇的外壳中嵌入具备感知、反馈能力的一种“类生物皮肤”的一种智能化结构。其中包含天线、微处理控制系统和驱动元件，可用于监视、预警、隐身、通信、火控等。近年来，随着多技术交叉使用，使得飞行器智能蒙皮成形技术的不断融合和相互催化，新型的智能蒙皮成形技术也在不断的发展，其中基于增材制造原理的成形工艺技术，配合先进的数控技术实现了三维精密线路结构的连续制造，但因其周期长、效率低的工艺特征，使得应用拓展较为困难。

打印电路技术是传统印刷工艺与电子技术相结合的一种新型电子电路制备技术，可以直接将功能导电材料以图形化的方式沉积并烧结固化到基材的表面，与传统电路加工或微电子制备技术，主要是刻蚀技术相比，打印电路技术可以规避薄膜制备、掺杂、电路刻蚀等过程，可在广泛的材料上进行制备电路，具有高效率绿色环保个性化等优势。

不过受限于金属材料的固有物化性能的约束，如熔点、粘度和表面张力等，利用现有喷射技术难以进一步减小金属熔滴尺寸以提高成型分辨率，成形的结构比较单一、复杂程度不高、致密度和成形精度也不高，且易于造成微喷嘴的堵塞，大大影响成形精度和成形效率。

因此，发明人提供了一种基于复杂图案分割-合并线路制造方法。

发明内容

（1）要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种飞行器智能蒙皮线路制造方法，解决了传统线路打印效率低的技术问题。

（2）技术方案

本发明提供了一种飞行器智能蒙皮线路制造方法，包括以下步骤：

依据多线路分割-合并方法，将电路图案分割成多个子图案；

依据所述多个子图案，制造出对应的多个模具；

将每个模具依次贴设于基材表面，将导电材料通过快速印刷的方式印刷到所述基材表面，直至所述电路图案被完整印刷。

进一步地，相邻的两个子图案的凹槽间距大于设定值。

进一步地，所述设定值大于1mm。

进一步地，所述依据所述多个子图案，制造出对应的多个模具，具体为：

在每个模具上切出空槽，空槽的形状与需要打印的线路形状相同。

进一步地，模具的空隙边缘至下一个空隙边缘距离为最小线路间距的3倍以上。

进一步地，所述将每个模具依次贴设于基材表面，具体为：

将所述每个模具依次贴合至所述基材表面，平面内定为以模具定位基准为基准，将模具与所述基材表面的连接处压紧，确保导电液体不渗透过桥贴合面。

进一步地，以设定时间将模具与基材胶体进行结合。

进一步地，所述将导电材料通过快速印刷的方式印刷到所述基材表面，具体为：

将所述导电材料填满于模具的空槽，采用红外或激光快速扫描加热方式使其固化，形成导线；或者为金属态物质，直接形成导线。

（3）有益效果

综上，本发明采用将线路分割-合并的方法，分别采用不同的模具进行类似喷印的方式进行制造，为大型乃至超大型蒙皮结构件线路制造创造条件，化设计模具和制造工序自动化，使得打印效率成倍增加。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述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是本发明实施例提供的一种飞行器智能蒙皮线路制造方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种飞行器智能蒙皮线路制造方法中的电路图案的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的电路图案分块离散的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种模具A的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种模具B的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种模具C的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种模具D的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种模具E的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的模具的截面主视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

（1）金属熔滴喷射成形技术

较为成熟的金属微滴喷射产生技术主要有连续式和按需式的两大类，例如压电连续、压电按需式、启动按需式和脉冲按需式，已成功实现了锡铅钎料、汞、锌、铝、铜、金、镁和银等多种金属及其合金的连续稳定喷射成形，所的到的球状熔滴体积可控制在皮升数量级内。

（2）导电墨水是一种有良好导电材料、溶剂、功能辅助材料等多组分构成并具有一定黏度的功能型复合材料，导电墨水中导电组分的结构与导电性质、各组分的调配及分散决定了墨水的体系稳定性、流变特性、基底相容性等理化性质，并基于导电特性、表面张力和界面附着等作用影响打印状态和最终的导电云图的导电效果。

（3）气溶胶喷射打印是一种新型的印刷技术，相比压电喷墨，气溶胶打印所有的材料基本不限，其最小线宽可达到10μm，整个喷印系统由雾化器和打印头组成，其原理是通过气孔或者超声将墨水转变为气溶胶，然后通过惰性气体将气溶胶运输至打印喷头，最后通过路径准确地沉积在承印物对应的位置上。

（4）电流体动力学喷印技术，通过在喷嘴和基板之间加上高压，喷嘴端口的油墨受到电场阻力作用，会形成泰勒锥，在合适的电场条件下，泰勒锥的顶点处的静压力克服毛细张力，纳米尺寸的墨滴从顶点喷出，沉积到基底上形成薄膜，可形成1μm一下的打印精度。该过程设计流体场、电场、材料特性和温湿度等多个物理参量，对试验和加工场所环境条件要求很高。

（5）丝网印刷技术

转印工艺制造电路，将银纳米颗粒油墨喷印刷在水溶性聚乙烯醇的薄膜上，通过将印刷的图案暴露于盐酸雾中来实现固化，可得到导电性大约为银导线的1/17，线宽250μm，150℃下，固化15min，辐射率大于50%。该技术同时可实现曲面电路打印。

丝网印刷技术，是利用预制丝网，然后丝网贴附在基材表面，将电银浆油墨印刷基体表面，除去丝网，形成线路，通过热作用去掉有机物，适合于大面积精度要求不高的电路打印。

化学镀和刻蚀，用于成形件不大，要求精度高的电路制造。

图1是本发明实施例提供的一种飞行器智能蒙皮线路制造方法的流程示意图，该方法可以包括以下步骤：

S100、依据多线路分割-合并方法，将电路图案分割成多个子图案；

S200、依据多个子图案，制造出对应的多个模具；

S300、将每个模具依次贴设于基材表面，将导电材料通过快速印刷的方式印刷到基材表面，直至电路图案被完整印刷。

在上述实施方式中，制造模具，模具采用分片形式，确保整体可组装成一个完整的线路图案；导电材料可以是导电墨水、金属浆料、液金属及金属气体中的任一种，通过模具的连续使用，丝网印刷成形微精细结构，打印出完整的金属线路；化设计模具和制造工序自动化，使得打印效率成倍增加。

作为一种可选的实施方式，相邻的两个子图案的凹槽间距大于设定值。其中，基于线路特征，远距离设置凹槽，同一个打印图案，使用多套模具完成成形。

作为一种可选的实施方式，设定值大于1mm。其中，该设定值的选取是为了防止贴合性不足导致间隙间漏液搭桥，影响成形精度。

作为一种可选的实施方式，步骤S200中，依据多个子图案，制造出对应的多个模具，具体为：

在每个模具上切出空槽，空槽的形状与需要打印的线路形状相同。

作为一种可选的实施方式，模具的空隙边缘至下一个空隙边缘距离为最小线路间距的3倍以上。其中，这样的设置为了留有足够的距离防止已制造线路与模具边缘贴合不良导致打印漏液，影响成形精度。

作为一种可选的实施方式，步骤S300中，将每个模具依次贴设于基材表面，具体为：

将每个模具依次贴合至基材表面，平面内定为以模具定位基准为基准，将模具与基材表面的连接处压紧。这样能够确保导电液体不渗透过桥贴合面。

作为一种可选的实施方式，以设定时间将模具与基材胶体进行结合。其中，成形时，将模具紧贴在基材表面，模具与基材胶体结合，胶体与基材结合具有时效性，即紧密结合特定的一段时间，时间到了，便于模具与基材分离。

作为一种可选的实施方式，步骤S300中，将导电材料通过快速印刷的方式印刷到基材表面，具体为：

将导电材料填满于模具的空槽，采用红外或激光快速扫描加热方式使其固化，形成导线。

实施例

以在碳纤维双马热固性树脂基复合材料上成形如图2所示的电路图案为例进行说明。线路复杂交错，线宽0.1mm左右，精度±0.05mm左右，重复定位精度0.15mm左右。基于图2的电路图案，将电路线路分块离散处理，间距毫米级以上，如图3所示，分解成5种成形图案，每一种成形团制作一个模具（如图9所示），槽宽0.1±0.05mm；在平整的复合材料表面，将模具A（如图4所示）紧密贴合至复材表面，平面内定为以制造复材的模具定位基准为基准，将带槽的打印模具与复材面连接处采用可剥落胶接或微压力压紧；采用喷墨（金属墨水），是由导电的银包裹铜组织的金属墨水，喷印/辊印的方案，来回将金属液填满模具凹槽，采用红外或激光快速扫描加热的方法使其固化，形成导线，卸载压力，取下模具；使用模具B（如图5所示）重复上述操作；使用模具C、D、E（如图6-8所示）重复模具A的操作过程，直至完成线路的整体化打印成形。若成形的是曲面，成形方法类似。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种飞行器智能蒙皮线路制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

依据多线路分割-合并方法，将电路图案分割成多个子图案，然后多图拼接；

依据所述多个子图案，制造出对应的多个模具；

将每个模具依次贴设于基材表面，将导电材料通过快速印刷的方式印刷到所述基材表面，直至所述电路图案被完整印刷。

2.根据权利要求1所述的飞行器智能蒙皮线路制造方法，其特征在于，相邻的两个子图案的凹槽间距大于设定值。

3.根据权利要求2所述的飞行器智能蒙皮线路制造方法，其特征在于，所述设定值大于1mm。

4.根据权利要求1所述的飞行器智能蒙皮线路制造方法，其特征在于，所述依据所述多个子图案，制造出对应的多个模具，具体为：

在每个模具上切出空槽，空槽的形状与需要打印的线路形状相同。

5.根据权利要求4所述的飞行器智能蒙皮线路制造方法，其特征在于，模具的空隙边缘至下一个空隙边缘距离为最小线路间距的3倍以上。

6.根据权利要求1所述的飞行器智能蒙皮线路制造方法，其特征在于，所述将每个模具依次贴设于基材表面，具体为：

将所述每个模具依次贴合至所述基材表面，平面内定为以模具定位基准为基准，将模具与所述基材表面的连接处压紧，确保导电液体不渗透过桥贴合面。

7.根据权利要求6所述的飞行器智能蒙皮线路制造方法，其特征在于，以设定时间将模具与基材胶体进行结合。

8.根据权利要求4所述的飞行器智能蒙皮线路制造方法，其特征在于，所述将导电材料通过快速印刷的方式印刷到所述基材表面，具体为：

将所述导电材料填满于模具的空槽，采用红外或激光快速扫描加热方式使其固化，形成导线；或者为金属态物质，直接形成导线。

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