[发明专利]基于激光选区烧结技术的结构电路一体化部件的制作方法

说明书

一种基于激光选区烧结技术的结构电路一体化部件的制作方法，其特征是首先，建立所需加工部件的三维模型并导入具有双振镜系统的激光选区烧结机床，利用该机床上的CO2激光扫描熔化粉末原料，与之相配合使用三倍频Nd：YAG激光扫描使特定位置的金属原子出露，从而完成部件基体成形加工，再将加工好的基体放进化学镀液进行镀铜或是镀镍。本发明方法可实现结构部件内复杂电路的三维打印，在航空航天与精密电子电器领域有着良好的应用前景。

技术领域

本发明一种3D打印技术，尤其是一种利用3D打印技术制作结构电路一体化部件的技术，具体地说是一种基于激光选区烧结技术的结构电路一体化部件的制作方法。

背景技术

结构电路一体化部件是指具有特定结构形状，且内部分布有复杂导电通道的特殊零件。随着科技的不断发展，人们对产品的轻量化要求日益增高，尤其是在航空航天领域，技术人员依旧在为减轻飞行器一克重量而奋斗。结构电路一体化部件在轻量化与降低装配难度方面给予了人们新的思路，其兼具结构支撑和线束导电功能，可对现有布线方式进行全新优化；在进行结构设计时可直接对电路布局与承载方式进行综合考虑，合理利用空间，免去复杂的电路搭接，排布电线等复杂过程，降低装配难度。同时通过对结构的拓扑优化可以有效地减轻结构件自身的重量。这些优势使得结构电路一体化部件在航空航天，武器装备，精密电器等领域有着良好的应用前景。

目前，制作结构电路一体化部件主要采用激光直接电路成形LDS技术，该技术的主要流程如下：采用通用的工艺将具有LDS性能的塑料注射成型，然后用激光光束照射，即激光成型，把设计的电路图案用激光转移到塑料壳体上。该技术已经成功运用到手机天线等零部件的制作上。但是该技术工艺流程繁琐，只能在零部件表面生成简单的二维导电通道，若要生成内部导电通道还需要复杂的装配过程，所以应用领域受到极大限制。

因此，有必要寻找一种全新的可以在结构件内部生成复杂三维导电通道的方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有的结构电路制作存在工艺流程繁琐，只能在零部件表面生成简单的二维导电通道，无法在结构件内部生成复杂三维导电通道，需要通过装配才能完成空间三维结构电路的问题，提供一种基于激光选区烧结技术的结构电路一体化部件的制作方法。

本发明的技术方案是：

一种基于激光选区烧结技术的结构电路一体化部件的制作方法，其特征是：首先，建立所需加工部件的三维模型并导入具有双振镜系统的激光选区烧结机床；其次，利用激光选区烧结机床上的CO2激光扫描熔化粉末原料，与之相配合使用三倍频Nd：YAG激光扫描使特定位置的金属原子出露，从而完成结构电路一体化部件的成形加工；第三，将加工好的结构电路一体化部件放进化学镀液进行镀铜或者镀镍；最后，对镀液进行清洗，干燥、打麻等后处理工艺即得所述的结构电路一体化部件。

具体包括步骤如下：

1）在建模软件中建立所需加工的结构电路一体化部件的三维模型，预留出导电通道的位置并用空心圆柱体代替；

2）利用切片软件对上述三维模型进行分层切片并指定双振镜的扫描路径，生成扫描切片程序并导入具有双振镜系统的激光选区烧结机床；

3）控制双振镜的扫描轨迹，在上述机床上打印出相应的结构部件；

4）将打印好的结构部件清理后放入化学镀液中进行镀铜或者镀镍；

5）取出该部件，清理其溢镀层，完成加工。

优选地，上述步骤1）中具体包括：用以代替导电通道的空心圆柱体的直径为2mm。

优选地，上述步骤2）中具体包括：在指定双振镜的扫描路径时，选择CO2激光振镜系统进行结构部件基体的打印，选择三倍频Nd：YAG激光振镜系统对空心圆柱体的外边缘进行扫描。