[发明专利]一种用于增减材制造的一体化喷印装置

摘要

本发明公开了一种集成等离子体射流技术的喷印装置，该装置包括喷头、高压电源、收集基板和进液筒。本发明利用高压电源产生喷印工艺电场需求和作为等离子体射流的激励源，并借助气体放电产生等离子体射流，可在同一装置上实现电流体喷印加工(增材加工)与等离子体刻蚀加工(减材加工)的联合应用，包括在加工过程中用等离子体对电喷印材料进行实时表面改性、电喷印沉积材料的烧结固化、同步进行增减材加工以实现复杂图案及多层结构的快速成型。本发明提出的喷印装置能以组合方式或阵列方式应用，可用于大面积、多层、复杂结构的制备。本发明应用能带来加工效率、材料性能的提升，在MEMS加工制造及电流体喷印领域都具有广阔应用前景。

主权项

1.一种集成等离子体射流技术的电喷印装置，其特征在于，包括喷头(10)、高压电源(11)、收集基板(12)和进液筒(7)；其中：所述进液筒(7)为一封闭容器，用于储放电喷印墨液，其筒体顶部设有通孔，用于外接空气进气管(5)引入空气；进液筒(7)下端设有出液通孔，用于连接所述喷头(10)，向其提供电喷印墨液；所述喷头(10)包括金属制成的墨液输送针头(1)和放电气体储气管(3)，所述墨液输送针头(1)的上端与进液筒(7)的出液通孔配合，用于导入进液筒(7)储存的电喷印墨液；墨液输送针头(1)的下端为细长针管，该针管中轴线与放电气体储气管(3)中轴线重合；所述放电气体储气管(3)上端与金属墨液输送针头(1)配合嵌为一体，两者之间构成一个封闭腔体；放电气体储气管(3)侧壁开设有进气孔(2)，用于连接放电气体进气管(9)以引入放电气体；放电气体储气管(3)下端开有等离子体射流喷口，用于等离子体射流喷出；所述墨液输送针头(1)末端针管接近所述等离子体射流喷口，用于经由该喷口喷出电喷印墨液；所述高压电源(11)接地极与收集基板(12)相连，高压电源(11)高压输出极与墨液输送针头(1)连接，用于激发放电气体储气管(3)内的放电气体产生等离子体，并提供电喷印所需的电场；工作时，空气进气管(5)压入空气，电喷印墨液在空气压力的作用下由进液筒(7)流入墨液输送针头(1)到达针管；通入高压电的墨液输送针头(1)与接地的收集基板(12)在所述针管末端和收集基板之间的狭小空间中形成强电场，和墨液表面张力的共同作用促使墨液经过墨液输送针头(1)的针管末端向收集基板沉积；同时，放电气体储气管(3)里面的放电气体与带有高压电的墨液输送针头(1)在储气管里接触，放电气体电离形成等离子体，并在放电气体进气端压力的作用下经由放电气体储气管(3)底部等离子体射流喷口流出，形成等离子体射流。