1.一种中空三维金属微结构的制备装置,包括工件运动系统(29)、光固化成形装置(27)、电铸加工装置(28)、刮刀机构(26)和激光加工系统(25),工件运动系统(29)主要由工作台(18)、升降台(16)、Z轴电机(3)、滑移架(6)、直线导轨(4)、滚珠丝杠(5)、立柱(2)组成,升降台(16)一端通过铰链(19)与工作台(18)连接,另一端与滑移架(6)连接固定,直线导轨(4)沿Z轴固定在立柱(2)上,并与滑移架(6)相接触,Z轴电机(3)固定在立柱(2)上端,与滚珠丝杠(5)连接,滚珠丝杠(5)与滑移架(6)连接固定;光固化成形装置主要由工作台(18)、树脂槽(14)组成,光敏树脂(17)盛放在树脂槽(14) 内;电铸加工装置主要由原模工件(30)、工作台(18)、金属棒(11)、搅拌器(9)和电铸槽(31)组成,搅拌器(9)机座和电极座(10)固定在电铸槽(31)端盖上,金属棒(11)接正极,电铸加工状态时原模(30)接电源负极,电铸液盛放在电铸槽(31)内;刮刀机构主要由刮刀(15)、第二 Z 轴电机、第二滑移架、第二直线导轨、第二滚珠丝杠、第二立柱组成,第二升降台一端连接固定刮刀(15),另一端与第二滑移架连接固定;激光系统主要由氦镉激光器(1)、全反射镜(12)和聚焦透镜(13)组成,激光器(1)固定在立柱(2)上端,全反射镜(12)固定在工件(30)上方,聚焦透镜(13)垂直固定在全反射镜(12)和工件(30)之间。
2.根据权利要求 1 所述的一种中空三维金属微结构的制备装置,其特征在于,所述工作台(18)与升降台(16)竖杆在光固化成形时,用一个销钉定位,使得工作台(18)垂直于升降台(16)竖杆,与光敏树脂(17)液面保持水平,用螺钉将升降台(16)另一端固定在滑移架(6)上,Z轴电机(3)驱动滚珠丝杠(5),从而带动滑移架(6)在直线导轨(4)上做平移运动。
3.根据权利要求 2 所述一种中空三维金属微结构的制备装置,其特征在于刮刀(15) 固定在第二升降台一端竖杆上,用螺钉将第二升降台另一端固定在第二滑移架上,第二Z轴电机驱动第二滚珠丝杠,从而带动第二滑移架在第二直线导轨上做平移运动。
4.根据权利要求 3 所述一种中空三维金属微结构的制备装置,其特征在于,所述全反射镜(12)将激光器(1)发出的激光束反射至聚焦透镜(13)上,再由聚焦透镜(13)将激光束聚焦到原模工件(30)上方的光敏树脂(17)液面,所述激光聚焦过程是通过上下移动聚焦透镜(13)调试实现。
5.一种中空三维金属微结构的制备方法,其特征在于,其采用权利要求1所述的中空三维金属微结构的制备装置进行制备,该方法包括以下步骤,
步骤一:通过工作台的移动和翻转,将固化成型工艺与电铸成型工艺无缝对接,先以金属板作为支撑件置于光敏树脂溶液槽中的工作台,利用紫外激光对光敏树脂进行逐层固化成形,与金属工作台形成稳定结构,利用刮刀将上表面刮平;
步骤二:将该结构作为整体阴极转移至电铸槽中,按照光固化形成的型腔结构进行电化学沉积,当沉积厚度达到要求后,形成的结构件转移回到光敏树脂溶液槽中,再次进行指定轨迹的逐层固化成形,与电化学沉积的金属形成新的稳定结构;
步骤三:重复上述流程,制备出中空三维金属微结构。
6.根据权利要求 5 所述的一种中空三维金属微结构的制备方法,其特征在于,所述紫外激光波长为 325nm~355nm。
7.根据权利要求 6 所述的一种中空三维金属微结构的制备方法,其特征在于,所述支撑件为磷铜板,厚度为 3‑5mm。