1.一种基于电荷感应法的气溶胶3D打印系统,其特征在于,包括气动发生装置、数控气雾喷射装置和数控自动打印基座,其中气动发生装置用于产生气溶胶雾,然后气溶胶雾随着惰性气体通过雾气输送管道输入数控气雾喷射装置,数控气雾喷射装置用于将气溶胶雾转化成带正电荷的颗粒,并喷射至数控自动打印基座上,数控自动打印基座完成打印。
2.根据权利要求1所述的基于电荷感应法的气溶胶3D打印系统,其特征在于,气动发生装置包括气动发生器(11)和油墨罐(12),气动发生器(11)的顶部轴向设有通气孔(111),通气孔底部密封;气动发生器(11)的底部设有竖直方向的通液孔(112),通液孔(112)的顶部开设有水平方向的气雾孔(103),通气孔(111)和通液孔(112)均与气雾孔(103)连通,油墨罐(12)为密封容器,其内部装有待打印液体材料,油墨罐(12)顶部开设有第一通孔(121)和第二通孔(122),气动发生器(11)通过第一通孔(121)半插入油墨罐(12)中,使通液孔(112)没入待打印液体材料中,并使气雾孔(103)露出待打印液体材料,以使生成的气溶胶雾通过气雾孔(103)散入油墨罐(12),并通过第二通孔(122)进入数控气雾喷射装置。
3.根据权利要求1所述的基于电荷感应法的气溶胶3D打印系统,其特征在于,数控气雾喷射装置包括混合增压仓(13)、正极放电喷嘴(14)、负极金属环(15)、直流电源(16)、包络室(17)和导气管(18),混合增压仓(13)的气雾输入口(131)通过导气管(18)与气动发生装置连通,气体输入口(132)用于输入惰性气体,正极放电喷嘴(14)设置于混合增压仓(13)底部,用于将混合增压仓(13)中混合后的气雾喷出,负极金属环(15)设置于正极放电喷嘴(14)的下方,不与正极放电喷嘴(14)接触,正极放电喷嘴(14)和负极金属环(15)设置于包络室(17)内,且通过直流电源(16)连接,包络室(17)底部开设有略小于负极金属环(15)的开口。
4.根据权利要求1所述的基于电荷感应法的气溶胶3D打印系统,其特征在于,数控自动打印基座包括打印基座主体(19)、显像板(20)、数控压印器(21)和数控传送臂(22),打印基座主体(19)包括内置的激光发生仪和数控电路以及用于固定待打印电路板的基座钳,显像板(20)设置在打印基座主体(19)上方,且位于数控气雾喷射装置的包络室(17)开口下方,数控压印器(21)固定于数控传送臂(22)的一端,且能够自由升降,数控传送臂(22)的另一端固定有数控气雾喷射装置,激光发生仪将待打印图案发射到显像板(20)上。
5.根据权利要求4所述的基于电荷感应法的气溶胶3D打印系统,其特征在于,显像板(20)的两端分别安装有用于充电的电针(201)和回收刮(202)。
6.一种采用权利要求1‑5任一项所述基于电荷感应法的气溶胶3D打印系统的3D打印方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将适量的打印材料装入油墨罐中,将待打印电路板安置在打印基座主体上的显像板上方,打开电源;
S2、将需要打印的图案通过电脑传输至数控自动打印基座的激光发生仪;
S3、选择打印绝缘材料模式,系统会根据固有程序进行如下操作:通过加上7kv左右电压的放电极对显像板进行充电,充电完毕之后通过激光将图案曝光至显像板,将待打印电路板固定于显像板上表面;
S4、开始打印时,气动发生装置通入惰性气体,产生不带电的大颗粒打印材料气雾,将其传送至数控气雾喷射装置中的混合增压仓内,同时从侧孔向混合增压仓内输入高速惰性气体流,使气雾加速通过电位为4000V左右的喷嘴,此时负极金属环电位为0V,这时,气雾中的液滴被撕裂成更小的气溶胶颗粒并带上正电同时被分散开落到显像板带负电的图案上方覆盖的待打印电路板上,打印材料积累到所需厚度,完成打印;激光自动使显像板放电。
7.根据权利要求6所述的一种采用基于电荷感应法的气溶胶3D打印系统的3D打印方法,其特征在于,步骤S3具体为:电针将显像板充电,此时显像板上下两面组成类似电容的原件,显像面带负电,此时电脑将需要打印的图案与显像板图案取补集传递给激光发生仪,激光发生仪将该图案通过激光的方式传递给其上端的显像板,此时显像板被激光照射的部分导通,电荷中和,余下的为带负电的待打印图案。
8.根据权利要求6所述的一种采用基于电荷感应法的气溶胶3D打印系统的3D打印方法,其特征在于,步骤S4中利用惰性气体向气动发生器的通气孔施压,当通气孔有足够大气压时,油墨罐里的材料从通液孔中被向上抽取,然后产生气溶胶雾;气溶胶雾随着惰性气体被送向数控气雾喷射装置,在数控气雾喷射装置的混合增压仓中,从侧端的气体输入口通入相同的惰性气体,该惰性气体在气腔内充分发展后形成小流量的高速发展的气体流从周围切入气溶胶雾,起到加速气雾的作用,高速的气雾通过由正极放电喷嘴和负极金属环组成的电极区域获得与正极放电喷嘴极性相同的正电荷,此时气雾颗粒由于其内部电荷间的排斥作用被撕裂形成更细小的颗粒,在负极金属环所形成的电场的作用下速度降低并被分散开。
9.根据权利要求6所述的一种采用基于电荷感应法的气溶胶3D打印系统的3D打印方法,其特征在于,步骤S4中针对硬质较厚的导体打印基座:气雾颗粒从包络室喷出之后,进入包络室与显像板的间隙,由于颗粒带正电,显像板显示图案的区域带负电,所以颗粒在静电力的驱使下吸附于图案上,当打印材料堆积到一定厚度时停止材料喷射;此时数控压印器将会自动移至显像板上方,压印臂将基座压至显像板,把打印材料印至基座上随后上升,回收刮清理显像板并将多余的打印材料收集起来,同时用激光将显像板放电,打印完毕。
10.根据权利要求6所述的一种采用基于电荷感应法的气溶胶3D打印系统的3D打印方法,其特征在于,步骤S4中针对较薄的绝缘材料:对于软质或硬质较薄的绝缘材料,将其放在显像板上方的固定钳上进行打印,而不需要固定在压印器上,对于非绝缘材料则需要将其固定在压印器上。