一种基于3d打印技术的微波介质制备方法

文档序号:14984 发布日期:2021-09-21 浏览:26次 >En<

阅读说明:本技术 一种基于3d打印技术的微波介质制备方法 (Microwave medium preparation method based on 3D printing technology ) 是由 刘勇 黄东 于 2021-06-24 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种基于3D打印技术的微波介质制备方法,先在激光烧结3D打印机内预设激光束的功率和扫描路径,并输入建模参数;然后铺设基材粉料形成粉层,控制激光束在粉层上进行扫描,使粉料温度上升至熔点,进行烧结并与成型零件实现粘接,形成一烧结层;然后下降工作台,继续在工作台上铺设一层基材粉料,形成粉层;然后按照预设的激光束参数控制激光束在粉层上进行扫描,使粉料温度上升至熔点,进行烧结并与上一层烧结层实现粘接,形成下一烧结层,最后这一步骤,直至完成整个制备过程;本发明,解决了传统微波介质制备中介电常数固化不易调整,对复杂结构成形困难,不易精确控制生产,需要专门结构模具等问题。(The invention discloses a microwave medium preparation method based on a 3D printing technology, which comprises the steps of presetting the power and the scanning path of a laser beam in a laser sintering 3D printer, and inputting modeling parameters; then laying base material powder to form a powder layer, controlling a laser beam to scan on the powder layer to enable the temperature of the powder to rise to a melting point, sintering and realizing bonding with a molded part to form a sintering layer; then, the workbench is descended, and a layer of base material powder is continuously laid on the workbench to form a powder layer; then controlling a laser beam to scan on the powder layer according to preset laser beam parameters, so that the temperature of the powder is raised to a melting point, sintering is carried out, and the powder is bonded with the previous sintered layer to form a next sintered layer, and finally, the step is carried out until the whole preparation process is completed; the invention solves the problems that the curing of the dielectric constant is not easy to adjust, the complex structure is difficult to form, the production is not easy to accurately control, a special structural mold is needed and the like in the traditional microwave medium preparation.)

一种基于3D打印技术的微波介质制备方法

技术领域

本发明涉及微波介质制备的

技术领域

,具体涉及一种基于3D打印技术的微波介质制备方法。

背景技术

3D打印技术是快速成形技术的一种,是一种数字模型文件为基础,运用粉末金属或其他等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术;3D打印相比传统成型工艺具有以下几个特点:1.不用对物体进行切削等机械加工,并且不需要应用模具,节省制造及时间成本;2.成形加工速度较快,生产周期较短;3.对结构负载、体积较小的成形需求,传统工艺成形困难,而3D打印技术较容易实现一体成形,且不需要二次加工。

传统的微波介质成形技术通常采用两种,1.对微波介质板材、棒材等批产品进行机加成形。该成形技术存在外购材料介电常数、正切角损耗等重要电性能参数固化,无法定制电性能参数。同时部分材料缺乏可机加性,在机加时容易出现融蚀、脆裂等情况;2.采用发泡技术成形微波介质材料。该成形技术能够对微波介质材料重要电性能参数进行设计、调整成形,但存在成形工艺较复杂,成形需要制造对应模具,延长了生产制备周期。

发明内容

本发明的目的在于:针对目前传统的微波介质制备技术存在生产周期较长,微波电性能参数固化,对复杂结构成形困难,不易精确控制生产,需要专门结构模具等缺点的问题,提供了一种基于3D打印技术的微波介质制备方法,解决了上述问题。

本发明的技术方案如下:

一种基于3D打印技术的微波介质制备方法,包括以下步骤:

(a)根据所需微波介质技术指标,在激光烧结3D打印机内预设激光束的功率和扫描路径,并在激光烧结3D打印机内输入零件的建模参数;

(b)在位于激光烧结3D打印机工作台上的成型零件上,铺设一层基材粉料,形成粉层;

(c)按照预设的激光束参数控制激光束在粉层上进行扫描,使粉料温度上升至熔点,进行烧结并与成型零件实现粘接,形成一烧结层;

(d)下降工作台,继续在工作台上铺设一层基材粉料,形成粉层;然后按照预设的激光束参数控制激光束在粉层上进行扫描,使粉料温度上升至熔点,进行烧结并与上一层烧结层实现粘接,形成下一烧结层;

(e)重复步骤(d),直至完成整个制备过程。

进一步地,所述步骤(b)和步骤(d)中基材粉料是热塑性塑料粉末或陶瓷粉末。

进一步地,所述步骤(b)和步骤(d)形成粉层后,通过激光烧结3D打印机进行预加热。

进一步地,预加热后的粉层温度略低于该粉料的熔点。

进一步地,所述步骤(d)中的激光束的扫描方向与上一层中烧结层的激光束的扫描方向相反。

进一步地,所述步骤(b)和步骤(d)中的粉层厚度控制在0.05~0.4mm之间。

进一步地,所述步骤(c)和步骤(d)中实时检测激光束所扫描粉层点的温度,当达到粉料熔点附近后,激光束迅速移动到下一扫描点,以保证得到所需的微波介质技术指标。

进一步地,所述步骤(b)中的成型零件是由激光烧结3D打印机打印的。

与现有的技术相比本发明的有益效果是:

1、一种基于3D打印技术的微波介质制备方法,包括以下步骤:

(a)根据所需微波介质技术指标,在激光烧结3D打印机内预设激光束的功率和扫描路径,并在激光烧结3D打印机内输入零件的建模参数;(b)在位于激光烧结3D打印机工作台上的成型零件上,铺设一层基材粉料,形成粉层;(c)按照预设的激光束参数控制激光束在粉层上进行扫描,使粉料温度上升至熔点,进行烧结并与成型零件实现粘接,形成一烧结层;(d)下降工作台,继续在工作台上铺设一层基材粉料,形成粉层;然后按照预设的激光束参数控制激光束在粉层上进行扫描,使粉料温度上升至熔点,进行烧结并与上一层烧结层实现粘接,形成下一烧结层;(e)重复步骤(d),直至完成整个制备过程;为实现可控微波电性能参数成形,可通过控制工作台及打印箱体温度、控制粉层厚度、控制激光功率、控制激光烧结光斑尺寸、控制激光光斑驻留时间、运行速度及轨迹等参数,实现微波介质材料介电常数、正切角损耗等电性能参数的精确可控成形;通过本技术方案,能够解决目前通信、导航、雷达等多个应用中对微波介质的迫切需要,包括但不限于微波高频介质基板、微波腔减速介质基体、龙伯透镜天线等多种微波介质应用场景。解决了传统微波介质制备中介电常数固化不易调整,对复杂结构成形困难,不易精确控制生产,需要专门结构模具等等问题。

附图说明

图1为一种基于3D打印技术的微波介质制备方法的流程图;

图2为实施例三中多种粉料箱和多形态刮板的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例一

请参阅图1-2,一种基于3D打印技术的微波介质制备方法,包括以下步骤:

(a)根据所需微波介质技术指标,在激光烧结3D打印机内预设激光束的功率和扫描路径,并在激光烧结3D打印机内输入零件的建模参数。

(b)在位于激光烧结3D打印机工作台上的成型零件上,铺设一层基材粉料,形成粉层。

(c)按照预设的激光束参数控制激光束在粉层上进行扫描,使粉料温度上升至熔点,进行烧结并与成型零件实现粘接,形成一烧结层。

(d)下降工作台,继续在工作台上铺设一层基材粉料,形成粉层;然后按照预设的激光束参数控制激光束在粉层上进行扫描,使粉料温度上升至熔点,进行烧结并与上一层烧结层实现粘接,形成下一烧结层。

(e)重复步骤(d),直至完成整个制备过程。

步骤(b)和步骤(d)中基材粉料是热塑性塑料粉末或陶瓷粉末等,例如:PS、尼龙、PP等。

步骤(b)和步骤(d)形成粉层后,通过激光烧结3D打印机进行预加热;预加热后的粉层温度略低于该粉料的熔点。

步骤(d)中的激光束的扫描方向与上一层中烧结层的激光束的扫描方向相反。

步骤(b)和步骤(d)中的粉层厚度控制在0.05~0.4mm之间,保证打印效果避免粉层在烧结过程中球化和散粉。

步骤(c)和步骤(d)中实时检测激光束所扫描粉层点的温度,当达到粉料熔点附近后,激光束迅速移动到下一扫描点,以保证得到所需的微波介质技术指标。

步骤(b)中的成型零件是由激光烧结3D打印机打印的;即无需放入已成型的零件,可以通过激光烧结3D打印机实现从无到有的过程,逐层打印,最终完成整个制备过程。

本方法通过控制工作台及打印箱体温度、控制粉层厚度、控制激光功率、控制激光烧结光斑尺寸、控制激光光斑驻留时间、运行速度及轨迹等参数,实现微波介质材料介电常数、正切角损耗等电性能参数的精确可控成形。

实施例二

实施例二是对实施例一的进一步说明,相同的部件这里不再赘述。

控制工作台及打印箱体温度:通过控制打印工作台及箱体预热温度及保持温度,实现已打印层与待打印层温度可控,达到控制电参数的目的;箱体温度控制,主要起辅助保温,箱体温度通常在30~50℃。

控制粉层厚度:通过控制粉料刮刀间隙,控制粉层厚度实现控制烧结层效果,达到控制电参数的目的;为达到打印效果避免球化及散粉,粉层厚度通常控制在0.05~0.4mm之间。

控制激光功率:根据粉层厚度调节输出的激光功率(50%~100%),实现控制烧结效果,达到控制电参数的目的;例如:同样是0.1mm的粉层,激光功率调节为50%,生成介电常数ε=1.2的层面;将激光功率调节为100%,生成介电常数ε=1.9的层面;还是根据所需介电常数和粉层厚度选择合适的激光功率。

控制激光烧结光斑尺寸:通过控制激光头、反射镜焦距等途径,控制激光光斑尺寸,实现对烧结面积、烧结效果控制,达到控制电参数的目的;光斑直径控制在0.05~1mm,相同激光源输出功率下光斑直径小则表面温度达,直径大反之,其根本目的仍然是控制在铺层表面的烧结温度和面积,实现需要的电参数。

基材粉料目数调整:通过控制基材粉料目数,实质影响激光烧结效果,达到控制电参数的目的;高目数时基材粉料更密集,低目数反之;粉料通常选用40~300目的粉料,高目数的粉料因其更小,铺层后更密集,受光斑照射也更均匀,低目数反之;根据不同的电参数要求选用不同目数的粉料,此处特别是电参数中的均匀性误差指标,均匀性误差要求严格的选用高目数,反之通常考虑选用低目数。

实施例三

实施例三是对实施例一的进一步说明,相同的部件这里不再赘述,请参阅图2,可通过调整粉料箱的数量及铺层刮板形态实现目数不同粉料、类型不同粉料混合成型;通过配置多个粉料箱,多种形态刮板,结合位移伺服装置,实现多种目数不同粉料、类型不同粉料任意铺粉层,达到控制电参数的目的。

实施例四

实施例四是实施例一的一种具体操作过程和相关参数:

打印一款尺寸为Φ100×200mm的圆柱体,需要实现一体化电参数,具体参数如下:

一体化介电常数ε约为1.54,理论设计值为1.55;介电常数ε均匀性为1.52~1.56,<±0.5%;正切角损耗:<8×10-5;

预设参数和相关参数:

基材粉料:PS;基材粉料目数:固定为80目;粉层厚度:顶部10层和底部10层的厚度为0.1mm,中间层厚度固定为0.2mm;激光束功率:激光源功率为60W,扫描顶部10层和底部10层铺时的输出100%功率即60W,扫描中间层厚度固定为输出70%功率即42W;工作台及箱体温度:45℃;激光光斑尺寸:固定为0.5mm;光斑运行轨迹:固定为相邻层反方向。

实施例五

实施例五是实施例一的一种具体操作过程和相关参数:

打印一款尺寸为Φ145mm的球体,需要实现由内到外电参数连续变化,同圆心任意球形面电参数相同;具体参数如下:球体由内到外介电常数ε连续变化,任意球形面电参数相同;将球体电参数由内到外分为4个梯度递变区,每个递变区尺寸不等,设计介电常数ε由内到外分别为:1.82、1.64、1.35、1.18;介电常数ε均匀性<±0.5%;正切角损耗:由内到外分别为2×10-4,8×10-5,6×10-5,5×10-5。

预设参数和相关参数:

基材粉料:PS;粉料目数:固定为200目;粉料铺层厚度:固定为0.1mm;激光源功率:激光源功率为60W,不同电参数区不同输出功率,由内到外分别为100%,80%,70%,50%;工作台及箱体温度:初始设置30℃,当打印到1/2深度时调整为35℃,当打印到2/3深度时调整为45℃;激光光斑尺寸:不同电参数区不同光斑尺寸,由内到外分别为0.1mm,0.1mm,0.3mm,0.2mm;光斑运行轨迹:根据测温数据不规格变化轨迹。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请技术方案构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。

8页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:一种3D打印机喷头防堵结构

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!