本發明涉及噴墨打印微制造技術領域，尤其涉及一種噴墨打印激光燒結固化方法。

背景技術：

激光用于燒結納米金屬漿液，形成導電圖形，具有熱效應影響區域小，光束導向性好，燒結區域選擇性靈活等特點，在噴墨打印光固化領域運用越來越廣泛。

如圖1所示，在激光燒結中，由于激光光斑較小，照射的加工區域形成的溫度場是非線性變化的，不同工藝參數產生的溫度不一樣，不同的加工區域產生的熱效應存在差異。如圖2所示，在選擇性激光燒結納米金屬漿液時，對于任意一條燒結掃描路徑初始燒結區域記作Q71(本發明稱為：前部)，激光離開區域記作Q81(本發明稱為：后部)，連續燒結區域記作Q91(本發明稱為：中部)。

激光從Q11以固定能量密度進入前部Q71，由于納米金屬漿液溫度較低(視為室溫)，前部需要逐漸吸收大量的能量發生固化，存在時滯性，所以前部Q71S是燒結不均勻區域；燒結前部時，由于熱傳導，中部Q81前端被提前預熱，在光斑到達中部前，中部的前端已經吸收了一定的能量，而且沿著加工方向，隨著光斑的移動這個預熱在整個中部是連續的，因此，中部激光燒結效果相對均勻；在后部Q91，由于熱量無法沿著燒結方向繼續傳播，熱量在垂直于激光運動的方向傳播的熱量增加，導致后部實際固化寬度增加；無法準確計算各條掃描路徑間隔s，產生重復燒結或者未燒結區域Q53，如圖3所示，導致最終燒結成型的圖形導電率低且不均勻，幾何尺寸精度低。于是很有必要實時監測和控制燒結固化狀態優化燒結固化參數，達到快速精確燒結固化提高成品率。

CN 105538721A基于五軸聯動設備打印并用激光燒結三維導電圖形，但是激光燒結過程呈現開環控制特點，系統內無相關工藝量監測、反饋及控制環節。

華中科技大學設計的基于光功率反饋的高功率激光實時檢測和控制系統，保證了激光功率的穩定性和控制精度，但是檢測激光功率作為反饋量的控制，只屬于半閉環控制，缺少對激光作用效應的實時檢測，無法實時判斷激光加工的質量。

US 7245371B2運用拉曼光譜技術對激光燒結固化材料狀態進行實時監測和激光參數控制，雖然降低了設備成本，但是不能對固化幾何尺寸進行監測。

技術實現要素：

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種噴墨打印的激光燒結固化方法，以解決現有技術的不足。

為實現上述目的，本發明提供了一種噴墨打印的激光燒結固化方法，按以下步驟進行：

(1)以一定速度按S形路徑掃描燒結導電漿液；

(2)將待燒結區域Q52的第一條掃描路徑Q22分為L1和L2段，在L1段，采集溫度和圖像信號；

(3)根據(2)所采集的數據，調節激光功率使燒結溫度保持在有效范圍內，確定有效燒結固化寬度b；

(4)根據設定的固化精度e，計算有效燒結寬度偏差Δb，確定有效燒結寬度范圍b0：b-Δb≤b0≤b+Δb；

(5)根據有效燒結固化寬度b，計算掃描間隔s＝(0.1～0.8)b；

(6)在燒結過程中，系統根據設定的有效燒結寬度范圍，動態調節激光功率。

優選地，所述溫度采集是利用紅外熱像裝置采集激光作用點溫度數據，同時將數據傳輸給計算機進行處理。

優選地，所述圖像采集是采用CCD高速攝像機對燒結固化形成的線條測量。并將數據傳輸給計算機進行處理。

優選地，所述有效燒結寬度b，通過所述圖像采集，測量整個燒結區域第一條燒結路徑L1段均勻固化后的寬度得到。

優選地，所述固化精度e，由手動設置。

優選地，所述有效燒結偏差Δb＝(0.1-0.75)e。

本發明的有益效果是：

本發明可實現對激光燒結工藝中的激光作用點溫度和固化線條寬度進行測量分析，利用紅外熱像裝置實時在線檢測燒結點溫度，據此判斷燒結結果是否有效，從而保證成型圖案電性能；利用高速攝像系統實時在線采集燒結點處的固化線條寬度，從而保證固話線條的幾何尺寸精度。

以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特征和效果。

附圖說明

圖1是現有激光燒結方法局部燒結缺陷示意圖。

圖2是現有激光燒結掃描路徑分區圖。

圖3是現有激光燒結方法整體燒結缺陷示意圖。

圖4是基于本發明的燒結效果示意圖。

圖5是基于本發明的燒結掃描路徑分區圖。

圖6是基于本發明的激光燒結流程圖。

具體實施方式

一種噴墨打印激光燒結固化方法，按以下步驟進行：

(1)本發明以一定速度按S形掃描燒結納米金屬漿液，如圖4所示；

(2)如圖5將待燒結區域Q52的第一條掃描路徑Q22分為L1和L2段，在L1段，采集溫度和圖像信號；

(3)根據(2)所采集的數據，調節激光功率使燒結溫度保持在有效范圍內，確定有效燒結固化寬度b；

(4)根據設定的固化精度e，計算有效燒結寬度偏差Δb，確定有效燒結寬度范圍b0：b-Δb≤b0≤b+Δb；

(5)根據有效燒結固化寬度b，計算掃描間隔s＝(0.1～0.8)b；

(6)在燒結過程中，系統根據設定的有效燒結寬度范圍，動態調節激光功率。

本實施例中，所述溫度采集是利用紅外熱像裝置采集激光作用點溫度數據，同時將數據傳輸給計算機進行處理。

本實施例中，所述圖像采集是采用CCD高速攝像機對燒結固化形成的線條測量。并將數據傳輸給計算機進行處理。

本實施例中，所述有效燒結寬度b，通過所述圖像采集，測量整個燒結區域第一條燒結路徑L1段均勻固化后的寬度得到。

本實施例中，所述固化精度e，由手動設置。

本實施例中，所述有效燒結偏差Δb＝(0.1-0.75)e。

圖6所示為本發明的步驟流程圖

首先啟動系統，然后設置參數，包括：將第一條燒結路徑分為為2段L1和L2，分別設置兩段長度、高速攝像機參數，有效燒結溫度范圍[Tmin,Tmax]，燒結精度e，初始激光功率，光斑移動速度，并計算有效燒結寬度偏差Δb；

設置完畢，啟動燒結設備，采集紅外信號和燒結成型圖像。

如圖5，激光進入L1段，沿第一條掃描路徑Q22方向往復運動，同時系統自動調節激光器功率,直到達到有效燒結溫度，繼續往復運動直到燒結寬度均勻，此時認為燒結穩定,記錄燒結寬度b。以L1段寬度b為基準，加入有效燒結寬度偏差，則實際有效燒結寬度范圍為：b-Δb≦b0≤b+Δb。L1為前述前部長度，典型有效燒結溫度范圍為120～180℃的納米銀漿液其前部長度約為3-5mm。

激光光斑以恒速沿Q22掃描方向向前掃描離開L1段，進入L2段，在達到有效燒結溫度范圍的條件下，進行激光功率動態調節，保證激光燒結有效寬度在要求范圍內。

第一段燒結路徑Q22完成后，以進給量s沿垂直于第一條掃描路徑Q22方向進給，然后進入第二條掃描路徑，以前述有效燒結溫度范圍，有效燒結寬度范圍為指標，動態調節激光功率，重復本步驟，直到完成整個區域Q52的燒結，到達終點Q62，燒結終止。

以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。