| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202411602326.1 | 申请日 | 2024-11-11 |
| 公开(公告)号 | CN119458896A | 公开(公告)日 | 2025-02-18 |
| 申请人 | 重庆大学; | 申请人类型 | 学校 |
| 发明人 | 伊浩; 牛泽南; 金宇锋; 曹华军; | 第一发明人 | 伊浩 |
| 权利人 | 重庆大学 | 权利人类型 | 学校 |
| 当前权利人 | 重庆大学 | 当前权利人类型 | 学校 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：重庆市 | 城市 | 当前专利权人所在城市：重庆市沙坪坝区 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：重庆市沙坪坝区沙正街174号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：400044 |
| 主IPC国际分类 | B29C64/20 | 所有IPC国际分类 | B29C64/20 ; B29C64/314 ; B29C64/386 ; B29C64/393 ; B33Y40/10 ; B33Y50/00 ; B33Y30/00 ; B33Y50/02 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 9 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 重庆缙云专利代理事务所 | 专利代理人 | 马健; |
| 摘要 | 发明 提供面向智能 轴承 内嵌式 传感器 的 气溶胶 原位喷印成形系统及方法。该系统包括计算机控 制模 块 、自适应气溶胶喷印模块、时序 固化 模块、视觉模块和五轴运动平台，并根据轴承结构特点对系统中关键组件的工作方式进行了改进设计。本发明方法通过识别轴承结构件表面的结构特征，得到曲面参数化映射下的喷头运动轨迹，根据目标传感器结构及材料特性，将雾化的功能材料微液滴按照预设轨迹直接在轴承结构件表面逐点、线、面、层沉积，同时通过合理控制固化时间及固化次序，促进喷射沉积界面异质/同质材料间的均匀结合，实现轴承内嵌式传感器的原位集成制造，为智能轴承的标准化应用提供技术 支撑 。 | ||
| 权利要求 | 1.一种面向智能轴承内嵌式传感器的气溶胶原位喷印成形系统，其特征在于：包括计算机控制模块(5)，以及布置在洁净环境(7)内的自适应气溶胶喷印模块(1)、时序固化模块(2)、视觉模块(3)和五轴运动平台(4)； |
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| 说明书全文 | 面向智能轴承内嵌式传感器的气溶胶原位喷印成形系统及方法 技术领域[0001] 本发明涉及先进制造技术领域，特别涉及面向智能轴承内嵌式传感器的气溶胶原位喷印成形系统及方法。 背景技术[0002] 智能轴承具有自感知、自决策和自调控的特点，为风电、轨道交通、工程机械等重大装备运行质量监控提供了有效信息源，是推动轴承从机器关节向机器大脑变革的关键手段。目前，智能轴承主要采用外挂式结构，通过增加特异性专用密封环等方式来布置传感器，难以满足轴承的标准化应用，且传感器远离激励源，无法准确测取轴承运行状态的关键信息。为此，研究轴承内嵌式传感器的原位制造技术，开发传感器嵌入式的标准化智能轴承是未来高端轴承的重要发展趋势。 [0003] 然而，现有原位制造技术的发展尚未成熟，难以匹配目前轴承内嵌式传感器微型化、集成化的设计理念，针对智能轴承内嵌式传感器的原位集成制造仍存在以下技术难题：①跨尺度制造，轴承内嵌式传感器在功能结构和整体结构的尺度上存在差异，从厘米级至亚微米级不等，传统制造方法难以在单次制造过程中同时满足大尺寸区域的快速成形与微纳功能结构的高分辨率构筑；②多材料集成制造，智能轴承内嵌式传感器类型主要有转速、温度、振动及载荷等，可打印材料应涵盖半导体材料、陶瓷材料、有机敏感材料、纳米材料等；③异质界面结合，轴承通常处于高速、重载、高温等极端服役环境，传感器与轴承基体的材料界面处为结合薄弱点，极易发生断裂脱落，内嵌式传感器的可靠性与长期稳定性对异质界面的结合强度提出了极高要求。 发明内容[0005] 本发明的目的是提供面向智能轴承内嵌式传感器的气溶胶原位喷印成形系统及方法，以解决现有技术中存在的问题。 [0006] 为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种面向智能轴承内嵌式传感器的气溶胶原位喷印成形系统，包括计算机控制模块，以及布置在洁净环境内的自适应气溶胶喷印模块、时序固化模块、视觉模块和五轴运动平台。 [0007] 所述五轴运动平台包括三维工作台和平面运动单元。所述三维工作台具有X方向移动轴、Y方向移动轴和Z方向移动轴，实现XYZ三个方向的运动。所述平面运动单元搁置在三维工作台上方。所述平面运动单元具有两个旋转轴，实现额外的两个旋转自由度。轴承结构件固定在平面运动单元上。 [0008] 所述自适应气溶胶喷印模块包括墨水雾化装置、气泵、载气流控制器、鞘气流控制器、气溶胶同轴聚焦头和自适应喷嘴。所述气溶胶同轴聚焦头布置在平面运动单元上方。所述气溶胶同轴聚焦头具有载气流通道和鞘气流通道。所述载气流通道通过气管连接墨水雾化装置。所述鞘气流通道通过气管连接鞘气流控制器。所述墨水雾化装置与载气流控制器连接，载气流控制器与气泵连接。所述鞘气流控制器与气泵连接。所述自适应喷嘴设置于气溶胶同轴聚焦头的出口。 [0009] 所述时序固化模块包括固化成形装置和运动执行装置。所述运动执行装置布置在三维工作台上。所述固化成形装置安装在运动执行装置上。所述运动执行装置为固化成形装置提供多自由度的精确定位与路径控制。所述固化成形装置用于对功能材料进行分区和/或分步固化。 [0010] 所述视觉模块包括三维激光扫描仪和喷印观测相机。所述三维激光扫描仪安装在五轴运动平台的上方。所述喷印观测相机布置在自适应喷嘴旁侧。所述喷印观测相机的拍摄方向面向轴承结构件。 [0011] 工作时，所述视觉模块对实际安装加工的轴承结构件进行定位和三维测量，并对原位制造过程进行微域实时监测。所述计算机控制模块根据轴承结构件表面特征进行原位喷印路径规划，并协同控制自适应气溶胶喷印模块、时序固化模块和五轴运动平台。所述自适应气溶胶喷印模块将雾化的功能材料墨水以气溶胶束流的形式喷射沉积至轴承结构件表面。所述时序固化模块对已沉积功能材料进行分区、分步固化，控制传感功能结构的原位构筑与组装。 [0012] 进一步，所述墨水雾化装置选用超声雾化、气动雾化或电雾化形式。 [0013] 进一步，所述载气流控制器的气流控制范围为5sccm～2000sccm。所述鞘气流控制器的气流控制范围为10sccm～2000sccm。 [0015] 进一步，所述功能材料墨水为液体材料或液体材料与固体颗粒材料形成的液态混合料。所述功能材料墨水粘度范围为1～1000cP。所述功能材料墨水被雾化成直径为1～10μm的气溶胶微液滴。 [0017] 本发明还提供根据上述任意一项系统的面向智能轴承内嵌式传感器的气溶胶原位喷印成形方法，通过识别轴承结构件的表面结构特征，得到曲面参数化映射下的喷头运动轨迹，根据目标传感器结构及材料特性，将雾化的功能材料微液滴按照预设轨迹直接在轴承结构件表面逐点、线、面、层沉积，同时通过合理控制固化时间及固化次序，促进喷射沉积界面异质/同质材料间的均匀结合，实现轴承内嵌式传感器的原位集成制造。 [0018] 进一步，包括以下步骤： [0020] 2)将轴承结构件固定在五轴运动平台的平面运动部分上，采用三维激光扫描仪对所述轴承结构件进行扫描以识别及获取原位喷印表面的点云数据，计算机控制模块对所述点云数据进行处理以得到轴承结构件三维模型。 [0021] 3)将用户设计的目标结构布置到步骤2)中所述轴承结构件三维模型上，并对其进行切片处理，得到气溶胶原位喷印程序，所述气溶胶原位喷印程序指协调控制各个系统模块的命令程序与路径规划控制程序，由计算机控制模块生成并实现协同控制。 [0022] 4)启动气溶胶原位喷印程序，雾化的功能材料墨水通过自适应气溶胶喷印模块聚焦并形成与自适应喷嘴尺寸相当的气溶胶束流，按照预设扫描轨迹在轴承结构件表面上逐点、线、面、层沉积。 [0023] 5)基于步骤4)同步启动时序固化模块，对已沉积功能材料进行原位同步固化或区域分步式固化，促进功能材料墨水相变及异质材料界面组装过程。 [0024] 6)重复步骤4)和5)直至目标传感器结构制造完成。 [0025] 进一步，步骤5)中，时序固化策略选用原位实时固化或延滞固化。 [0026] 本发明还提供根据上述方法在制造轴承内嵌式温敏传感器中的应用。 [0027] 本发明的技术效果是毋庸置疑的： [0028] A.能够满足轴承内嵌式传感器制造所需半导体材料、绝缘材料、导体材料、键合连接材料和封装材料等，提升智能轴承内嵌式传感器材料‑结构‑功能一体化的制造能力； [0029] B.可根据目标功能结构对已沉积层进行原位同步固化或区域分步式固化，通过控制材料的相变过程来抑制沉积层流体非对称扩散行为，减少沉积层的应力和变形，提高成形结构轮廓精度，同时促进异质/同质材料界面的均匀结合，控制轴承内嵌式传感器的原位构筑与组装； [0030] C.针对智能轴承内嵌式传感器原位集成制造的技术难题，利用气溶胶喷射打印技术实现轴承基体表面传感功能结构的原位集成构筑，有望突破内嵌式传感器(转速、温度、振动及载荷等)原位成形结构复杂度受限、材料兼容性差、加工效率低的制造难题，为推动智能轴承等新型智能化基础零部件的标准化应用提供技术基础。附图说明 [0031] 图1为面向智能轴承内嵌式传感器的气溶胶原位喷印成形系统示意图； [0032] 图2为实施例7中自适应气溶胶喷印原理示意图； [0033] 图3为实施例9中轴承内嵌式温敏传感器原位喷印成形示意图； [0034] 图4为实施例10中原位气溶胶喷印时序固化策略示意图； [0035] 图中：自适应气溶胶喷印模块1、墨水雾化装置1‑1、气泵1‑2、载气流控制器1‑3、鞘气流控制器1‑4、气溶胶同轴聚焦头1‑5、自适应喷嘴1‑6、时序固化模块2、固化成形装置2‑1、运动执行装置2‑2、视觉模块3、三维激光扫描仪3‑1、喷印观测相机3‑2、五轴运动平台4、计算机控制模块5、轴承结构件6、洁净环境7。 具体实施方式[0036] 下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。 [0037] 实施例1： [0038] 参见图1，本实施例提供一种面向智能轴承内嵌式传感器的气溶胶原位喷印成形系统，包括计算机控制模块5，以及布置在洁净环境7内的自适应气溶胶喷印模块1、时序固化模块2、视觉模块3和五轴运动平台4。 [0039] 所述五轴运动平台4包括三维工作台和平面运动单元。所述三维工作台具有X方向移动轴、Y方向移动轴和Z方向移动轴，实现XYZ三个方向的运动。所述平面运动单元搁置在三维工作台上方。所述平面运动单元具有两个旋转轴，实现额外的两个旋转自由度。轴承结构件6固定在平面运动单元上。 [0040] 所述自适应气溶胶喷印模块1包括墨水雾化装置1‑1、气泵1‑2、载气流控制器1‑3、鞘气流控制器1‑4、气溶胶同轴聚焦头1‑5和自适应喷嘴1‑6。所述气溶胶同轴聚焦头1‑5布置在平面运动单元上方。所述气溶胶同轴聚焦头1‑5具有载气流通道和鞘气流通道。所述载气流通道通过气管连接墨水雾化装置1‑1。所述鞘气流通道通过气管连接鞘气流控制器1‑4。所述墨水雾化装置1‑1与载气流控制器1‑3连接，载气流控制器1‑3与气泵1‑2连接。所述鞘气流控制器1‑4与气泵1‑2连接。所述自适应喷嘴1‑6设置于气溶胶同轴聚焦头1‑5的出口。 [0041] 所述时序固化模块2包括固化成形装置2‑1和运动执行装置2‑2。所述运动执行装置2‑2布置在三维工作台上。所述固化成形装置2‑1安装在运动执行装置2‑2上。所述运动执行装置2‑2为固化成形装置2‑1提供多自由度的精确定位与路径控制。所述固化成形装置2‑1用于对功能材料进行分区和/或分步固化。 [0042] 所述视觉模块3包括三维激光扫描仪3‑1和喷印观测相机3‑2。所述三维激光扫描仪3‑1安装在五轴运动平台4的上方。所述喷印观测相机3‑2布置在自适应喷嘴1‑6旁侧。所述喷印观测相机3‑2的拍摄方向面向轴承结构件6。 [0043] 工作时，所述视觉模块3对实际安装加工的轴承结构件6进行定位和三维测量，并对原位制造过程进行微域实时监测。所述计算机控制模块5根据轴承结构件6表面特征进行原位喷印路径规划，并协同控制自适应气溶胶喷印模块1、时序固化模块2和五轴运动平台4。所述自适应气溶胶喷印模块1将雾化的功能材料墨水以气溶胶束流的形式喷射沉积至轴承结构件6表面。所述时序固化模块2对已沉积功能材料进行分区、分步固化，控制传感功能结构的原位构筑与组装。 [0044] 实施例2： [0045] 本实施例主要内容同实施例1，其中，所述墨水雾化装置1‑1选用超声雾化、气动雾化或电雾化形式。 [0046] 实施例3： [0047] 本实施例主要内容同实施例1或2，其中，所述载气流控制器1‑3的气流控制范围为5sccm～2000sccm。所述鞘气流控制器1‑4的气流控制范围为10sccm～2000sccm。 [0048] 实施例4： [0049] 本实施例主要内容同实施例1～3中任意一项，其中，所述固化成形装置2‑1的具体固化方式为激光烧结、紫外光固化或近红外烧结。 [0050] 实施例5： [0051] 本实施例主要内容同实施例1～4中任意一项，其中，所述功能材料墨水为液体材料或液体材料与固体颗粒材料形成的液态混合料。所述功能材料墨水粘度范围为1～1000cP。所述功能材料墨水被雾化成直径为1～10μm的气溶胶微液滴。所述功能材料墨水选用金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、生物材料或复合材料中的一种或多种的混合。 [0052] 实施例6： [0053] 本实施例主要内容同实施例1～5中任意一项，其中，所述轴承结构件6为智能轴承的零部件。所述轴承结构件6包括内圈、外圈、滚动体、保持架、密封件或防尘盖等零件。所述轴承结构件6的材料包括但不限于轴承钢、不锈钢、铸铁、合金、工程塑料、陶瓷、碳材料或复合材料。 [0054] 实施例7： [0055] 本实施例主要内容同实施例1～6中任意一项，其中，参见图2，所述自适应喷嘴1‑6为固定形状结构或柔性可变形结构，能够根据制造结构特征调整喷嘴的出口尺寸和横截面形状，以适应不同的打印精度、效率和材料的沉积需求。所述自适应喷嘴1‑6的内径的极限尺寸范围由微米级跨越至厘米级(20μm～1cm)，横截面形状包括但不限于圆形、椭圆形、矩形及多边形截面，其中： [0056] a)圆形截面适用于高精度、小线宽打印场景，用于微尺寸结构的精细化加工； [0057] b)椭圆形截面通过动态调节椭圆的长轴与短轴比例，能够在一个方向上扩展打印线宽，实现宽幅区域的快速材料填充，适用于大面积图案的高效打印； [0059] d)多边形截面适用于复杂形状的材料沉积，通过不同多边形形状的设计，可实现非规则形状的高精度打印。 [0060] 实施例8： [0061] 本实施例提供实施例1～7中任意一项系统的面向智能轴承内嵌式传感器的气溶胶原位喷印成形方法，通过识别轴承结构件6的表面结构特征，得到曲面参数化映射下的喷头运动轨迹，根据目标传感器结构及材料特性，将雾化的功能材料微液滴按照预设轨迹直接在轴承结构件6表面逐点、线、面、层沉积，同时通过合理控制固化时间及固化次序，促进喷射沉积界面异质/同质材料间的均匀结合，实现轴承内嵌式传感器的原位集成制造。面向智能轴承内嵌式传感器的气溶胶原位喷印成形方法，包括以下步骤： [0062] 1)配置功能材料墨水，通过调节溶质、溶剂及掺杂剂的质量配比，获得均匀稳定分散、适于气溶胶喷射的打印墨水，对待制造轴承结构件6表面进行清洗、干燥。 [0063] 2)将轴承结构件6固定在五轴运动平台4的平面运动部分上，采用三维激光扫描仪3‑1对所述轴承结构件6进行扫描以识别及获取原位喷印表面的点云数据，计算机控制模块 5对所述点云数据进行处理以得到轴承结构件6三维模型。 [0064] 3)将用户设计的目标结构布置到步骤2)中所述轴承结构件6三维模型上，并对其进行切片处理，得到气溶胶原位喷印程序，所述气溶胶原位喷印程序指协调控制各个系统模块的命令程序与路径规划控制程序，由计算机控制模块5生成并实现协同控制。 [0065] 4)启动气溶胶原位喷印程序，雾化的功能材料墨水通过自适应气溶胶喷印模块1聚焦并形成与自适应喷嘴1‑6尺寸相当的气溶胶束流，按照预设扫描轨迹在轴承结构件6表面上逐点、线、面、层沉积。 [0066] 5)基于步骤4)同步启动时序固化模块2，对已沉积功能材料进行原位同步固化或区域分步式固化，促进功能材料墨水相变及异质材料界面组装过程。 [0067] 6)重复步骤4)和5)直至目标传感器结构制造完成。 [0069] 实施例9： [0070] 参见图3，本实施例提供根据实施例8所述的方法在制造轴承内嵌式温敏传感器中的应用，包括以下步骤： [0071] S1)轴承结构件6选择轴承内圈，对轴承内圈表面进行清洗、干燥，去除轴承内圈表面油污、灰尘以及锈迹，将轴承内圈固定在五轴运动平台4平面运动部分上，采用三维激光扫描仪3‑1对轴承内圈进行扫描以识别及获取原位喷印表面的点云数据，计算机控制模块5对所述点云数据进行处理以得到轴承内圈三维模型； [0072] S2)绝缘层喷印，选用Al2O3作为绝缘层材料，将一定量的TiB2、ZrO2、Y2O3纳米粉末加入Al2O3前驱体陶瓷溶液中，聚乙二醇(PEG)作为稳定分散剂，获得均匀稳定分散、适于气溶胶喷射的Al2O3陶瓷墨水；启动气溶胶原位喷印程序，自适应喷嘴1‑6选择内径1cm的矩形截面喷头，雾化的Al2O3陶瓷墨水以宽幅气溶胶束流(20μm～1cm)的形式在轴承内圈表面上往返沉积；固化成形装置2‑1选择激光烧结的方式，光斑直径为1cm，激光辐照靶点与气溶胶束流沉积点位重合，对已沉积Al2O3陶瓷墨水进行原位初步固化，得到厚度均匀，膜厚20～100μm的保护层； [0073] S3)传感功能层喷印，选用铂纳米颗粒(PtNPs)作为温敏传感功能材料，乙二醇(EG)与水作为溶剂，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为稳定分散剂，获得均匀稳定分散、适于气溶胶喷射的纳米铂浆墨水；启动气溶胶原位喷印程序，自适应喷嘴1‑6选择内径20～300μm的圆形截面喷头，雾化的纳米铂浆墨水按照栅形结构轨迹在绝缘层表面上沉积；固化成形装置2‑1选择激光烧结的方式，光斑直径为100μm，激光辐照靶点与气溶胶束流沉积点位重合，对已沉积纳米铂浆墨水进行原位同步固化，得到栅形传感功能层结构，栅极线宽的极限为10μm，传感功能层厚度5～20μm； [0074] S4)保护层喷印，选用SiCN作为保护层材料，将一定量的TiB2、ZrO2、Y2O3纳米粉末加入SiCN前驱体陶瓷溶液中，聚乙二醇(PEG)作为稳定分散剂，获得均匀稳定分散、适于气溶胶喷射的SiCN陶瓷墨水；启动气溶胶原位喷印程序，自适应喷嘴1‑6选择内径1cm的矩形截面喷头，雾化的SiCN陶瓷墨水以宽幅气溶胶束流(>2mm)的形式在传感功能层上往返沉积；固化成形装置2‑1选择激光烧结的方式，光斑直径为1cm，激光辐照靶点与气溶胶束流沉积点位重合，对已沉积SiCN陶瓷墨水进行原位初步固化，得到厚度均匀，膜厚小于30μm的保护层； [0075] S5)传感器原位集成，在传感功能层栅型结构两个引脚处分别涂覆焊点，同时固化成形装置2‑1对整体结构进行初步辐照固定，后将集成有温敏传感器的轴承内圈置于400～800℃的高温环境中进一步烧结，完成对绝缘层与保护层陶瓷前驱体材料的热解过程，得到界面结合稳固的温敏传感器结构； [0076] S6)传感器测试，将集成有温敏传感器的轴承内圈装配得到内嵌温敏传感器轴承，并置于模拟工况环境内，采用数据采集系统实时获取模拟工况环境的温度及内嵌温敏传感器轴承的电阻信号，从而对内嵌温敏传感器轴承进行模拟工况下的稳定性测试，在50℃至800℃范围内测试轴承内嵌温敏传感器的电阻漂移率及高温稳定性，验证面向智能轴承内嵌式传感器的气溶胶原位喷印成形方法的可行性。 [0077] 本实施例在兼顾精度与效率的前提下实现多材料、跨尺度、原位制造，以满足智能轴承内嵌式传感器微型化、集成化的制造需求。 [0078] 实施例10： [0079] 参见图4，本实施例提供根据实施例8所述的方法在平面与曲面两类轴承结构型面，提供一种原位气溶胶喷印时序固化策略，包括原位实时固化与延滞固化两种方式，实现原位气溶胶喷印成形过程的按需调控，其中： [0080] (a)实时固化策略，包括以下步骤： [0081] 1)配置功能材料墨水，通过调节溶质、溶剂及掺杂剂的质量配比，获得均匀稳定分散、适于气溶胶喷射的打印墨水，对待制造轴承结构件6表面进行清洗、干燥。 [0082] 2)将轴承结构件6固定在五轴运动平台4平面运动部分上，采用三维激光扫描仪3‑1对所述轴承结构件6进行扫描以识别及获取原位喷印表面的点云数据，计算机控制模块5对所述点云数据进行处理以得到轴承结构件6三维模型。 [0083] 3)将用户设计的目标结构布置到步骤2)中所述轴承结构件6三维模型上，并对其进行切片处理，得到气溶胶原位喷印程序，所述气溶胶原位喷印程序指协调控制各个系统模块的命令程序与路径规划控制程序，由计算机控制模块5生成并实现协同控制。 [0084] 4)启动气溶胶原位喷印程序，雾化的功能材料墨水通过自适应气溶胶喷印模块1聚焦并形成与自适应喷嘴1‑6尺寸相当的气溶胶束流，按照预设扫描轨迹在轴承结构件6表面上沉积。 [0085] 其中，所述轴承结构件6表面为平面时，功能材料墨水在重力作用下发生对称均匀铺展。所述轴承结构件6表面为曲面时，功能材料墨水在重力和曲率共同作用下发生非对称铺展。 [0086] 5)基于步骤4)同步启动时序固化模块2，固化成形装置2‑1的辐照靶点与气溶胶束流沉积点位重合，辐照靶点与束流沉积的扫描轨迹完成重合且实时跟随，功能材料墨水沉积后即刻发生相变过程，抑制了已沉积功能材料墨水的横向铺展过程。 [0087] 其中，所述轴承结构件6表面为平面时，提升打印分辨率的同时增加沉积层高度，成形结构纵横比提高。所述轴承结构件6表面为曲面时，提升打印分辨率的同时抑制非对称铺展，增加成形结构精度。 [0088] 6)重复步骤4)、5)直至目标传感器结构制造完成。 [0089] (b)延滞固化策略，包括以下步骤： [0090] 1)配置功能材料墨水，通过调节溶质、溶剂及掺杂剂的质量配比，获得均匀稳定分散、适于气溶胶喷射的打印墨水，对待制造轴承结构件6表面进行清洗、干燥。 [0091] 2)将轴承结构件6固定在五轴运动平台4平面运动部分上，采用三维激光扫描仪3‑1对所述轴承结构件6进行扫描以识别及获取原位喷印表面的点云数据，计算机控制模块5对所述点云数据进行处理以得到轴承结构件6三维模型。 [0092] 3)将用户设计的目标结构布置到步骤2)中所述轴承结构件6三维模型上，并对其进行切片处理，得到气溶胶原位喷印程序，所述气溶胶原位喷印程序指协调控制各个系统模块的命令程序与路径规划控制程序，由计算机控制模块5生成并实现协同控制。 [0093] 4)启动气溶胶原位喷印程序，雾化的功能材料墨水通过自适应气溶胶喷印模块1聚焦并形成与自适应喷嘴1‑6尺寸相当的气溶胶束流，按照预设扫描轨迹在轴承结构件6表面上沉积。 [0094] 其中，所述轴承结构件6表面为平面时，功能材料墨水在重力作用下发生对称均匀铺展。所述轴承结构件6表面为曲面时，功能材料墨水在重力和曲率共同作用下发生非对称铺展。 [0095] 5)基于步骤4)启动时序固化模块2，固化成形装置2‑1的辐照靶点滞后于气溶胶束流的沉积点位，且辐照靶点与束流沉积的扫描轨迹一致，功能材料墨水沉积后的延迟发生相变过程，已沉积功能材料墨水在该段时间内进一步发生横向铺展过程。 [0096] 其中，所述轴承结构件6表面为平面时，提升打印线宽的同时减少沉积层高度，成形结构纵横比降低。所述轴承结构件6表面为曲面时，增加已沉积功能材料墨水在曲面上的共形铺展时间，提高成形结构与曲面的形状匹配程度。 [0097] 6)重复步骤4)、5)直至目标传感器结构制造完成。 |
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