按需弯月面电化学增材制造微型金属零部件装置及方法

1.本发明属于增材制造技术与电化学沉积领域，具体涉及按需弯月面电化学增材制造微型金属零部件装置及方法。


背景技术：

2.增材制造技术是基于离散或者堆积原理，通过材料的逐渐累积来实现制造的技术。它利用计算机将成形零件的3d模型切成一系列一定厚度的“薄片”，增材制造设备自下而上地制造出每一层“薄片”最后叠加成形出三维的实体零件。这种制造技术无需传统的刀具或模具，可以实现传统工艺难以或无法加工的复杂结构的制造,并且可以有效简化生产工序，缩短制造周期。作为一种综合性应用技术，增材制造综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识，具有很高的科技含量。
3.弯月面约束区域电化学沉积技术属于电化学三维微沉积技术的一种，它使用在超细阳极尖端和阴极基板之间极窄的间隙中形成的稳定的微纳米尺度的弯月面形电解液桥作为电化学反应槽，在阴极表面发生超高分辨率的金属沉积。它通常使用内含超细阳极的超细移液管，将电解液运输到电沉积所需的反应区域。与其他的电化学三维微沉积技术相比，弯月面约束电沉积技术具有成型精度高，成型质量好等优点。然而由于弯月面微反应池形状固定，所以弯月面约束区域电化学沉积方式只能制备一些截面简单的2.5d结构(如柱状结构)，沉积截面复杂的三维结构，一直是弯月面约束的电化学沉积方式面临的一大难题。
4.随着人类文明的延续与发展，生产“更小、更快、更便宜”的小型化产品和设备的趋势已成为电子、航空航天、医学和汽车等行业的主要关注点。微型部件，如印刷电路板、微型喷嘴、微型模具、化学微型反应器、牙齿植入、高科技医疗器械、燃料过滤器和燃料点火系统，都是在微型加工技术的帮助下生产的。比如，为了制备直径更小的微孔(直径在1mm到1μm之间)，同时提高微孔的质量和精度，研究人员投入了大量的人力物力财力。传统的制备微型麻花钻的相关技术需要很长的时间、涉及多个制造步骤，制造单个微型麻花钻需要很长时间，导致生产率低，需要更高的劳动力成本。它还需要许多机器，这些机器的操作和维护成本很高。因此，开发一种创新的微型机械零部件制造方法以降低制造商和用户的成本具有非常重要的意义。


技术实现要素：

5.本发明提供一种按需弯月面电化学增材制造微型金属零部件装置及方法，以解决目前存在的制备微型金属零部件困难的问题。
6.本发明采取的技术方案是，包括机架、喷嘴装置、储液瓶一、蠕动泵一、蠕动泵二、z轴移动装置、步进电机、联轴器一、多通道旋转器、储液瓶二、储液瓶三、连接轴、联轴器二、打印平台、x轴移动滑台和y轴移动滑台，其中蠕动泵一安装在机架上，蠕动泵二安装在机架上，z轴移动装置安装在机架上，步进电机螺纹连接在z轴移动装置上，多通道旋转器螺纹连
接在z轴移动装置上，多通道旋转器与连接轴过盈配合，步进电机的输出轴、联轴器一与连接轴之间螺纹连接，储液瓶一安装在连接轴内，储液瓶一与喷嘴装置之间通过管道连接，储液瓶二安装在连接轴内，储液瓶二与喷嘴装置通过管道连接，储液瓶三安装在连接轴内，储液瓶三与喷嘴装置之间通过管道连接，连接轴、联轴器二与喷嘴装置之间螺纹连接，y轴移动滑台与机架之间螺纹连接，x轴移动滑台与y轴移动滑台之间螺纹连接，打印平台固定在x轴移动滑台上。
7.所述喷嘴装置包括储液瓶一连接口、卡槽一、连接光孔一、储液瓶二连接口、储液瓶三连接口、聚合物管道二、电解液管道、聚合物管道一、喷嘴外壳，其中储液瓶一连接口开在喷嘴外壳上并与聚合物管道一接通，储液瓶二连接口开在喷嘴外壳上并与聚合物管道二接通，储液瓶三连接口开在喷嘴外壳上并与电解液管道接通，聚合物管道二与聚合物管道一固定在喷嘴外壳上，相隔180度布置，聚合物管道一和聚合物管道二的形状可以根据需要打印的三维构件进行调整，聚合物管道一、聚合物管道二、电解液管道均为微米级。
8.所述储液瓶一包括聚合物出口一、瓶身一、瓶盖一和管道连接口一，瓶盖一与瓶身一螺纹连接。
9.所述z轴移动装置包括z轴导轨和z轴滑块；
10.所述z轴导轨包括滑轨、步进电机和丝杠，丝杠安装在滑轨内，步进电机输出轴与丝杠连接，步进电机旋转，可带动丝杠在滑轨内旋转；
11.所述z轴滑块包括螺纹孔和滑台，其中螺纹孔开在滑台下方，螺纹孔与丝杠螺纹连接，丝杠旋转可使得滑台沿着滑轨滑动。
12.所述步进电机包括紧固光孔一、卡槽二、连接光孔二和输出轴，其中螺钉通过紧固光孔一与z轴滑块螺纹连接，从而使得步进电机安装在z轴滑块上。
13.所述联轴器一包括凸肩一、连接光孔三、凸肩二。
14.所述多通道旋转器包括定子和转子；其中：
15.所述定子包括紧固光孔二、进气孔一、进气孔二、进气孔三、气体轨道一、气体轨道二、气体轨道三和密封圈沟槽一，进气孔一与气体轨道一相通，进气孔二与气体轨道二接通，进气孔三与气体轨道三接通，螺钉穿过紧固光孔二与z轴滑块螺纹连接，从而使定子固定在z轴滑块上；
16.所述转子包括出气孔一、出气孔二、出气孔三、通气轨道一、通气轨道二、通气轨道三、通气孔一、通气孔二、通气孔三、密封圈沟槽二和转子内孔，通气孔一与通气轨道一接通，同时与出气孔一接通，通气孔二与通气轨道二接通，同时与出气孔二接通，通气孔三与通气轨道三接通，同时与出气孔三接通，密封圈安装在密封圈沟槽一与密封圈沟槽二之间，密封圈的作用是防止各轨道之间的气体发生泄漏。
17.所述储液瓶二包括聚合物出口二、瓶身二、瓶盖二和管道连接口二，瓶盖二与瓶身二螺纹连接；
18.所述储液瓶三包括电解液出口三、瓶身三、瓶盖三、管道连接口三、电极连接板和电极连接孔，瓶盖三与瓶身三螺纹连接，电极连接孔与源表正极连接给电解液施加正向电压。出气孔一与管道连接口一通过软管连接，出气孔二与管道连接口二通过软管连接，出气孔三与管道连接口通过软管连接，蠕动泵一将相同压力的气体通过软管分别压入进气孔一、进气孔二，进气孔一中的气体经气体轨道一和通气轨道一从出气孔一流出，从出气孔一
出来的气体经过软管和管道连接口一进入到储液瓶一内，从而挤压储液瓶一内的聚合物以固定的压力和速度挤出，进气孔二中的气体经气体轨道二和通气轨道二从出气孔二流出，从出气孔二出来的气体经过软管和管道连接口二进入到储液瓶二内，从而挤压储液瓶二内的聚合物以固定的压力和速度挤出，蠕动泵二将固定压力通过软管压入进气孔三中，进气孔三的气体经气体轨道三和通气轨道三从出气孔三流出，从出气孔三出来的气体经过软管和管道连接口三进入到储液瓶三内，从而挤压储液瓶三内的电解液以固定的压力和速度挤出。
19.所述连接轴包括卡槽三、连接光孔四、储液瓶一定位孔、储液瓶二定位孔、储液瓶三定位孔、卡槽四、连接光孔五和轴，卡槽二与凸肩一间隙配合，凸肩二与卡槽三间隙配合，螺栓分别穿过连接光孔二、连接光孔三、连接光孔四，将步进电机、联轴器一与连接轴连接起来，转子内孔与轴过盈配合，转子随轴转动；
20.所述联轴器二包括凸肩三、连接光孔六和凸肩四，凸肩三与卡槽四间隙配合，凸肩四与卡槽一间隙配合，螺栓分别穿过连接光孔五、连接光孔六、连接光孔一，将连接轴、联轴器二与喷嘴装置连接起来。
21.所述沉积平台包括阴极基底、打印平台和uv固化灯，阴极基底放置在打印平台上，阴极基底与源表负极连接，uv固化灯安装在打印平台外壳上，uv固化灯的作用是加速聚合物的固化。
22.所述x轴移动滑台包括导轨一、压电陶瓷电动机一、摩擦带一、滑块一和位置检测模块一，压电陶瓷电动机一与导轨一通过螺纹连接，摩擦带一固定在滑块一上，滑块一放置在导轨一上，位置检测模块一与导轨一通过螺纹连接，导轨一通过螺纹连接安装在滑块二上；
23.所述y轴移动滑台包括导轨二、压电陶瓷电动机二、摩擦带二、滑块二和位置检测模块二，导轨二通过螺纹连接安装在机架上，压电陶瓷电动机二通过螺纹连接安装在导轨二上，摩擦带二固定在滑块二上，滑块二放置在导轨二上，位置检测模块二通过螺纹连接安装在导轨二上。
24.一种按需弯月面电化学增材制造微型金属零部件的方法，包括下列步骤：
25.(1)电解液的配置：配制材料为金属零部件所需金属离子的盐溶液，将粉末硫酸盐溶于去离子水，加入适量的浓硫酸用于稳定溶液ph值，得到所需的电沉积金属盐溶液；
26.(2)pdms墨水的配置：将170克sylgard 186碱与17克硫醇官能化交联剂([4
–
6％(巯基丙基)甲基硅氧烷]-二甲基硅氧烷共聚物)、5.61克气相二氧化硅和1.87克2-羟基-2-甲基丙酮光引发剂在speedmixer中混合以1800转/分钟搅拌18分钟；
[0027]
(3)模型数据转化：用catia软件构建金属零部件的三维模型，切片层处理形成stl格式文件，通过控制步进电机的旋转速度、源表输出电压、z轴移动装置的运动速度、x轴电动滑台的运动速度、y轴移动滑台的运动速度，按扫描路径逐层沉积成形；
[0028]
(4)金属盐溶液的注入：卸下储液三的瓶盖三，将金属盐溶液注入到储液瓶三的容腔内，安装上瓶盖三；
[0029]
(5)pdms墨水的注入：卸下储液一的瓶盖一，将pdms墨水注入到储液瓶一的容腔内，安装上瓶盖一；卸下储液二的瓶盖二，将pdms墨水注入到储液瓶二的容腔内，安装上瓶盖二；
[0030]
(6)微型金属零部件打印前调整：给z轴移动装置的步进电机施加电压使得滑台下移，当喷嘴装置靠近阴极基底到合适的位置时，停止施加电压使喷嘴装置停止运动，接通源表在储液瓶三内施加正向电压，在阴极基底上施加负向电压，调整蠕动泵一转速使储液瓶一和储液瓶二中的pdms墨水以设定的压力和流速挤出，调整蠕动泵二的流速使储液瓶三中的电解液以设定的压力和流速挤出，打开uv固化灯使挤出的pdms固化，给步进电机施加电压使喷嘴装置旋转，同时给z轴移动装置的步进电机施加电压使喷嘴装置向上移动，观察打印的微型金属零部件是否达到想要的效果，如果达到，调整x轴移动滑台和y轴移动滑台将喷嘴装置移动到相对阴极基底的合适位置；如果没有达到，则需要调整蠕动泵一和蠕动泵二的转速使储液瓶内的压力到达合适值之再进行打印；
[0031]
(7)打印微型金属零部件：给z轴移动装置的步进电机施加电压使得滑台下移，当喷嘴装置靠近阴极基底到合适的位置时，停止施加电压，接通源表在储液瓶二内施加正向电压，在阴极基底上施加负向电压，调整蠕动泵一转速使储液瓶一和储液瓶二中的pdms墨水以设定的压力和流速挤出，调整蠕动泵二的流速使储液瓶三中的电解液以设定的压力和流速挤出，同时打开uv固化灯，由于液体表面存在表面张力所以电解液在喷嘴装置末端与阴极基底之间会形成弯月面，同时由于有pdms墨水的存在，可调整弯月面的形状，成型变截面的三维结构，由于pdms墨水有一定的流动性，所以在沉积过程中需要uv固化灯对pdms墨水进行固化，为了保持弯月面的稳定性与沉积过程的连续性，在成型过程中要给步进电机施加电压使喷嘴装置旋转，同时给z轴移动装置的步进电机施加电压使喷嘴装置向上移动，向上移动速度应该与所打印的三维结构生长速度保持一致，待成型到设计的高度之后，停止打印，同时在打印过程中也可使步进电机不旋转，增加可打印金属零部件的范围；
[0032]
(8)零件的清洗及干燥：沉积结束后，关闭电源，移动z轴移动装置使喷嘴装置与沉积物分离，用镊子将阴极基底从溶液中取出，清洗零件并干燥；
[0033]
(9)pdms去除：将步骤(8)制备好的构件放入硅酮硅胶解胶剂中，浸泡6个小时，使pdms完全去除得到设计的微型金属零部件；
[0034]
(10)零件再次清洗：将零件从硅酮硅胶中取出后用蒸馏水冲洗并干燥。
[0035]
本发明的优点：
[0036]
既可实现微型螺旋状金属零部件的制备(如微型麻花钻、微型圆柱铣刀、微型蜗杆、微型斜齿轮等)，又可实现微型非螺旋状金属零部件的制备(如微型直齿圆柱齿轮)，可限解决了传统制造方法制备微型金属零部件困难的问题。
[0037]
可提高微型金属零部件的设计灵活性，通过定制喷嘴装置制备非标件。在无需重新设计工艺规程的条件下，通过改变各步进电机之间的运动来改变微型金属零部件的尺寸，如通过控制步进电机的转速可改变微型麻花钻的螺旋角从而改变切削力、排屑和散热性能。
[0038]
采用弯月面约束的电化学方法来制备微型金属零部件，制备过程中无热应力，极大减少了由热应力引起的变形。
[0039]
材料利用率高、加工速度快，极大改善微型金属零部件的制备难度，加工成本低、加工周期短。
[0040]
常见的弯月面约束的电化沉积增材制造方式弯月面形状固定且单一，无法实现复杂截面构件的制备，本发明提出的电解液和pdms同时挤出的方法，通过pdms的挤出有效调
控弯月面的形状，从而制备复杂形状截面的三维结构。
附图说明
[0041]
图1是本发明装置的结构示意图；
[0042]
图2是本发明喷嘴装置的结构示意图一；
[0043]
图3是本发明喷嘴装置的结构示意图二；
[0044]
图4是本发明喷嘴装置的剖视图；
[0045]
图5是本发明储液瓶一的剖视图；
[0046]
图6是本发明z轴移动装置的结构示意图；
[0047]
图7是本发明z轴导轨的结构示意图；
[0048]
图8是本发明z轴滑块的结构示意图；
[0049]
图9是本发明步进电机的结构示意图；
[0050]
图10是本发明联轴器一的结构示意图；
[0051]
图11是本发明多通道旋转器的结构示意图；
[0052]
图12是本发明定子的结构示意图；
[0053]
图13是本发明定子的剖视图；
[0054]
图14是本发明转子的结构示意图一；
[0055]
图15是本发明转子的结构示意图二；
[0056]
图16是本发明转子的剖视图；
[0057]
图17是本发明储液瓶二的剖视图；
[0058]
图18是本发明储液瓶三的剖视图；
[0059]
图19是本发明储液瓶三的结构示意图；
[0060]
图20是本发明连接轴的结构示意图；
[0061]
图21是本发明联轴器二的结构示意图；
[0062]
图22是本发明沉积平台的结构示意图；
[0063]
图23是本发明x轴移动滑台的结构示意图；
[0064]
图24是本发明y轴移动滑台的结构示意图；
[0065]
图25是本发明实施例1中制备微型麻花钻时的喷嘴装置的结构示意图；
[0066]
图26是本发明实施例1中制备的未去除pdms的麻花钻结构示意图；
[0067]
图27是本发明实施例1中制备的去除pdms的麻花钻结构示意图；
[0068]
图28是本发明实施例2中制备微型蜗杆的结构示意图。
具体实施方式
[0069]
参见图1，包括机架1、喷嘴装置2、储液瓶一3、蠕动泵一4、蠕动泵二5、z轴移动装置6、步进电机7、联轴器一8、多通道旋转器9、储液瓶二10、储液瓶三11、连接轴12、联轴器二13、打印平台14、x轴移动滑台15和y轴移动滑台16，其种蠕动泵一4安装在机架1上，蠕动泵二5安装在机架1上，z轴移动装置6安装在机架1上，步进电机7螺纹连接在z轴移动装置6上，多通道旋转器9螺纹连接在z轴移动装置6上，多通道旋转器9与连接轴12过盈配合，步进电机7的输出轴、联轴器一8与连接轴12之间螺纹连接，储液瓶一3安装在连接轴12内，储液瓶
一3与喷嘴装置2之间通过管道连接，储液瓶二10安装在连接轴12内，储液瓶二10与喷嘴装置2通过管道连接，储液瓶三11安装在连接轴12内，储液瓶三11与喷嘴装置2之间通过管道连接，连接轴12、联轴器二13与喷嘴装置2之间螺纹连接，y轴移动滑台16与机架1之间螺纹连接，x轴移动滑台15与y轴移动滑台16之间螺纹连接，打印平台14固定在x轴移动滑台15上。
[0070]
参见图2、图3、图4，所述喷嘴装置2包括储液瓶一连接口201、卡槽一202、连接光孔一203、储液瓶二连接口205、储液瓶三连接口204、聚合物管道二206、电解液管道207、聚合物管道一208和喷嘴外壳209，其中储液瓶一连接口201开在喷嘴外壳209上、并与聚合物管道一208接通，储液瓶二连接口205开在喷嘴外壳209上并与聚合物管道二206接通，储液瓶三连接口204开在喷嘴外壳209上并与电解液管道207接通，聚合物管道二206与聚合物管道一208固定在喷嘴外壳209上，相隔180度布置，聚合物管道一208和聚合物管道二206的形状可以根据需要打印的三维构件进行调整，聚合物管道一208、聚合物管道二206、电解液管道207均为微米级。
[0071]
参见图5，所述储液瓶一3包括聚合物出口一301、瓶身一302、瓶盖一303主管道连接口一304，其中瓶盖一303与瓶身一302螺纹连接。
[0072]
参见图6，所述z轴移动装置6包括z轴导轨601和z轴滑块602；
[0073]
参见图7，所述z轴导轨601包括滑轨60101、步进电机60102和丝杠60103，其中丝杠60103安装在滑轨60101内，步进电机60102输出轴与丝杠60103连接，步进电机60102旋转，可带动丝杠60103在滑轨60101内旋转；
[0074]
参见图8，所述z轴滑块602包括螺纹孔60201和滑台60202，其中螺纹孔60201开在滑台60202下方，螺纹孔60201与丝杠60103螺纹连接，丝杠60103旋转可使得滑台60202沿着滑轨60101滑动。
[0075]
参见图9，所述步进电机7包括紧固光孔一701、卡槽二702、连接光孔二703和输出轴704，其中螺钉通过紧固光孔一701与z轴滑块602螺纹连接，从而使得步进电机7安装在z轴滑块602上。
[0076]
参见图10，所述联轴器一8包括凸肩一801、连接光孔三802和凸肩二803。
[0077]
参见图11，所述多通道旋转器9包括定子901和转子902；
[0078]
参见图12、图13，所述定子901包括紧固光孔二90101、进气孔一90102、进气孔二90103、进气孔三90104、气体轨道一90105、气体轨道二90106、气体轨道三90107和密封圈沟槽一90108，其中进气孔一90102与气体轨道一90105相通，进气孔二90103与气体轨道二90106接通，进气孔三90104与气体轨道三90107接通，螺钉穿过紧固光孔二90101与z轴滑块602螺纹连接，从而使定子901固定在z轴滑块602上。
[0079]
参见图14、图15、图16所述转子902包括出气孔一90201、出气孔二90202、出气孔三90203、通气轨道一90204、通气轨道二90205、通气轨道三90206、通气孔一90207、通气孔二90208、通气孔三90209、密封圈沟槽二90210和转子内孔90211，其中通气孔一90207与通气轨道一90204接通，同时与出气孔一90201接通，通气孔二90208与通气轨道二90205接通，同时与出气孔二90202接通，通气孔三90209与通气轨道三90206接通，同时与出气孔三90203接通，密封圈安装在密封圈沟槽一90108与密封圈沟槽二90210之间，密封圈的作用是防止各轨道之间的气体发生泄漏。
[0080]
参见图17，所述储液瓶二10包括聚合物出口二1001、瓶身二1002、瓶盖二1003和管道连接口二1004，其中瓶盖二1003与瓶身二1002螺纹连接。
[0081]
参见图18、图19，所述储液瓶三11包括电解液出口三1101、瓶身三1102、瓶盖三1103、管道连接口三1104、电极连接板1105和电极连接孔1106，其中瓶盖三1103与瓶身三1102螺纹连接，电极连接孔1106与源表正极连接给电解液施加正向电压，出气孔一90201与管道连接口一304通过软管连接，出气孔二90202与管道连接口二1004通过软管连接，出气孔三90203与管道连接口1104通过软管连接，蠕动泵一4将相同压力的气体通过软管分别压入进气孔一90102、进气孔二90103，进气孔一90102中的气体经气体轨道一90105和通气轨道一90204从出气孔一90201流出，从出气孔一90201出来的气体经过软管和管道连接口一304进入到储液瓶一3内，从而挤压储液瓶一3内的聚合物以固定的压力和速度挤出，进气孔二90102中的气体经气体轨道二90106和通气轨道二90205从出气孔二90202流出，从出气孔二90202出来的气体经过软管和管道连接口二1004进入到储液瓶二10内，从而挤压储液瓶二10内的聚合物以固定的压力和速度挤出，蠕动泵二5将固定压力通过软管压入进气孔三90104中，进气孔三90104的气体经气体轨道三90107和通气轨道三90206从出气孔三90203流出，从出气孔三90203出来的气体经过软管和管道连接口三1104进入到储液瓶三11内，从而挤压储液瓶三11内的电解液以固定的压力和速度挤出。
[0082]
参见图20，所述连接轴12包括卡槽三1201、连接光孔四1202、储液瓶一定位孔1203、储液瓶二定位孔1204、储液瓶三定位孔1205、卡槽四1206、连接光孔五1207和轴1208，其中卡槽二702与凸肩一801间隙配合，凸肩二803与卡槽三1201间隙配合，螺栓分别穿过连接光孔二703、连接光孔三802、连接光孔四1202，将步进电机7、联轴器一8与连接轴12连接起来，转子内孔90211与轴1208过盈配合，转子902随轴1208转动。
[0083]
参见图21，所述联轴器二13包括凸肩三1301、连接光孔六1302和凸肩四1303，其中凸肩三1301与卡槽四1206间隙配合，凸肩四1303与卡槽一202间隙配合，螺栓分别穿过连接光孔五1207、连接光孔六1302、连接光孔一203，将连接轴12、联轴器二13与喷嘴装置2连接起来。
[0084]
参见图22，所述沉积平台14包括阴极基底1401、打印平台1402和uv固化灯1403，其中阴极基底1401放置在打印平台1402上，阴极基底1401与源表负极连接，uv固化灯1403安装在打印平台1402外壳上，uv固化灯1403的作用是加速聚合物的固化。挤出的聚合物经过uv固化灯1403固化后作为掩模可调整电解液弯月面的形状，由于聚合物所成型的结构在打印过程中可动态变化，所以掩模也是动态变化的，即对于电解液弯月面的形状实现了动态控制，增加了弯月面约束的电化学沉积增材制造的自由度。
[0085]
参见图23，所述x轴移动滑台15包括导轨一1501、压电陶瓷电动机一1502、摩擦带一1503、滑块一1504和位置检测模块一1505，其中压电陶瓷电动机一1502与导轨一1501通过螺纹连接，摩擦带一1503固定在滑块一1504上，滑块一1504放置在导轨一1501上，位置检测模块1505与导轨一1501通过螺纹连接，导轨一1501通过螺纹连接安装在滑块二1604上。
[0086]
压电陶瓷电动机一1502通过对摩擦带一1503施加摩擦力，从而使得滑块一1504在导轨一1501上滑动，实现x轴移动。位置检测模块一1505用于检测滑块一1504的位置，并传回计算机与目标位置进行比较，形成控制闭环，提高控制精度。
[0087]
参见图24，所述y轴移动滑台16包括导轨二1601、压电陶瓷电动机二1602、摩擦带
二1603、滑块二1604和位置检测模块二1605，其中导轨二1601通过螺纹连接安装在机架1上，压电陶瓷电动机二1602通过螺纹连接安装在导轨二1601上，摩擦带二1603固定在滑块二1604上，滑块二1604放置在导轨二1601上，位置检测模块二1605通过螺纹连接安装在导轨二1601上。
[0088]
压电陶瓷电动机二1602通过对摩擦带二1603施加摩擦力，从而使得滑块二1604在导轨二1601上滑动，实现y轴移动。位置检测模块二1605用于检测滑块二1604的位置，并传回计算机与目标位置进行比较，形成控制闭环，提高控制精度。
[0089]
动态掩模辅助区域电化学沉积增材制造微型金属零部件的方法，包括下列步骤：
[0090]
(1)电解液的配置：配制材料为金属零部件所需金属离子的盐溶液，将粉末硫酸盐溶于去离子水，加入适量的浓硫酸用于稳定溶液ph值，得到所需的电沉积金属盐溶液；
[0091]
(2)pdms墨水的配置：将170克sylgard 186碱与17克硫醇官能化交联剂([4
–
6％(巯基丙基)甲基硅氧烷]-二甲基硅氧烷共聚物)、5.61克气相二氧化硅和1.87克2-羟基-2-甲基丙酮光引发剂在speedmixer中混合以1800转/分钟搅拌18分钟。
[0092]
(3)模型数据转化：用catia软件构建金属零部件的三维模型，切片层处理形成stl格式文件，通过控制步进电机7的旋转速度、源表输出电压、z轴移动装置6的运动速度、x轴电动滑台15的运动速度、y轴移动滑台16的运动速度，按扫描路径逐层沉积成形；
[0093]
(4)金属盐溶液的注入：卸下储液三11的瓶盖三1103，将金属盐溶液注入到储液瓶三11的容腔内，安装上瓶盖三1103；
[0094]
(5)pdms墨水的注入：卸下储液一3的瓶盖一303，将pdms墨水注入到储液瓶一3的容腔内，安装上瓶盖一303，卸下储液二10的瓶盖二1003，将pdms墨水注入到储液瓶二10的容腔内，安装上瓶盖二1003；
[0095]
(6)微型金属零部件打印前调整：给z轴移动装置的步进电机60102施加电压使得滑台60202下移，当喷嘴装置2靠近阴极基底1401到合适的位置时，停止施加电压使喷嘴装置2停止运动，接通源表在储液瓶三11内施加正向电压，在阴极基底1401上施加负向电压，调整蠕动泵一4转速使储液瓶一3和储液瓶二10中的pdms墨水以设定的压力和流速挤出，调整蠕动泵二5的流速使储液瓶三11中的电解液以设定的压力和流速挤出，打开uv固化灯1403使挤出的pdms固化，给步进电机7施加电压使喷嘴装置2旋转，同时给z轴移动装置的步进电机60102施加电压使喷嘴装置2向上移动，观察打印的微型金属零部件是否达到想要的效果，如果达到，调整x轴移动滑台15和y轴移动滑台16将喷嘴装置2移动到相对阴极基底1401的合适位置；如果没有达到，则需要调整蠕动泵一4和蠕动泵二5的转速使储液瓶内的压力到达合适值之再进行打印；
[0096]
(7)打印微型金属零部件：给z轴移动装置6的步进电机60102施加电压使得滑台60202下移，当喷嘴装置2靠近阴极基底1401到合适的位置时，停止施加电压，接通源表在储液瓶二10内施加正向电压，在阴极基底1401上施加负向电压，调整蠕动泵一4转速使储液瓶一3和储液瓶二10中的pdms墨水以设定的压力和流速挤出，调整蠕动泵二5的流速使储液瓶三11中的电解液以设定的压力和流速挤出，同时打开uv固化灯1403，由于液体表面存在表面张力所以电解液在喷嘴装置2末端与阴极基底1401之间会形成弯月面，同时由于有pdms墨水的存在，可调整弯月面的形状，成型变截面的三维结构，由于pdms墨水有一定的流动性，所以在沉积过程中需要uv固化灯1403对pdms墨水进行固化，为了保持弯月面的稳定性
与沉积过程的连续性，在成型过程中要给步进电机7施加电压使喷嘴装置2旋转，同时给z轴移动装置的步进电机60102施加电压使喷嘴装置2向上移动，向上移动速度应该与所打印的三维结构生长速度保持一致，待成型到设计的高度之后，停止打印；同时在打印过程中也可使步进电机7不旋转，增加可打印金属零部件的范围；
[0097]
(8)零件的清洗及干燥：沉积结束后，关闭电源，移动z轴移动装置6使喷嘴装置2与沉积物分离，用镊子将阴极基底1401从溶液中取出，清洗零件并干燥；
[0098]
(9)pdms去除：将步骤(8)制备好的构件放入硅酮硅胶解胶剂中，浸泡6个小时，使pdms完全去除得到设计的微型金属零部件；
[0099]
(10)零件再次清洗：将零件从硅酮硅胶中取出后用蒸馏水冲洗并干燥。
[0100]
实施例1微型麻花钻的制备
[0101]
安装制备微型麻花钻的喷嘴装置2：在制备微型麻花钻之前需要选用与设计麻花钻相对应的喷嘴装置2，如图25，不同尺寸的微型麻花钻需要选择不同的喷嘴装置2，将喷嘴装置2与联轴器二13连接起来；
[0102]
(1)电解液的配置：配制材料为微型麻花钻所需金属离子的盐溶液，将粉末硫酸盐溶于去离子水，加入适量的浓硫酸用于稳定溶液ph值，得到所需的电沉积金属盐溶液；
[0103]
(2)聚合物pdms墨水的配置：将170克sylgard 186碱与17克硫醇官能化交联剂([4
–
6％(巯基丙基)甲基硅氧烷]-二甲基硅氧烷共聚物)、5.61克气相二氧化硅和1.87克2-羟基-2-甲基丙酮光引发剂在speedmixer中混合以1800转/分钟搅拌18分钟；
[0104]
(3)模型数据转化：用catia软件构建微型麻花钻的三维模型，切片层处理形成stl格式文件，通过控制步进电机7的旋转速度、源表输出电压、z轴移动装置6的运动速度、x轴电动滑台15的运动速度、y轴移动滑台16的运动速度，按扫描路径逐层沉积成形；
[0105]
(4)金属盐溶液的注入：卸下储液三11的瓶盖三1103，将金属盐溶液注入到储液瓶三11的容腔内，安装上瓶盖三1103；
[0106]
(5)pdms墨水的注入：卸下储液一3的瓶盖一303，将pdms墨水注入到储液瓶一3的容腔内，安装上瓶盖一303，卸下储液二10的瓶盖二1003，将pdms墨水注入到储液瓶二10的容腔内，安装上瓶盖二1003；
[0107]
(6)微型麻花钻打印前调整：给z轴移动装置的步进电机60102施加电压使得滑台60202下移，当喷嘴装置2靠近阴极基底1401到合适的位置时，停止施加电压使喷嘴装置2停止运动，接通源表在储液瓶三11内施加正向电压，在阴极基底1401上施加负向电压，调整蠕动泵一4转速使储液瓶一3和储液瓶二10中的pdms墨水以设定的压力和流速挤出，调整蠕动泵二5的流速使储液瓶三11中的电解液以设定的压力和流速挤出，打开uv固化灯1403使挤出的pdms固化，给步进电机7施加电压使喷嘴装置2旋转，同时给z轴移动装置的步进电机60102施加电压使喷嘴装置2向上移动。观察打印的微型麻花钻是否达到想要的效果，如果达到，调整x轴移动滑台15和y轴移动滑台16将喷嘴装置2移动到相对阴极基底1401的合适位置；如果没有达到，则需要调整蠕动泵一4和蠕动泵二5的转速使储液瓶内的压力到达合适值之再进行打印；
[0108]
(7)微型麻花钻刀体部分制备：将喷嘴装置2移动到相对阴极基底1401的合适位置之后，给z轴移动装置6的步进电机60102施加电压使得滑台60202下移，当喷嘴装置2靠近阴极基底1401到合适的位置时，停止施加电压。接通源表在储液瓶三11内施加正向电压，在阴
极基底1401上施加负向电压。调整蠕动泵一4转速使储液瓶一3和储液瓶二10中的pdms墨水以设定的压力和流速挤出，调整蠕动泵二5的流速使储液瓶三11中的电解液以设定的压力和流速挤出，同时打开uv固化灯1403，由于液体表面存在表面张力所以电解液在喷嘴装置2末端与阴极基底1401之间会形成弯月面，同时由于有pdms墨水的存在，可调整弯月面的形状，成型变截面的三维结构，由于pdms墨水有一定的流动性，所以在沉积过程中需要uv固化灯1403对pdms墨水进行固化。为了保持弯月面的稳定性与沉积过程的连续性，在成型过程中要给步进电机7施加电压使喷嘴装置2旋转，同时给z轴移动装置的步进电机60102施加电压使喷嘴装置2向上移动，向上移动速度应该与所打印的三维结构生长速度保持一致，待成型到设计的高度之后，停止打印；
[0109]
微型麻花钻刀柄部分制备：刀体部分制备完成之后，关闭蠕动泵一4，停止pdms墨水的挤出，关闭uv固化灯1403，增大蠕动泵二5的流速使弯月面完全覆盖喷嘴装置2末端，停止给步进电机7施加电压，只需给z轴移动装置的步进电机60102施加电压使喷嘴装置2的提升速度与金属沉积物的生长速度保持一致，待刀柄部分沉积完成之后，停止打印。制备的微型麻花钻，如图26；
[0110]
(8)零件的清洗及干燥：沉积结束后，关闭电源，移动z轴移动装置6使喷嘴装置2与阴极基底1401分离，用镊子将阴极基底1401从溶液中取出，清洗零件并干燥。
[0111]
(9)pdms去除：将步骤(8)制备好的构件放入硅酮硅胶解胶剂中，浸泡6个小时，使pdms完全去除得到设计的麻花钻，如图27。
[0112]
(10)零件再次清洗：将零件从硅酮硅胶中取出后用蒸馏水冲洗并干燥。
[0113]
实施例2微型蜗杆的制备
[0114]
安装制备微型蜗杆的喷嘴装置2：在制备微型蜗杆之前需要选用与设计微型蜗杆相对应的喷嘴装置2，如图3，不同尺寸的微型蜗杆需要选择不同的喷嘴装置2，将喷嘴装置2与联轴器二13连接起来；
[0115]
(1)电解液的配置：配制材料为微型蜗杆所需金属离子的盐溶液，将粉末硫酸盐溶于去离子水，加入适量的浓硫酸用于稳定溶液ph值，得到所需的电沉积金属盐溶液；
[0116]
(2)聚合物pdms墨水的配置：将170克sylgard 186碱与17克硫醇官能化交联剂([4
–
6％(巯基丙基)甲基硅氧烷]-二甲基硅氧烷共聚物)、5.61克气相二氧化硅和1.87克2-羟基-2-甲基丙酮光引发剂在speedmixer中混合以1800转/分钟搅拌18分钟；
[0117]
(3)模型数据转化：用catia软件构建微型蜗杆的三维模型，切片层处理形成stl格式文件，通过控制步进电机7的旋转速度、源表输出电压、z轴移动装置6的运动速度、x轴电动滑台15的运动速度、y轴移动滑台16的运动速度，按扫描路径逐层沉积成形；
[0118]
(4)金属盐溶液的注入：卸下储液三11的瓶盖三1103，将金属盐溶液注入到储液瓶三11的容腔内，安装上瓶盖三1103；
[0119]
(5)pdms墨水的注入：卸下储液一3的瓶盖一303，将pdms墨水注入到储液瓶一3的容腔内，安装上瓶盖一303。卸下储液二10的瓶盖二1003，将pdms墨水注入到储液瓶二10的容腔内，安装上瓶盖二1003；
[0120]
(6)微型蜗杆打印前调整：给z轴移动装置的步进电机60102施加电压使得滑台60202下移，当喷嘴装置2靠近阴极基底1401到合适的位置时，停止施加电压使喷嘴装置2停止运动，接通源表在储液瓶三11内施加正向电压，在阴极基底1401上施加负向电压，调整蠕
动泵一4转速使储液瓶一3和储液瓶二10中的pdms墨水以设定的压力和流速挤出，调整蠕动泵二5的流速使储液瓶三11中的电解液以设定的压力和流速挤出，打开uv固化灯1403使挤出的pdms固化。给步进电机7施加电压使喷嘴装置2旋转，同时给z轴移动装置的步进电机60102施加电压使喷嘴装置2向上移动，观察打印的微型蜗杆是否达到想要的效果，如果达到，调整x轴移动滑台15和y轴移动滑台16将喷嘴装置2移动到相对阴极基底1401的合适位置；如果没有达到，则需要调整蠕动泵一4和蠕动泵二5的转速使储液瓶内的压力到达合适值之再进行打印；
[0121]
(7)微型蜗杆圆轴一制备：将喷嘴装置2移动到阴极基底1401的合适位置之后，给z轴移动装置6的步进电机60102施加电压使得滑台60202下移，当喷嘴装置2靠近阴极基底1401到合适的位置时，停止施加电压，接通源表在储液瓶三11内施加正向电压，在阴极基底1401上施加负向电压。关闭蠕动泵一4，停止pdms墨水的挤出，关闭uv固化灯1403，增大蠕动泵二5的流速使弯月面完全覆盖喷嘴装置2末端，停止给步进电机7施加电压，只需给z轴移动装置的步进电机60102施加电压使喷嘴装置2的提升速度与金属沉积物的生长速度保持一致，待圆轴一部分沉积完成之后，停止打印；
[0122]
微型蜗杆螺纹部分制备：调整蠕动泵一4转速使储液瓶一3和储液瓶二10中的pdms墨水以设定的压力和流速挤出，调整蠕动泵二5的流速使储液瓶三11中的电解液以设定的压力和流速挤出，同时打开uv固化灯1403，由于液体表面存在表面张力所以电解液在喷嘴装置2末端与阴极基底1401之间会形成弯月面，同时由于有pdms墨水的存在，可调整弯月面的形状，成型变截面的三维结构。由于pdms墨水有一定的流动性，所以在沉积过程中需要uv固化灯1403对pdms墨水进行固化，为了保持弯月面的稳定性与沉积过程的连续性，在成型过程中要给步进电机7施加电压使喷嘴装置2旋转，同时给z轴移动装置的步进电机60102施加电压使喷嘴装置2向上移动，向上移动速度应该与所打印的三维结构生长速度保持一致，待成型到设计的高度之后，停止打印；
[0123]
微型蜗杆圆轴二制备：关闭蠕动泵一4，停止pdms墨水的挤出，关闭uv固化灯1403，增大蠕动泵二5的流速使弯月面完全覆盖喷嘴装置2末端，停止给步进电机7施加电压，只需给z轴移动装置的步进电机60102施加电压使喷嘴装置2的提升速度与金属沉积物的生长速度保持一致，待圆轴二部分沉积完成之后，停止打印；
[0124]
(8)零件的清洗及干燥：沉积结束后，关闭电源，移动z轴移动装置6使喷嘴装置2与沉积物分离，用镊子将阴极基底1401从溶液中取出，清洗零件并干燥；
[0125]
(9)pdms去除：将步骤(8)制备好的构件放入硅酮硅胶解胶剂中，浸泡6个小时，使pdms完全去除得到设计的麻花钻，如图28；
[0126]
(10)零件再次清洗：将零件从硅酮硅胶中取出后用蒸馏水冲洗并干燥。

技术特征：
1.一种按需弯月面电化学增材制造微型金属零部件装置，其特征在于：包括机架、喷嘴装置、储液瓶一、蠕动泵一、蠕动泵二、z轴移动装置、步进电机、联轴器一、多通道旋转器、储液瓶二、储液瓶三、连接轴、联轴器二、打印平台、x轴移动滑台和y轴移动滑台，其中蠕动泵一安装在机架上，蠕动泵二安装在机架上，z轴移动装置安装在机架上，步进电机螺纹连接在z轴移动装置上，多通道旋转器螺纹连接在z轴移动装置上，多通道旋转器与连接轴过盈配合，步进电机的输出轴、联轴器一与连接轴之间螺纹连接，储液瓶一安装在连接轴内，储液瓶一与喷嘴装置之间通过管道连接，储液瓶二安装在连接轴内，储液瓶二与喷嘴装置通过管道连接，储液瓶三安装在连接轴内，储液瓶三与喷嘴装置之间通过管道连接，连接轴、联轴器二与喷嘴装置之间螺纹连接，y轴移动滑台与机架之间螺纹连接，x轴移动滑台与y轴移动滑台之间螺纹连接，打印平台固定在x轴移动滑台上。2.根据权利要求1所述的按需弯月面电化学增材制造微型金属零部件装置，其特征在于：所述喷嘴装置包括储液瓶一连接口、卡槽一、连接光孔一、储液瓶二连接口、储液瓶三连接口、聚合物管道二、电解液管道、聚合物管道一和喷嘴外壳，其中储液瓶一连接口开在喷嘴外壳上并与聚合物管道一接通，储液瓶二连接口开在喷嘴外壳上并与聚合物管道二接通，储液瓶三连接口开在喷嘴外壳上并与电解液管道接通，聚合物管道二与聚合物管道一固定在喷嘴外壳上，相隔180度布置，聚合物管道一和聚合物管道二的形状可以根据需要打印的三维构件进行调整，聚合物管道一、聚合物管道二、电解液管道均为微米级。3.根据权利要求1所述的按需弯月面电化学增材制造微型金属零部件装置，其特征在于：所述z轴移动装置包括z轴导轨和z轴滑块，其中：所述z轴导轨包括滑轨、步进电机和丝杠，丝杠安装在滑轨内，步进电机输出轴与丝杠连接，步进电机旋转，可带动丝杠在滑轨内旋转；所述z轴滑块包括螺纹孔和滑台，螺纹孔开在滑台下方，螺纹孔与丝杠螺纹连接，丝杠旋转可使得滑台沿着滑轨滑动。4.根据权利要求1所述的按需弯月面电化学增材制造微型金属零部件装置，其特征在于：所述步进电机包括紧固光孔一、卡槽二、连接光孔二、输出轴，螺钉通过紧固光孔一与z轴滑块螺纹连接，从而使得步进电机安装在z轴滑块上。5.根据权利要求1所述的按需弯月面电化学增材制造微型金属零部件装置，其特征在于：所述多通道旋转器包括定子和转子，其中：所述定子包括紧固光孔二、进气孔一、进气孔二、进气孔三、气体轨道一、气体轨道二、气体轨道三和密封圈沟槽一，进气孔一与气体轨道一相通，进气孔二与气体轨道二接通，进气孔三与气体轨道三接通，螺钉穿过紧固光孔二与z轴滑块螺纹连接，从而使定子固定在z轴滑块上；所述转子包括出气孔一、出气孔二、出气孔三、通气轨道一、通气轨道二、通气轨道三、通气孔一、通气孔二、通气孔三、密封圈沟槽二和转子内孔，通气孔一与通气轨道一接通，同时与出气孔一接通，通气孔二与通气轨道二接通，同时与出气孔二接通，通气孔三与通气轨道三接通，同时与出气孔三接通，密封圈安装在密封圈沟槽一与密封圈沟槽二之间，密封圈的作用是防止各轨道之间的气体发生泄漏。6.根据权利要求1所述的按需弯月面电化学增材制造微型金属零部件装置，其特征在于：所述储液瓶一包括聚合物出口一、瓶身一、瓶盖一和管道连接口一，瓶盖一与瓶身一螺
纹连接；所述储液瓶二包括聚合物出口二、瓶身二、瓶盖二和管道连接口二，瓶盖二与瓶身二螺纹连接；所述储液瓶三包括电解液出口三、瓶身三、瓶盖三、管道连接口三、电极连接板和电极连接孔，其中瓶盖三与瓶身三螺纹连接，电极连接孔与源表正极连接给电解液施加正向电压，出气孔一与管道连接口一通过软管连接，出气孔二与管道连接口二通过软管连接，出气孔三与管道连接口通过软管连接，蠕动泵一将相同压力的气体通过软管分别压入进气孔一、进气孔二，进气孔一中的气体经气体轨道一和通气轨道一从出气孔一流出，从出气孔一出来的气体经过软管和管道连接口一进入到储液瓶一内，从而挤压储液瓶一内的聚合物以固定的压力和速度挤出，进气孔二中的气体经气体轨道二和通气轨道二从出气孔二流出，从出气孔二出来的气体经过软管和管道连接口二进入到储液瓶二内，从而挤压储液瓶二内的聚合物以固定的压力和速度挤出，蠕动泵二将固定压力通过软管压入进气孔三中，进气孔三的气体经气体轨道三和通气轨道三从出气孔三流出，从出气孔三出来的气体经过软管和管道连接口三进入到储液瓶三内，从而挤压储液瓶三内的电解液以固定的压力和速度挤出。7.根据权利要求1所述的按需弯月面电化学增材制造微型金属零部件装置，其特征在于：所述联轴器一包括凸肩一、连接光孔三和凸肩二；所述连接轴包括卡槽三、连接光孔四、储液瓶一定位孔、储液瓶二定位孔、储液瓶三定位孔、卡槽四、连接光孔五和轴，其中卡槽二与凸肩一间隙配合，凸肩二与卡槽三间隙配合，螺栓分别穿过连接光孔二、连接光孔三、连接光孔四，将步进电机、联轴器一与连接轴连接起来，转子内孔与轴过盈配合，转子随轴转动；所述联轴器二包括凸肩三、连接光孔六和凸肩四，其中凸肩三与卡槽四间隙配合，凸肩四与卡槽一间隙配合，螺栓分别穿过连接光孔五、连接光孔六、连接光孔一，将连接轴、联轴器二与喷嘴装置连接起来。8.根据权利要求1所述的按需弯月面电化学增材制造微型金属零部件装置，其特征在于：所述沉积平台包括阴极基底、打印平台、uv固化灯，阴极基底放置在打印平台上，阴极基底与源表负极连接，uv固化灯安装在打印平台外壳上，uv固化灯的作用是加速聚合物的固化。9.根据权利要求1所述的按需弯月面电化学增材制造微型金属零部件装置，其特征在于：所述x轴移动滑台包括导轨一、压电陶瓷电动机一、摩擦带一、滑块一和位置检测模块一，压电陶瓷电动机一与导轨一通过螺纹连接，摩擦带一固定在滑块一上，滑块一放置在导轨一上，位置检测模块一与导轨一通过螺纹连接，导轨一通过螺纹连接安装在滑块二上；所述y轴移动滑台包括导轨二、压电陶瓷电动机二、摩擦带二、滑块二和位置检测模块二，导轨二通过螺纹连接安装在机架上，压电陶瓷电动机二通过螺纹连接安装在导轨二上，摩擦带二固定在滑块二上，滑块二放置在导轨二上，位置检测模块二通过螺纹连接安装在导轨二上。10.采用如权利要求1～9任一项所述装置的按需弯月面电化学增材制造微型金属零部件的方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)电解液的配置：配制材料为金属零部件所需金属离子的盐溶液，将粉末硫酸盐溶于
去离子水，加入适量的浓硫酸用于稳定溶液ph值，得到所需的电沉积金属盐溶液；(2)pdms墨水的配置：将170克sylgard 186碱与17克硫醇官能化交联剂([4
–
6％(巯基丙基)甲基硅氧烷]-二甲基硅氧烷共聚物)、5.61克气相二氧化硅和1.87克2-羟基-2-甲基丙酮光引发剂在speedmixer中混合以1800转/分钟搅拌18分钟；(3)模型数据转化：用catia软件构建金属零部件的三维模型，切片层处理形成stl格式文件，通过控制步进电机的旋转速度、源表输出电压、z轴移动装置的运动速度、x轴电动滑台的运动速度、y轴移动滑台的运动速度，按扫描路径逐层沉积成形；(4)金属盐溶液的注入：卸下储液三的瓶盖三，将金属盐溶液注入到储液瓶三的容腔内，安装上瓶盖三；(5)pdms墨水的注入：卸下储液一的瓶盖一，将pdms墨水注入到储液瓶一的容腔内，安装上瓶盖一；卸下储液二的瓶盖二，将pdms墨水注入到储液瓶二的容腔内，安装上瓶盖二；(6)微型金属零部件打印前调整：给z轴移动装置的步进电机施加电压使得滑台下移，当喷嘴装置靠近阴极基底到合适的位置时，停止施加电压使喷嘴装置停止运动，接通源表在储液瓶三内施加正向电压，在阴极基底上施加负向电压，调整蠕动泵一转速使储液瓶一和储液瓶二中的pdms墨水以设定的压力和流速挤出，调整蠕动泵二的流速使储液瓶三中的电解液以设定的压力和流速挤出，打开uv固化灯使挤出的pdms固化，给步进电机施加电压使喷嘴装置旋转，同时给z轴移动装置的步进电机施加电压使喷嘴装置向上移动，观察打印的微型金属零部件是否达到想要的效果，如果达到，调整x轴移动滑台和y轴移动滑台将喷嘴装置移动到相对阴极基底的合适位置；如果没有达到，则需要调整蠕动泵一和蠕动泵二的转速使储液瓶内的压力到达合适值之再进行打印；(7)打印微型金属零部件：给z轴移动装置的步进电机施加电压使得滑台下移，当喷嘴装置靠近阴极基底到合适的位置时，停止施加电压，接通源表在储液瓶二内施加正向电压，在阴极基底上施加负向电压，调整蠕动泵一转速使储液瓶一和储液瓶二中的pdms墨水以设定的压力和流速挤出，调整蠕动泵二的流速使储液瓶三中的电解液以设定的压力和流速挤出，同时打开uv固化灯，由于液体表面存在表面张力所以电解液在喷嘴装置末端与阴极基底之间会形成弯月面，同时由于有pdms墨水的存在，可调整弯月面的形状，成型变截面的三维结构，由于pdms墨水有一定的流动性，所以在沉积过程中需要uv固化灯对pdms墨水进行固化，为了保持弯月面的稳定性与沉积过程的连续性，在成型过程中要给步进电机施加电压使喷嘴装置旋转，同时给z轴移动装置的步进电机施加电压使喷嘴装置向上移动，向上移动速度应该与所打印的三维结构生长速度保持一致，待成型到设计的高度之后，停止打印，同时在打印过程中也可使步进电机不旋转，增加可打印金属零部件的范围；(8)零件的清洗及干燥：沉积结束后，关闭电源，移动z轴移动装置使喷嘴装置与沉积物分离，用镊子将阴极基底从溶液中取出，清洗零件并干燥；(9)pdms去除：将步骤(8)制备好的构件放入硅酮硅胶解胶剂中，浸泡6个小时，使pdms完全去除得到设计的微型金属零部件；(10)零件再次清洗：将零件从硅酮硅胶中取出后用蒸馏水冲洗并干燥。

技术总结
本发明涉及按需弯月面电化学增材制造微型金属零部件装置及方法，属于增材制造技术与电化学沉积领域。包括机架、喷嘴装置、储液瓶一、蠕动泵一、蠕动泵二、z轴移动装置、步进电机、联轴器一、多通道旋转器、储液瓶二、储液瓶三、连接轴、联轴器二、打印平台、x轴移动滑台和y轴移动滑台。优点是提出了电解液与聚二甲基硅氧烷同时挤出的方法并设计了相关装置，该方法通过PDMS挤出来动态调整电解液弯月面的形状，实现复杂截面形状三维构件的制备，利用该装置可制备微型金属零部件，提高了微型金属零部件的设计灵活性，所制备的微型金属零部件无热应力、无需设计复杂的工艺规程、材料利用率高、加工周期短、可快速相应市场变化。可快速相应市场变化。可快速相应市场变化。


技术研发人员：吴文征 唐晓杰 赵成晗 狄梓博 张兴斌 李森 赵继
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2023.07.25
技术公布日：2023/10/20