机械工程学报

作者：王勇强, 张厚超, 黄君杰, 李红珂, 朱晓阳, 杨建军, 兰红波

单位：青岛理工大学山东省增材制造工程技术研究中心 青岛 266520

关键词：气/电/热协同驱动喷射微3D打印,共形薄膜,微滴,原位固化,高黏度材料喷射；

高精度曲面共形薄膜/涂层是三维曲面共形电子、结构健康监测、智能蒙皮、共形传感器等产品的重要组成部分，广泛应用于航空航天、国防军工、智能电子等领域。但高效、低成本、常温常压制造高精度共形薄膜仍是当前亟待突破的难题。提出一种三轴联动的气/电/热协同驱动喷射微3D打印高精度共形薄膜新方法：通过气压驱动材料进入喷头，压电撞针协同喷头加热实现高黏度材料微滴稳定喷射，基底加热调控微滴在曲面的沉积固化行为，最终实现高黏度材料高精度共形薄膜制备；以工业界广泛应用的聚酰亚胺(PI)材料为例，探究了适合所提方法打印材料的流变行为和黏度特性；通过实验揭示了主要工艺参数对共形薄膜制备稳定性、厚度均匀性以及表面质量的影响及其规律。结合优化的工艺参数，在半圆柱玻璃基底上制得平均厚度约22 μm，偏差小于2 μm的高精度PI曲面共形薄膜；该方法适合不同黏度材料(PI、氧化锆陶瓷、PDMS等)，可在多种基底材料(玻璃、树脂、金属等)、多种复杂曲面基底形状(如球面、阶梯面、波浪面等)上制备高精度共形薄膜，具有良好普适性。制备的曲面薄膜加热器在14 V电压下最高温度达144.3 ℃，加热区域温度偏差<2%，显示出高度均匀的加热效果。提出方法为常温常压条件下高效低成本制造高精度共形薄膜/涂层提供了一种具有工业化应用前景的全新解决方案。

来源：2026年第3期

《机械工程学报》期刊编辑部

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