机械工程学报

作者：彭子龙, 吴金印, 王萌杰, 李一楠, 兰红波

单位：1. 青岛理工大学山东省增材制造工程研究中心 青岛 266520;2. 青岛理工大学山东省增材制造(3D打印)技术与应用高校重点实验室 青岛 266520

关键词：微尺度3D打印,掩膜制作,掩膜电解加工,微结构；

基金：国家自然科学基金(51875300，51871128)、山东省自然科学基金重大基础研究(ZR2020ZD04)和山东省自然科学基金(ZR2023ME194，R2018MEE017)资助项目。

针对目前掩膜微细电解加工掩膜制作工艺复杂、微结构加工精度差等问题，提出电场驱动微尺度3D打印掩膜与阴极振动脉冲电解加工新方法。充分利用微尺度3D打印高分辨率、掩膜灵活性的优势，实现聚乳酸(PLA)材料微米级掩膜的精确打印，结合阴极振动进给与脉冲电压同步控制的电解加工工艺，取得了较好的加工效果。研究微尺度3D打印掩膜工艺规律，建立了阴极振动与脉冲同步电解加工模型，仿真分析间隙动态变化条件下的电流密度分布规律及微沟槽轮廓成形规律。开展了系统的工艺实验，得到主要工艺参数对微沟槽形貌轮廓、加工精度以及微槽深度与宽度方向蚀除量的影响规律。利用优化的工艺参数，在304不锈钢材料上稳定加工出平均深度为42.66μm、平均宽度为218.72 μm的平面线圈微沟槽结构，深度和宽度方向的标准偏差分别为1.23 μm和4.66 μm，表面粗糙度范围为0.758～0.881 μm；在50 μm厚不锈钢薄片上加工出平均宽度为236.48 μm，入口与出口差值为9.14 μm微缝结构的平面线圈，获得了加工一致性好、截面精度高的加工样件。该方法为电解加工微结构提供了一种有效的解决方案。

来源：2024年第15期

《机械工程学报》期刊编辑部

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