[發明專利]一種用于增減材制造的一體化噴印裝置

有效

• 申請號: 201710252260.1
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN107199693B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 黃永安;董必揚;葉冬;吳學洲
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B29C64/10
• 分類號: B29C64/10;B29C64/209;B29C64/307;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 張建偉;曹葆青

1.一種集成等離子體射流技術的電噴印裝置，其特征在于，包括噴頭(10)、高壓電源(11)、收集基板(12)和進液筒(7)；其中：

所述進液筒(7)為一封閉容器，用于儲放電噴印墨液，其筒體頂部設有通孔，用于外接空氣進氣管(5)引入空氣；進液筒(7)下端設有出液通孔，用于連接所述噴頭(10)，向其提供電噴印墨液；

所述噴頭(10)包括金屬制成的墨液輸送針頭(1)和放電氣體儲氣管(3)，所述墨液輸送針頭(1)的上端與進液筒(7)的出液通孔配合，用于導入進液筒(7)儲存的電噴印墨液；墨液輸送針頭(1)的下端為細長針管，該針管中軸線與放電氣體儲氣管(3)中軸線重合；

所述放電氣體儲氣管(3)上端與金屬墨液輸送針頭(1)配合嵌為一體，兩者之間構成一個封閉腔體；放電氣體儲氣管(3)側壁開設有進氣孔(2)，用于連接放電氣體進氣管(9)以引入放電氣體；放電氣體儲氣管(3)下端開有等離子體射流噴口，用于等離子體射流噴出；所述墨液輸送針頭(1)末端針管接近所述等離子體射流噴口，用于經由該噴口噴出電噴印墨液；

所述高壓電源(11)接地極與收集基板(12)相連，高壓電源(11)高壓輸出極與墨液輸送針頭(1)連接，用于激發放電氣體儲氣管(3)內的放電氣體產生等離子體，并提供電噴印所需的電場；

工作時，空氣進氣管(5)壓入空氣，電噴印墨液在空氣壓力的作用下由進液筒(7)流入墨液輸送針頭(1)到達針管；通入高壓電的墨液輸送針頭(1)與接地的收集基板(12)在所述針管末端和收集基板之間的狹小空間中形成強電場，和墨液表面張力的共同作用促使墨液經過墨液輸送針頭(1)的針管末端向收集基板沉積；同時，放電氣體儲氣管(3)里面的放電氣體與帶有高壓電的墨液輸送針頭(1)在儲氣管里接觸，放電氣體電離形成等離子體，并在放電氣體進氣端壓力的作用下經由放電氣體儲氣管(3)底部等離子體射流噴口流出，形成等離子體射流。

2.根據權利要求1所述的電噴印裝置，其特征在于，放電氣體所述進氣孔和墨液輸送針頭(1)上端之間的放電氣體儲氣管(3)段，設有密封環，用于限制放電氣體空間，并輔助實現墨液輸送針頭的金屬針管軸線與放電氣體儲氣管(3)的軸線重合；所述密封環為中空結構，用于所述針管穿過。

3.根據權利要求1所述的電噴印裝置，其特征在于，所述墨液輸送針頭(1)上端的凹形槽設有外螺紋，放電氣體儲氣管(3)上端的凹形槽設有內螺紋，兩者通過螺紋密封連接；

所述墨液輸送針頭(1)上端凹形槽結構，其內壁開有內螺紋；進液筒(7)下端為圓形通孔，其外表面設有外螺紋，兩者形成螺紋密封連接。

4.根據權利要求1所述的電噴印裝置，其特征在于，墨液輸送針頭(1)針管末端與放電氣體儲氣管(3)底部等離子體射流噴口的垂直相對位置關系可調，可設在該噴口外部、內部或者與該噴口平齊。

5.根據權利要求1所述的電噴印裝置，其特征在于，所述噴頭(10)還可以更換為一組合噴頭(13)，組合噴頭為兩個單獨噴頭(10)的組合，其中一個接進液筒，不接放電氣體，只進行電噴印；另外一個不接進液筒，只接放電氣體，不接空氣，只用于等離子體燒結或刻蝕；組合噴頭上端的墨液輸送針頭(1)加工在同一結構上。

6.根據權利要求1所述的電噴印裝置，其特征在于，通過選擇性的控制打開和關閉放電氣體進氣管(9)和空氣進氣管(5)，可實現電流體噴印加工與等離子體加工的快速切換，實現單獨的電噴印或單獨的等離子體刻蝕；或者在電噴印加工的同時進行等離子體加工改性，實現對電噴印材料表面進行等離子體改性。

7.根據權利要求5所述的電噴印裝置，其特征在于，電噴印裝置換上組合噴頭后，可實現對噴出的電噴印材料隨后用高溫等離子體進行燒結固化。

8.根據權利要求5所述的電噴印裝置，其特征在于，所述組合噴頭中，一個噴頭進行噴印沉積，另一個噴頭進行刻蝕，用于在不能打斷的紡絲纖維制作中采用刻蝕噴頭進行選擇性打斷，從而實現對噴出的紡絲纖維進行圖案化刻蝕。