[發明專利]一種靜電紡絲式3D打印機及其應用

在審

• 申請號: 201711083613.6
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN108068308A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 張洪波
• 申請（專利權）人: 北京科田高新技術有限公司
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/20;B29C64/209;B29C64/264;B33Y30/00;B33Y70/00
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本發明涉及一種靜電紡絲式3D打印機及其應用。該靜電紡絲式3D打印機包括：1）機械手臂；2）噴頭系統，包含料筒、噴嘴、環形UV曝光裝置，電源E；3）料液供給系統，包括壓力裝置、料液輸送管道、料液儲罐、料液計量控制裝置；4）成型臺；5）計算機控制系統。該靜電紡絲式3D打印機可應用于紡織品的3D打印成型。

技術領域

本發明涉及一種靜電紡絲式3D打印機及其應用。

背景技術

聚合物材料可以采用立體光刻成型（SLA）、熔融沉積（FDM）等方式實現3D打印。首先，生成構件的三維圖形，然后在某一方向上進行切片，將三維圖形切片為具有一定厚度的圖形，然后，將切片的圖形在成型平臺上逐層制作出來，即得到立體構件。3D打印對于個性化、復雜結構制作有著天然的優勢。

3D打印紡織品、服裝等已有嘗試，采用通常的打印方法，只能得到材質較硬的構型，與通常紡織品在柔軟度、舒適度方面有很大差距。而且，僅限于原型設計，不具有實用性和耐用性。

靜電紡絲，是一種特殊的纖維制造工藝，聚合物溶液或熔體在強電場中進行噴射紡絲。在電場作用下，針頭處的液滴會由球形變為圓錐形（即“泰勒錐”），并從圓錐尖端延展得到纖維細絲。通常這種方法用于制作微納米級直徑的聚合物細絲。

為通過3D打印的方式得到柔軟、高強度的紡織品，本發明公開了一種靜電紡絲式3D打印機。

發明內容

本發明提供了一種靜電紡絲式3D打印機。可實現柔軟的、高強度的紡織品3D打印。

本發明提供了一種靜電紡絲式3D打印機，其特征在于，其包括：

1）機械手臂，2軸以上，其中，機械手臂至少一節連接在轉盤盤面，且連接方向垂直盤面，其中機械手臂末端連接噴頭系統或可旋轉裝置；

2）噴頭系統，包含料筒、噴嘴、環形UV曝光裝置，電源E，其中噴頭系統連接在機械手臂末端或連接在可旋轉裝置上，其中環形UV曝光裝置包含支架、光源、光路罩，其中光源是指LED燈珠、UV光纖或微型LED陣列，其中料筒為直通型料筒或靜態混合器，其中料筒外側帶有加熱控溫裝置，其中噴嘴為單噴嘴或同軸雙噴嘴，其中電源兩極分別連接噴嘴和成型臺；

3）料液供給系統，包括壓力裝置、料液輸送管道、料液儲罐、料液計量控制裝置；

4）成型臺；

5）控制系統，包含機械手臂位移控制裝置和角度控制裝置、環形UV曝光裝置控制、成型平臺控制裝置、電源E控制；

通過控制電源電壓、噴嘴與成型臺距離、料液組分等調節噴絲的直徑、內部形態及堆積形態，實現大尺度制作三維紡織品。

機械手臂201，是指2軸以上的機械手臂。其中，至少有一節與轉盤盤面203相連，連接方向與盤面垂直。轉盤可360°旋轉，旋轉精度大于0.0001°，優選的為大于0.01°。

機械手臂201末端連接噴頭系統202。

機械手臂末端連接可旋轉裝置204，旋轉角度-180°<γ<180°，優選的為-90°<γ<90°。機械手臂末端與可旋轉裝置旋轉面夾角小于90°。