[實用新型]一種高精度電場驅動噴射沉積3D打印機

有效

• 申請號: 201721818463.4
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN207617114U
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 蘭紅波;周賀飛;張廣明;趙佳偉;錢壘;朱曉陽
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: B29C64/112
• 分類號: B29C64/112;B29C64/20;B29C64/321;B29C64/386;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本實用新型公開了一種高精度電場驅動噴射沉積3D打印機，它解決了現有3D打印在分辨率、穩定性和可控性多方面存在的問題，它能夠實現多層結構高精度打印，打印過程實時觀測和監控，導電材料在絕緣襯底上高精度圖案打印，其技術方案為：包括安裝底板，所述安裝底板上設置Y軸工作臺，Y軸工作臺上固定真空吸附平臺，真空吸附平臺上吸附打印基板，所述打印基板上方對應設置打印噴嘴和垂直觀測相機，打印噴嘴和垂直觀測相機連接于Z軸工作臺，Z軸工作臺固定于X軸工作臺；所述打印噴嘴一側對應設置有斜視觀測相機，打印噴嘴另一側對應設置LED光源和遠紅外固化光源；所述打印噴嘴與儲料瓶連通，儲料瓶設置于升降臺上。

技術領域

本實用新型涉及增材制造和3D打印技術領域，特別是涉及一種高精度電場驅動噴射沉積3D打印機。

背景技術

材料噴射沉積3D打印是基于微滴噴射原理選擇性沉積成形材料的一種增材制造方法，目前國際上已經提出多種材料噴射沉積3D打印技術，主要包括噴墨(熱泡或者壓電)打印、氣溶膠噴射(aerosol jet)、聚合物噴射(PolyJet)、納米顆粒噴射技術(NanoParticle Jetting)等。但是，這些傳統材料噴射沉積成形材料受限，通常要求打印材料的粘度較低(通常小于100cP)，可供打印材料種類有限，打印分辨率不高，目前還難以實現亞微尺度分辨率的打印(傳統噴墨打印圖形的最小線寬一般大于20微米)，尤其是還難以實現宏/微跨尺度制造，以及難以實現多材料多尺度一體化3D打印。在異質材料多層次復雜三維結構制造方面面臨著巨大的挑戰。

電流體動力噴射打印(Electrohydrodynamic Jet Printing，E-jet printing)亦稱為電噴印，是近年由Park和Rogers等提出和發展的一種基于電流體動力學(EHD)的微液滴噴射成形沉積技術。與傳統噴墨打印技術(熱噴印、壓電噴印等)采用“推”方式不同，電流體動力噴射打印采用電場驅動以“拉”方式從液錐(泰勒錐)頂端產生極細的射流。其基本原理是在導電噴嘴(第一電極)和導電基板/襯底(第二電極)之間施加高壓脈沖電源，利用在噴嘴和基板之間形成的強電場力將流體從噴嘴口拉出形成泰勒錐，由于噴嘴具有較高的電勢，噴嘴處的流體會受到電致切應力的作用，當局部電荷斥力超過液體表面張力后，帶電流體從噴嘴處噴射，形成極細的射流(由于是從尖端發射出的射流，射流直徑遠小于噴嘴直徑，因此形成微液滴尺寸遠遠小于噴嘴尺寸，通常比噴嘴尺寸小1-2個數量級)，微液滴噴射沉積在打印床之上，并通過熱/光等予以固化，逐層疊加制造實現復雜三維結構的低成本制造。電流體動力噴射打印的分辨率不受噴嘴尺寸的限制，能在噴嘴不易堵塞的前提下，實現亞微米、納米尺度分辨率微納結構的制造，而且可供打印的材料種類廣泛，以及能夠實現高粘度材料的打印，打印材料的種類有了很大的拓展。該技術已經被應用于柔性電子、生物醫療、組織工程、光電子、微納光學、復合材料、高清顯示等諸多領域，顯示了較好的工業化應用前景。