[發明專利]一種活塞式直寫打印中沉積細絲寬度與高度的預測方法

有效

• 申請號: 202210191048.X
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114654719B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 蔡慶中;涂勇強;楊功流;李晶
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/386;B29C64/393;B33Y50/00;B33Y50/02
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王夢

1.一種活塞式直寫打印中沉積細絲寬度與高度的預測方法，其特征在于，步驟如下：

S1、根據活塞的直徑D_p和運動速度v_p，得到噴嘴底部擠出細絲的平均速度v_e：v_e＝(D_p/d_n)²v_p；

S2、設定表征沉積細絲形狀狀態的工藝參數，包括：

歸一化噴嘴速度V^*：V^*＝v_n/v_e，式中，v_n為噴嘴相對基板在水平方向上的移動速度，v_e為擠出細絲在噴嘴底部的平均速度；

歸一化噴嘴高度H^*：H^*＝h/αd_n，式中，h為噴嘴的底部到基板的距離，α為擠出膨脹系數，d_n為噴嘴的內徑；

S3、確定材料的擠出膨脹系數α和靜態接觸角θ_C；

S4、確定沉積細絲的形狀狀態：

S401、基于第一分界線公式：和第二分界線公式：繪制以H^*為橫坐標、V^*為縱坐標做出的H^*-V^*圖；其中，β為D_n與d_n的比值，即β＝D_n/d_n；

S402、根據直寫打印的參數計算該參數下的歸一化噴嘴速度V^*和歸一化噴嘴高度H^*；

S403、將步驟S402得到的歸一化噴嘴速度V^*和歸一化噴嘴高度H^*代入步驟S401繪制的H^*-V^*圖中，確定該參數下沉積細絲形狀狀態的預測結果：①在第一分界線以下的V^*和H^*的組合使得沉積細絲的形狀狀態為過擠出；②在第一分界線和第二分界線中間的V^*和H^*的組合使得沉積細絲的形狀狀態為擠壓擠出；③在第二分界線以上的V^*和H^*的組合使得沉積細絲的形狀狀態為自由擠出；

S5、根據沉積細絲的形狀狀態預測沉積細絲的寬度和高度：

①沉積細絲的形狀狀態為過擠出，則打印結果無意義；

②沉積細絲的形狀狀態為擠壓擠出，則沉積細絲的寬度w_d和高度h_d分別為：h_d＝h；

③沉積細絲的形狀狀態為自由擠出，則沉積細絲的寬度w_d和高度h_d分別為：式中，λ＝(θ_C-2sin2θ_C)/π。

2.根據權利要求1所述的活塞式直寫打印中沉積細絲寬度與高度的預測方法，其特征在于，步驟S3的具體方法為：在直寫打印過程中，拍攝沉積細絲的橫截面側視圖，通過對圖像進行處理得到沉積細絲直徑αd_n以及靜態接觸角θ_C，通過計算αd_n除以d_n的值，即得到擠出膨脹系數α。

3.根據權利要求2所述的活塞式直寫打印中沉積細絲寬度與高度的預測方法，其特征在于，步驟S3中，設定V^*為0.2，H^*為3。