[發明專利]高粘度熱熔體電流體動力學噴印設備及控制方法

有效

• 申請號: 202210798627.0
• 申請日: 2022-07-06
• 公開（公告）號: CN115195107B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 武子棋;張禮兵;吳婷;宋海軍;湯成莉;孫江;嚴湘穎
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/209;B29C64/393;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 嘉興瑞誠專利代理事務所(普通合伙) 33519
• 代理人: 李色燕

本發明公開了一種高粘度熱熔體電流體動力學噴印設備及控制方法，其包括機座、Y向移動機構及安裝機架，Y向移動機構上設有噴印平臺，所述安裝機架上設有噴印機構，所述噴印機構設有噴印管道，所述噴印管道的上端與容腔連通，所述噴印管道內設有可軸向移動的針芯，噴印管道的外側設有加熱器，所述容腔的上端設有壓力機構，所述容腔的上端設有操作機構，針芯上端穿過所述容腔與操作機構聯動設置。在氣壓的作用下，帶動高粘度熱熔體沿著針芯圓柱表面平穩下流趨勢，高粘度熱熔體在高壓電場力作用下產生極化熱熔體，通過環形間隙，沿著針芯下端的錐形表面形成穩定的射流，從而避免高粘度熱熔堵塞噴頭，有效提高高粘度熱熔體噴印圖案的質量。

技術領域

本發明屬于電流體動力學噴印技術領域，具體涉及一種高粘度熱熔體電流體動力學噴印設備及控制方法。

背景技術

熔融沉積技術是一種典型的增材制造技術，它是一種將各種熱熔性的絲狀材料加熱熔化，通過擠壓式噴頭，將熔融體噴射沉積在襯底上固化成型的技術。傳統的熔融沉積技術采用擠壓方式進行結構成型，由于分辨率受到限制難以實現沉積微結構圖案。

為了提高熔融沉積圖案的分辨率，拓展熔融沉積技術在微結構成型方面的應用，采用電流體動力學噴印技術對熔融材料進行噴印成型，其工作原理：熱熔噴頭連接高壓電源正極，基板連接高壓電源的負極，熱熔體在電場力作用力的驅動下形成更細的射流，運動平臺按照預定路徑進行運動從而形成熔體微結構圖案。該技術在生物醫療、組織工程、能源、光學、新材料、柔性電子等領域具有廣闊的應用前景。針對高粘度的熱熔體，由于熱熔體的粘度較大，在熱熔體電流體動力學噴印過程中，容易堵塞熱熔體噴頭，從而影響熱熔體電流體動力學噴印微結構圖案的質量。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種高粘度熱熔體電流體動力學噴印設備及控制方法。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種高粘度熱熔體電流體動力學噴印設備，其包括機座、設置在機座上的Y向移動機構以及設置在機座上的安裝機架，所述Y向移動機構上設有噴印平臺，所述安裝機架上設有X向移動機構，所述X向移動機構上設有Z向移動機構，在所述Z向移動機構上設有噴印機構，所述噴印機構設有噴印管道，所述噴印管道的上端與用于放置固體打印顆粒的容腔連通，所述噴印管道內設有可軸向移動的針芯，所述噴印管道的外側設有加熱器，所述容腔的上端設有用于提供壓力的壓力機構，所述容腔的上端設有操作機構，所述針芯上端穿過所述容腔與操作機構聯動設置，所述針芯可在操作機構的控制下軸向移動設置，且其具有與噴印管道的內徑配合實現閉合狀態的第一狀態及向上移動與噴印管道的內徑之間形成開口的第二狀態，所述噴印管道與所述噴印平臺分別與高壓電源的正負兩極連接，在兩者之間形成電場力，進而實現熱熔體電流體動力學噴印。

所述操作機構包括用于帶動針芯軸向移動的軸向操作機構和用于帶動針芯周向旋轉的旋轉操作機構。

所述針芯底部設有錐形突出結構，所述錐形突出結構插入所述噴印管道并封閉所述噴印管道內徑。

所述針芯的周向設有攪拌葉片。

所述噴印機構的一側設有機器視覺裝置，其另一側設有光源裝置。

所述加熱器包裹噴印管道設置。

所述壓力機構包括壓縮空氣機，所述壓縮空氣機與容腔之間設有用于調節壓力的調壓閥。

一種基于上述高粘度熱熔體電流體動力學噴印設備的控制方法，其包括以下步驟：

步驟一、將適量的待噴印材料的固體顆粒裝入高粘度熱熔體電流體動力學噴印設備的容腔內，把待制備熱熔體噴印微結構的襯底固定在噴印平臺上；

步驟二、對高粘度熱熔體電流體動力學噴印設備進行初始化處理；

步驟三、確定預期噴印熱熔體圖案寬度的熱熔電流體噴印的工藝參數；