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研究人員開發(fā)高粘度液體噴射3D打印機(jī)

中國3D打印網(wǎng)11月9日訊,微滴噴射3D打印通常使用低粘度材料,但在一項(xiàng)題為“研究和開發(fā)高粘度熔融液體的噴墨3D打印機(jī)”的論文中,一組研究人員正在研究將該技術(shù)應(yīng)用于高粘度液體。微滴噴射制造或MDJM基于離散沉積技術(shù),其通過3D打印裝置噴射液體,通過運(yùn)動平臺控制液滴噴射的軌跡,將液滴精確地噴射到指定位置,并逐漸累積進(jìn)入一個(gè)三維模型?!?br />

      該技術(shù)適用于生物醫(yī)學(xué)制造,三維微結(jié)構(gòu)制造,微電子,微型航天器等。在論文中,研究人員開發(fā)了一種噴射式3D打印機(jī),包括壓電堆棧,驅(qū)動框架,杠桿,隔熱,散熱器,加熱器,針頭和噴嘴。通過分析流體的注入原理,設(shè)計(jì)了一種噴射高粘度流體的裝置?!白畛酰鋮s機(jī)制旨在克服壓電疊層在高溫條件下無法工作的缺陷,”研究人員表示。 “此后,推導(dǎo)出噴嘴中液體速度的數(shù)字模型,并且還驗(yàn)證了影響注射的因素。”


通過激光測微計(jì)測試3D打印機(jī)的針?biāo)俣?,并且還獲得電壓差與針?biāo)俣戎g的關(guān)系。

      “實(shí)驗(yàn)結(jié)果很好地與理論模型匹配,表明電壓差,針半徑,噴嘴直徑和錐角與3D噴墨打印機(jī)的噴射性能密切相關(guān),”研究人員表示。 “通過使用半徑為0.4 mm的針,直徑為50μm的噴嘴,90°的錐角,0.05 Mpa的供應(yīng)壓力和98 V的電壓差,熔融液體的粘度為可以彈出8000 cps,最小平均直徑為275μm,液滴直徑的變化在±3.8%之內(nèi)?!?br />對注入的影響因素進(jìn)行了幾個(gè)實(shí)驗(yàn),如電壓差,針半徑,噴嘴直徑和噴嘴錐角。研究人員得出以下結(jié)論:
壓電疊層不能在高溫條件下工作的缺陷可以通過專門設(shè)計(jì)的冷卻機(jī)構(gòu)來解決
針的速度與壓電疊堆的電壓差正相關(guān)
通過仿真分析和實(shí)驗(yàn)研究,噴射打印機(jī)的噴射能力與針的速度和半徑正相關(guān),與噴嘴的直徑和錐角呈負(fù)相關(guān)。
通過實(shí)驗(yàn)比較,使用半徑為0.4mm的針,直徑為50μm的噴嘴,錐角為90°,供給壓力為0.05Mpa,電壓差為98V,熔融液體為噴涂粘度為8000 cps,最小平均液滴直徑為275μm,液滴直徑變化在±3.8%以內(nèi)

       在這項(xiàng)研究中,研究人員使用了一種聚氨酯。在未來的研究中,研究人員得出結(jié)論,重點(diǎn)應(yīng)放在其他高粘度熔融液體的效果上,這些液體以前沒有用于3D打印中的噴射。這可能會為該技術(shù)開辟新的應(yīng)用程序。


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