CN104355531A - 一种3d打印掺杂光纤预制棒制备系统 - Google Patents

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王廷云
文建湘
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    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
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Abstract

本发明涉及一种3D打印掺杂光纤预制棒制备系统。该系统包括：电脑，和3D打印机，所述3D打印机中包括墨盒及掺杂元素盒，加热炉及电机。3D打印机连接电脑而受电脑控制；3D打印机中设置墨盒和掺杂元素盒出口连接到喷口，电脑将要求发送给3D打印机，3D打印机将墨盒中的二氧化硅粉末和掺杂元素盒中的掺杂元素进行发送并混合后喷涂，电机连接驱动3D打印机移动，层次喷二氧化硅微纳米粉末和掺杂元素的二氧化硅微纳米粉末；所述喷口对准制备的预制棒，预制棒设备加热炉，在制备的预制棒旁边的加热炉对二氧化硅微纳粉末进行加热和冷却，加热棒和预制棒固定连接电机，在电机的驱动下，不断移动预制棒，预制棒就逐渐变长，制备出特种光纤预制棒，然后特种光纤预制棒可以拉制出不同的特种光纤。本发明可快速制备均匀掺杂光纤预制棒，实现特种掺杂光纤的快速制备。

Description

一种3D打印掺杂光纤预制棒制备系统
技术领域
    本发明涉及一种3D打印掺杂光纤预制棒制备系统，具有制备快速、均匀、节能、无环境污染等特点，可以用于特种掺杂光纤的制备。
背景技术
3D打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，已经应用于众多领域，现正逐渐用于一些产品的直接制造，如3D打印人工器官，3D打印飞机零件，甚至3D打印房屋等。该技术在工业设计、建筑、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。
在现有的传统光纤预制棒制备中，由于需要掺杂不同材料，其制备工艺繁琐而难以控制，并且耗能而存在环境污染等缺点。本发明基于3D打印技术，利用微米或纳米二氧化硅粉末，以及含有不同掺杂成分的微纳米粉末，经3D打印而设计制备出特种掺杂光纤预制棒。再经拉制而成特种掺杂光纤，以制备出掺杂不同材料的特种光纤。这样，可使预制棒的制备变得容易控制和简洁。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供一种3D打印掺杂光纤预制棒制备系统，使光纤预制棒的制备变得易操作。
为达到上述目的，本发明的构思是： 
本发明3D打印掺杂光纤预制棒制备系统，该系统包括：电脑控制，3D打印机，3D打印机中有墨盒及掺杂元素盒，加热炉及电机。3D打印机受电脑控制，电脑将要求发送给3D打印机，3D打印机将墨盒中的二氧化硅粉末盒和掺杂元素盒进行发送喷涂，利用3D打印技术，层次喷二氧化硅微纳米粉末和掺杂不同成分的二氧化硅微纳米粉末，在制备的预制棒旁边的加热炉对粉末和元素进行加热和冷却，然后不断移动预制棒，预制棒就逐渐变长，制备出特种光纤预制棒，然后特种光纤预制棒可以拉制出不同的特种光纤。加热炉可以为电加热，高频电磁加热，等离子体加热和激光加热等多种。掺杂元素盒中的掺杂材料选择性大，可掺杂任意微纳米粉末状材料；由于3D打印技术的灵活性，该系统可制备任意大小尺寸的掺杂光纤预制棒。       
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：
一种3D打印掺杂光纤预制棒制备系统，包括：电脑，和3D打印机，所述3D打印机中包括墨盒及掺杂元素盒，加热棒、加热炉、电机甲、电机乙。3D打印机连接电脑而受电脑控制；3D打印机中设置墨盒和掺杂元素盒出口连接到喷口，电脑将要求发送给3D打印机，3D打印机将墨盒中的二氧化硅微纳米粉末和掺杂元素盒中的掺杂元素进行发送并混合后喷涂，电机甲连接驱动3D打印机移动，层次喷二氧化硅微纳米粉末和掺杂元素的混合微纳米粉末；所述喷口对准制备的预制棒，预制棒旁设置加热棒和加热炉，在制备的预制棒旁边的加热棒和加热炉对二氧化硅微纳粉末进行加热和冷却，加热棒和预制棒固定连接电机乙，在电机乙的驱动下，不断移动预制棒，预制棒就逐渐变长，制备出特种光纤预制棒，然后特种光纤预制棒可以拉制出不同的特种光纤。
所述加热炉为高频电磁加热，或等离子体加热，或激光加热。所述掺杂元素盒中的掺杂元素为可掺杂的微纳米粉末状掺杂材料。
本发明与现有的掺杂光纤预制棒制备技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：任意微纳米粉状材料掺杂，任意大小尺寸掺杂光纤预制棒制备，结构简单，易于制作和操纵，价格低廉，掺杂材料选择性大，节能、无环境污染。
附图说明
图1是本发明一种3D打印掺杂光纤预制棒制备的系统装置。
具体实施方式
本发明的优选实施例结合附图详述如下：
实施例一：
参见图1，本3D打印掺杂光纤预制棒制备系统，包括：电脑1，和3D打印机2，所述3D打印机中包括墨盒3及掺杂元素盒4，加热棒6和加热炉7及电机甲8和电机乙9，其特征在于：3D打印机2连接电脑1而受电脑1控制；3D打印机2中设置墨盒3和掺杂元素盒4出口连接到喷口，电脑1将要求发送给3D打印机2，3D打印机2将墨盒3中的二氧化硅微纳米粉末和掺杂元素盒4中的掺杂元素进行发送并混合后喷涂，电机甲8连接驱动3D打印机2移动，层次喷二氧化硅微纳米粉末和掺杂元素的混合微纳米粉末；所述喷口对准制备的预制棒10，预制棒旁设置加热棒6和加热炉7，在制备的预制棒10旁边的加热磅6和加热炉7对混合微纳粉末进行加热和冷却，加热棒6和预制棒10固定连接电机乙9，在电机乙9的驱动下，不断移动预制棒10，预制棒10就逐渐变长，制备出特种光纤预制棒，然后特种光纤预制棒可以拉制出不同的特种光纤。
实施例二
本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：
所述加热棒6和加热炉7为高频电磁加热，或等离子体加热，或激光加热。所述掺杂元素盒4中的掺杂元素为可掺杂的微纳米粉末状掺杂材料。
实施例三
一种3D打印掺杂光纤预制棒制备系统，该系统包括：电脑控制，3D打印机，3D打印机中有墨盒及掺杂元素盒、加热棒、加热炉及电机甲和电机乙。3D打印机受电脑控制，电脑将要求发送给3D打印机，3D打印机将墨盒中的装入二氧化硅粉微纳米粉末和掺杂元素盒装入纳米GeO2粉，进行发送喷涂，利用3D打印技术，层次喷二氧化硅微纳米粉末和掺杂不同成分的二氧化硅微纳米粉末，在制备的预制棒旁边的加热炉对粉末和元素进行加热和冷却，然后不断移动预制棒，预制棒就逐渐变长，制备出特种光纤预制棒，然后特种光纤预制棒可以拉制出不同的特种光纤。加热采用石墨炉，       3D打印出掺Ge的光纤预制棒。
实施例四
一种3D打印掺杂光纤预制棒制备系统，该系统包括：电脑控制，3D打印机，3D打印机中有墨盒及掺杂元素盒、加热棒、加热炉及电机甲和电机乙。3D打印机受电脑控制，电脑将要求发送给3D打印机，3D打印机将墨盒中的装入二氧化硅粉微纳米粉末和掺杂元素盒装入纳米GeO2、Nb粉，进行发送喷涂，利用3D打印技术，层次喷二氧化硅微纳米粉末和掺杂不同成分的二氧化硅微纳米粉末，在制备的预制棒旁边的加热炉对粉末和元素进行加热和冷却，然后不断移动预制棒，预制棒就逐渐变长，制备出特种光纤预制棒，然后特种光纤预制棒可以拉制出不同的特种光纤。加热采用激光， 3D打印出Ge、Nb共掺的光纤预制棒。
实施例五
一种3D打印掺杂光纤预制棒制备系统，该系统包括：电脑控制，3D打印机，3D打印机中有墨盒及掺杂元素盒、加热棒、加热炉及电机甲和电机乙。3D打印机受电脑控制，电脑将要求发送给3D打印机，3D打印机将墨盒中的装入二氧化硅粉微纳米粉末和掺杂元素盒装入纳米GeO2、Nb2O5、Al2O3粉，进行发送喷涂，利用3D打印技术，层次喷二氧化硅微纳米粉末和掺杂不同成分的二氧化硅微纳米粉末，在制备的预制棒旁边的加热炉对粉末和元素进行加热和冷却，然后不断移动预制棒，预制棒就逐渐变长，制备出特种光纤预制棒，然后特种光纤预制棒可以拉制出不同的特种光纤。加热采用高频电磁加热， 3D打印出Ge、Nb、Al共掺的光纤预制棒。
实施例六
一种3D打印掺杂光纤预制棒制备系统，该系统包括：电脑控制，3D打印机，3D打印机中有墨盒及掺杂元素盒、加热棒、加热炉及电机甲和电机乙。3D打印机受电脑控制，电脑将要求发送给3D打印机，3D打印机将墨盒中的装入二氧化硅粉微纳米粉末和掺杂元素盒装入纳米GeO2、Nb2O5、Al2O3粉，进行发送喷涂，利用3D打印技术，层次喷二氧化硅微纳米粉末和掺杂不同成分的二氧化硅微纳米粉末，在制备的预制棒旁边的加热炉对粉末和元素进行加热和冷却，然后不断移动预制棒，预制棒就逐渐变长，制备出特种光纤预制棒，然后特种光纤预制棒可以拉制出不同的特种光纤。加热采用等离子体加热， 3D打印出Ge、Nb、Al共掺的光纤预制棒。 

Claims (3)

1.一种3D打印掺杂光纤预制棒制备系统，包括：电脑（1），和3D打印机（2），所述3D打印机中包括墨盒（3）及掺杂元素盒（4），加热棒（6）加热炉（7）及电机甲（8）和电机乙（9），其特征在于：3D打印机（2）连接电脑（1）而受电脑（1）控制；3D打印机（2）中设置墨盒（3）和掺杂元素盒（4）出口连接到喷口，电脑（1）将要求发送给3D打印机（2），3D打印机（2）将墨盒（3）中的二氧化硅微纳米粉末和掺杂元素盒（4）中的掺杂元素进行发送并混合后喷涂，电机甲（8）连接驱动3D打印机（2）移动，层次喷二氧化硅微纳米粉末和掺杂元素的混合微纳米粉末；所述喷口对准制备的预制棒（10），预制棒（10）旁设置加热棒（6）和加热炉（7），在预制棒（10）旁边的加热棒（6）和加热炉（7），对所述混合微纳粉末进行加热和冷却，加热棒（6）和预制棒（10）固定连接电机乙（9），在电机乙（9）的驱动下，不断移动预制棒（10），预制棒（10）就逐渐变长，制备出特种光纤预制棒，然后特种光纤预制棒可以拉制出不同的特种光纤。
2.根据权利要求1中的所述的3D打印掺杂光纤预制棒制备系统，其特征在于：所述加热棒（6）和加热炉（7）为高频电磁加热，或等离子体加热，或激光加热。
3.根据权利要求1中的所述的3D打印掺杂光纤预制棒制备系统，掺杂元素盒（4）中的掺杂元素为可掺杂的微纳米粉末状掺杂材料。
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