CN106313498A - 全喷印多喷嘴喷头的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全喷印多喷嘴喷头的制备方法，包括：S1，通过3D打印技术形成一绝缘基底，绝缘基底上具有至少一个进液口；S2，通过喷印技术在绝缘基底表面形成导电结构，导电结构与绝缘基底合围形成第一腔体，导电结构远离绝缘基底的表面设置有多个与第一腔体连通的溶液通道；S3，通过喷印技术在每一溶液通道上对应形成一锥形喷嘴；S4，通过喷印技术在每一锥形喷嘴上对应形成线性喷嘴；以及S5，通过喷印技术在导电结构上形成绝缘气罩，绝缘气罩与导电结构合围形成容置锥形喷嘴和线性喷嘴的第二腔体，绝缘气罩的侧壁设置有至少一供气口，绝缘气罩远离导电结构的表面设置有多个与线性喷嘴一一对应的通孔。

Description

全喷印多喷嘴喷头的制备方法

技术领域

本发明涉及一种全喷印多喷嘴喷头的制备方法。

背景技术

3D打印直接利用计算机设计的三维模型，无需刀具与模具，通过由点到线、由线到面、由面到体的分层离散与堆积过程，快速实现复杂零件的制造。英国《经济学人》杂志认为，3D打印技术与其它数字化生产模式一起，将推动并实现第三次工业革命。目前，3D打印技术的主要部件有多喷嘴喷头，该多喷嘴喷头主要通过模具注塑形成，然而塑造成型过程开模的复杂工艺，不利于降低该多喷嘴喷头的开发成本和开发周期。静电纺丝喷印和电磁驱动喷印技术是新兴的喷印技术，成本低，且在多材料、高精度微纳结构喷印具有其独特优势。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种全喷印多喷嘴喷头的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术措施：

一种全喷印多喷嘴喷头的制备方法，包括以下步骤：

S1，通过3D打印技术形成一绝缘基底，所述绝缘基底上具有至少一个进液口；

S2，通过喷印技术在所述绝缘基底表面形成导电结构，所述导电结构与所述绝缘基底合围形成第一腔体，所述导电结构远离所述绝缘基底的表面设置有多个与所述第一腔体连通的溶液通道；

S3，通过喷印技术在每一溶液通道上对应形成一锥形喷嘴；

S4，通过喷印技术在每一锥形喷嘴上对应形成一线性喷嘴；以及

S5，通过喷印技术在所述导电结构上形成绝缘气罩，所述绝缘气罩与所述导电结构合围形成一容置所述锥形喷嘴和所述线性喷嘴的第二腔体，所述绝缘气罩的侧壁设置有至少一供气口，所述绝缘气罩远离所述导电结构的表面设置有多个与所述线性喷嘴一一对应的通孔。

作为进一步改进的：在步骤S1中，使用静电纺丝喷印三维成型技术形成所述绝缘基底。

作为进一步改进的：所述绝缘基底上具有多个对称设置的进液口。

作为进一步改进的：所述导电结构远离所述绝缘基底的表面为平面或圆弧面。

作为进一步改进的：所述溶液通道的宽度为500微米～5000微米。

作为进一步改进的：所述锥形喷嘴具有相对的第一开口和第二开口，所述第一开口的为500微米～5000微米，所述第二开口的为50微米～1000微米，所述锥形喷嘴的高度为3毫米～10毫米。

作为进一步改进的：所述线性喷嘴的高度为1毫米～50毫米。

作为进一步改进的：所述绝缘气罩的侧壁设置有两个对称设置的供气口。

作为进一步改进的：所述通过喷印技术在所述绝缘基底表面形成导电结构的步骤包括：

S21，通过喷印技术在所述绝缘基底的四周形成所述导电结构的侧壁；以及

S22，通过喷印技术在所述导电结构的侧壁上形成所述导电结构的顶板，所述导电结构的侧壁和顶板与所述绝缘基底合围形成所述第一腔体，且所述导电结构的顶板设置有多个与所述第一腔体连通的溶液通道。

作为进一步改进的：所述通过喷印技术在所述导电结构上形成绝缘气罩的步骤包括：

S51，通过喷印技术在所述导电结构的四周形成所述绝缘气罩的侧壁，所述绝缘气罩的侧壁设置有至少一供气口；以及

S52，通过喷印技术在所述绝缘气罩的侧壁上形成所述绝缘气罩的顶板，所述绝缘气罩的侧壁和顶板与所述导电结构合围形成所述第二腔体，且所述绝缘气罩的顶板设置有多个与所述线性喷嘴一一对应的通孔。

本发明提供的全喷印多喷嘴喷头的制备方法具有以下优点：其一，本发明通过全喷印技术完成多喷嘴喷头的制造，既可以避免了塑造成型过程开模的复杂工艺，也有利于降低开发成本和开发周期；其二，本发明通过一体化喷头的制造，有利于完成精密控制、提高喷印精度。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的全喷印多喷嘴喷头的制备方法的工艺流程图。

图2为本发明第一实施例提供的全喷印多喷嘴喷头的结构示意图。

图3为本发明第一实施例提供的全喷印多喷嘴喷头的俯视图。

图4为本发明第二实施例提供的全喷印多喷嘴喷头的制备方法的工艺流程图。

图5为本发明第一实施例提供的全喷印多喷嘴喷头的结构示意图。

图6为本发明第一实施例提供的全喷印多喷嘴喷头的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明主要通过静电纺丝喷印三维成型技术以及电磁驱动喷印技术进行全喷印多喷嘴喷头的制备。

静电纺丝喷印三维成型技术主要包括以下步骤：绘制微纳结构的三维零件模型，对三维零件模型进行分层处理，得到三维零件模型各分层截面的轮廓数据及填充数据；将液态材料装入数控挤出装置内，调整液态材料的挤出速度，将数控挤出装置的挤出喷头与直流高压发生器的正极相连，调节直流高压发生器的输出电压，然后将接收平台接地，使挤出喷头与接收平台之间形成高压静电场，然后调整挤出喷头与接收平台之间的距离，使挤出喷头挤出的液态材料在高压静电场的作用下形成微纳液体流或微纳纤维丝；通过数控X、Y轴精密移动平台控制挤出喷头或接收平台按照三维零件模型中第一分层截面的轮廓数据和填充数据进行运动，当液态材料通过挤出喷头挤出形成微纳液体流时，则通过控制接收平台的温度和湿度使微纳液体流固化；当液态材料通过挤出喷头挤出形成微纳纤维丝时，则通过控制接收平台的温度和湿度来调控微纳纤维丝的固化程度，使微纳纤维丝与相邻微纳纤维丝之间牢固融合，即可在接收平台上制造出与三维零件模型中第一分层截面轮廓相一致的第一分层截面结构；通过Z轴数控电机使接收平台向下移动一个分层截面厚度的距离，然后让挤出喷头或接收平台按照三维零件模型中后一分层截面的轮廓数据和填充数据进行运动，新沉积的微纳液体流或微纳纤维丝与前一分层截面结构粘结固化后，形成三维零件模型中后一分层截面结构；通过重复步骤的过程，逐层完成三维零件模型各分层截面结构的制作，从而得到微纳结构的三维零件实体。

电磁驱动喷印技术主要包括：可根据被喷射液体的粘度情况，设定一定气压，气压通过气管施加在储液桶中的液体，使液体通过输液管和输液进口恒压地供应到喷射腔中；上置磁铁与下置磁铁用于在柔性导电致动器区域产生磁场；电源和脉冲电流控制器连接在电极两端，为柔性导电致动器提供脉冲电流；获得脉冲电流的柔性导电致动器在磁场的作用下发生形变，这种变形使喷射腔的体积迅速减小；随着喷射腔体积的减小，内部压力急剧上升，迫使一部份液体从喷嘴处喷射而出；脉冲电流过后，柔性导电致动器恢复原来形状，使喷射腔体积往增大的趋势变化，形成一定负压；这个负压便于拉断喷射腔中液体与喷射出的液体，使喷射出的微量液体形成微小液滴；同时在气压的作用下，储液桶中的液体迅速补充到喷射腔中；通过改变喷嘴大小、脉冲电流的幅值和脉宽，可改变喷射液滴的大小及喷射频率。

请参照图1-3，本发明第一实施例提供一种全喷印多喷嘴喷头的制备方法，包括以下步骤：

S1，通过3D打印技术形成一绝缘基底11，所述绝缘基底11上具有至少一个进液口111；

S2，通过喷印技术在所述绝缘基底11表面形成导电结构12，所述导电结构12与所述绝缘基底11合围形成第一腔体，所述导电结构12远离所述绝缘基底11的表面设置有多个与所述第一腔体连通的溶液通道123；

S3，通过喷印技术在每一溶液通道123上对应形成一锥形喷嘴13；

S4，通过喷印技术在每一锥形喷嘴13上对应形成一线性喷嘴14；以及

S5，通过喷印技术在所述导电结构12上形成绝缘气罩15，所述绝缘气罩15与所述导电结构12合围形成一容置所述锥形喷嘴13和所述线性喷嘴14的第二腔体，所述绝缘气罩15的侧壁151设置有至少一供气口152，所述绝缘气罩15远离所述导电结构12的表面设置有多个与所述线性喷嘴14一一对应的通孔154。

在步骤S1中，优选的，使用静电纺丝喷印三维成型技术形成所述绝缘基底11。另外，优选的，在所述绝缘基底11上设置多个对称的进液口111。

在步骤S2中，所述通过喷印技术在所述绝缘基底11表面形成导电结构12的步骤可以进一步包括：

S21，通过喷印技术在所述绝缘基底11的四周形成所述导电结构12的侧壁121；以及

S22，通过喷印技术在所述导电结构12的侧壁121上形成所述导电结构12的顶板122，所述导电结构12的侧壁121和顶板122与所述绝缘基底11合围形成所述第一腔体，且所述导电结构12的顶板122设置有多个与所述第一腔体连通的溶液通道123。所述溶液通道123的宽度优选为500微米～5000微米。

所述导电结构12的顶板122可以为规则或不规则平面或弧面，本实施例中，所述导电结构12远离所述绝缘基底11的表面为平面。

在步骤S3中，所述锥形喷嘴13具有相对的第一开口和第二开口，所述第一开口的为500微米～5000微米，所述第二开口的为50微米～1000微米，所述锥形喷嘴的高度为3毫米～10毫米。

在步骤S4中，所述线性喷嘴14的高度为1毫米～50毫米。

优选的，步骤S2-S4可以通过电磁驱动喷印技术形成。

在步骤S5中，所述通过静电纺丝喷印三维成型技术在所述导电结构12上形成绝缘气罩15的步骤包括：

S51，通过喷印技术在所述导电结构12的四周形成所述绝缘气罩15的侧壁151，所述绝缘气罩15的侧壁151设置有至少一供气口152；以及

S52，通过喷印技术在所述绝缘气罩15的侧壁151上形成所述绝缘气罩15的顶板153，所述绝缘气罩15的侧壁151和顶板153与所述导电结构12合围形成所述第二腔体，且所述绝缘气罩15的顶板153设置有多个与所述线性喷嘴14一一对应的通孔154。

优选的，所述绝缘气罩15的侧壁151设置有两个对称设置的供气口152。

请参照图4-6，本发明第二实施例提供一种全喷印多喷嘴喷头的制备方法，所述制备方法与实施例一的基本相同，不同之处在于，所述导电结构12的顶板122以及所述绝缘气罩15的顶板153均为圆弧面。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种全喷印多喷嘴喷头的制备方法，包括以下步骤：

S1，通过3D打印技术形成一绝缘基底，所述绝缘基底上具有至少一个进液口；

S2，通过喷印技术在所述绝缘基底表面形成导电结构，所述导电结构与所述绝缘基底合围形成第一腔体，所述导电结构远离所述绝缘基底的表面设置有多个与所述第一腔体连通的溶液通道；

S3，通过喷印技术在每一溶液通道上对应形成一锥形喷嘴；

S4，通过喷印技术在每一锥形喷嘴上对应形成一线性喷嘴；以及

S5，通过喷印技术在所述导电结构上形成绝缘气罩，所述绝缘气罩与所述导电结构合围形成容置所述锥形喷嘴和所述线性喷嘴的第二腔体，所述绝缘气罩的侧壁设置有至少一供气口，所述绝缘气罩远离所述导电结构的表面设置有多个与所述线性喷嘴一一对应的通孔。

2.根据权利要求1所述的全喷印多喷嘴喷头的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，使用静电纺丝喷印三维成型技术形成所述绝缘基底。

3.根据权利要求1所述的全喷印多喷嘴喷头的制备方法，其特征在于：所述绝缘基底上具有多个对称设置的进液口。

4.根据权利要求1所述的全喷印多喷嘴喷头的制备方法，其特征在于：所述导电结构远离所述绝缘基底的表面为平面或圆弧面。

5.根据权利要求1所述的全喷印多喷嘴喷头的制备方法，其特征在于：所述溶液通道的宽度为500微米～5000微米；所述线性喷嘴的高度为1毫米～50毫米。

6.根据权利要求1所述的全喷印多喷嘴喷头的制备方法，其特征在于：所述锥形喷嘴具有相对的第一开口和第二开口，所述第一开口的为500微米～5000微米，所述第二开口的为50微米～1000微米，所述锥形喷嘴的高度为3毫米～10毫米。

7.根据权利要求1所述的全喷印多喷嘴喷头的制备方法，其特征在于：在步骤S2，通过电磁驱动喷印技术在所述绝缘基底表面形成导电结构。

8.根据权利要求1所述的全喷印多喷嘴喷头的制备方法，其特征在于：所述绝缘气罩的侧壁设置有两个对称设置的供气口。

9.根据权利要求1所述的全喷印多喷嘴喷头的制备方法，其特征在于：所述通过喷印技术在所述绝缘基底表面形成导电结构的步骤包括：

S21，通过喷印技术在所述绝缘基底的四周形成所述导电结构的侧壁；以及

S22，通过喷印技术在所述导电结构的侧壁上形成所述导电结构的顶板，所述导电结构的侧壁和顶板与所述绝缘基底合围形成所述第一腔体，且所述导电结构的顶板设置有多个与所述第一腔体连通的溶液通道。

10.根据权利要求1所述的全喷印多喷嘴喷头的制备方法，其特征在于：所述通过喷印技术在所述导电结构上形成绝缘气罩的步骤包括：

S51，通过喷印技术在所述导电结构的四周形成所述绝缘气罩的侧壁，所述绝缘气罩的侧壁设置有至少一供气口；以及

S52，通过喷印技术在所述绝缘气罩的侧壁上形成所述绝缘气罩的顶板，所述绝缘气罩的侧壁和顶板与所述导电结构合围形成所述第二腔体，且所述绝缘气罩的顶板设置有多个与所述线性喷嘴一一对应的通孔。