CN109571955A - 一种新型3d打印空心微针喷嘴结构 - Google Patents

一种新型3d打印空心微针喷嘴结构 Download PDF

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蒋雅霖
袁志山
王成勇
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    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
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Abstract

本发明提供一种新型3D打印空心微针喷嘴结构。一种新型3D打印空心微针喷嘴结构，其中，包括型腔和设于所述型腔底部外侧且与所述型腔相通的微针喷嘴，所述型腔和微针喷嘴内部在所述微针喷嘴中心线处设有喷嘴中心轴，所述喷嘴中心轴的顶端与所述型腔顶部内壁连接，所述喷嘴中心轴的底端延伸到所述微针喷嘴的出料口处，使得微针喷嘴的出料口呈均匀的环形出料口，所述型腔的顶部设有入料口。本发明构造简单，使用方便，能够使得空心微针的制备工艺变得简单，制备条件简易，提高生产效率。

Description

一种新型3D打印空心微针喷嘴结构
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，更具体地，涉及一种新型3D打印空心微针喷嘴结构。
背景技术
近年来，随着生物医学、医疗器械的发展，许多使用金属、聚合物以及明胶制造出的多形状、多功效、拥有不同作用物理特性的微针被开发出来。传统的制备微针技术主要包括利用模具进行制备、通过激光、RIE等方式去除预先制备的实心微针的需要中空的部分、利用直接在硅基材料基底上刻蚀制备微针等方法。但是这些方法不仅在脱模或剥离微针时，微针极易折断；制备成本高而且效率低同时制备工艺复杂；且通过利用模具进行浇筑制备微针易产生气泡，材料也较难与模具完全贴合。
发明内容
本发明为克服上述现有技术中的至少一种缺陷，提供一种新型3D打印空心微针喷嘴结构。本发明构造简单，使用方便，能够使得空心微针的制备工艺变得简单，制备条件简易，提高生产效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种新型D打印空心微针喷嘴结构，其中，包括型腔和设于所述型腔底部外侧且与所述型腔相通的微针喷嘴，所述型腔和微针喷嘴内部在所述微针喷嘴中心线处设有喷嘴中心轴，所述喷嘴中心轴的顶端与所述型腔顶部内壁连接，所述喷嘴中心轴的底端延伸到所述微针喷嘴的出料口处，使得微针喷嘴的出料口呈均匀的环形出料口，用以喷出型腔中已融化的丝料，所述型腔的顶部设有入料口，用以送入融化的丝料。这样，微针喷嘴在喷出融化丝料时，融化丝料是包裹在喷嘴中心轴周围喷出形成微针的，而原来喷嘴中心轴所占体积则留下中孔，从而得到空心微针。
进一步的，所述喷嘴中心轴的底端略伸出到所述微针喷嘴出料口之外一定长度。这样，当微针喷嘴喷出融化的丝料后，外部丝料不会向中间空心部分塌陷，以便最终形成空心微针。
进一步的，所述微针喷嘴呈圆锥形，所述微针喷嘴的出料口设在圆锥形的尖端，所述喷嘴中心轴呈圆柱形。
进一步的，所述微针喷嘴的数量有若干个，所述若干个微针喷嘴均匀阵列分布在所述型腔的底部，所述喷嘴中心轴均匀阵列分布在所述型腔顶部内壁上，且其数量与所述微针喷嘴一一对应。打印微针体积小，通常需以阵列形势进行制备，因此在型腔底部设置均匀阵列分布的微针喷嘴，。
进一步的，所述入料口设在所述型腔顶部的中心位置，这样可以使的融化丝料进料均匀，且丝料通过型腔时能减缓送料速度，使其进入喷嘴口时速度较为均匀。
本发明的工作原理：整个喷嘴结构最初开始工作时，喷嘴中心轴底端端面与固定摆放于工作台上的基底贴合，微针喷嘴的出料口端面与基底不接触。受热熔融状态的丝料首先从型腔顶部的入料口进入型腔，直至丝料填充完型腔内部后，由于入料口处还在输送丝料，型腔内熔融丝料受压由喷嘴入口被挤压进入微针喷嘴，当微针喷嘴被熔融态丝料填充满时，熔融态丝料受压从微针喷嘴的环形出料口喷出。熔融状态丝料从环形出料口溢出后，在基底上快速凝固，被喷嘴中心轴所占空间则无法凝固丝料从而在微针中央形成中孔。在打印过程中，整个喷嘴结构固定不动，通过工作台向下由慢至快运动直至工作台与微针喷嘴间间隔一定高度时停止送入丝料，使得在基底上凝固形成水平截面面积由大变小、具有固定厚度的近似于圆锥体的实体。由于丝料凝固时间短、喷嘴中心轴略长于微针喷嘴的出料口，外部丝料不会向中间空心部分塌陷，最终实现空心微针的3D打印。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明利用微针制备原材料高温融化低温快速冷却凝结的特点和在微针喷嘴中心设置喷嘴中心轴这一特殊结构实现空心微针的制备，制备方法简单。同时制备速度快也不存在用模具制备微针脱模或剥离微针时容易折断的问题以及刻蚀制备的硅针容易折断的缺陷，制备效率高。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明打印空心微针工作状态示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
如图1和图2所示，一种新型D打印空心微针7喷嘴2结构，其中，包括型腔1和设于所述型腔1底部外侧且与所述型腔1相通的微针喷嘴2，所述型腔1和微针喷嘴2内部在所述微针喷嘴2中心线处设有喷嘴中心轴3，所述喷嘴中心轴3的顶端与所述型腔1顶部内壁连接，所述喷嘴中心轴3的底端延伸到所述微针喷嘴2的出料口5处，使得微针喷嘴2的出料口5呈均匀的环形出料口，用以喷出型腔1中已融化的丝料，所述型腔1的顶部设有入料口4，用以送入融化的丝料。这样，微针喷嘴2在喷出融化丝料时，融化丝料是包裹在喷嘴中心轴3周围喷出形成微针的，而原来喷嘴中心轴3所占体积则留下中孔，从而得到空心微针7。
如图1和图2所示，所述喷嘴中心轴3的底端略伸出到所述微针喷嘴2出料口5之外一定长度。这样，当微针喷嘴2喷出融化的丝料后，外部丝料不会向中间空心部分塌陷，以便最终形成空心微针7。
如图1和图2所示，所述微针喷嘴2呈圆锥形，所述微针喷嘴2的出料口5设在圆锥形的尖端，所述喷嘴中心轴3呈圆柱形。
如图1和图2所示，所述微针喷嘴2的数量有若干个，所述若干个微针喷嘴2均匀阵列分布在所述型腔1的底部，所述喷嘴中心轴3均匀阵列分布在所述型腔1顶部内壁上，且其数量与所述微针喷嘴2一一对应。打印微针体积小，通常需以阵列形势进行制备，因此在型腔1底部设置均匀阵列分布的微针喷嘴2，。
如图1和图2所示，所述入料口4设在所述型腔1顶部的中心位置，这样可以使的融化丝料进料均匀，且丝料通过型腔1时能减缓送料速度，使其进入喷嘴口时速度较为均匀。
本实施例的工作原理：整个喷嘴结构最初开始工作时，喷嘴中心轴3底端端面与固定摆放于工作台上的基底6贴合，微针喷嘴2的出料口5端面与基底6不接触。受热熔融状态的丝料首先从型腔1顶部的入料口4进入型腔1，直至丝料填充完型腔1内部后，由于入料口4处还在输送丝料，型腔1内熔融丝料受压由喷嘴入口被挤压进入微针喷嘴2，当微针喷嘴2被熔融态丝料填充满时，熔融态丝料受压从微针喷嘴2的环形出料口喷出。熔融状态丝料从环形出料口溢出后，在基底6上快速凝固，被喷嘴中心轴3所占空间则无法凝固丝料从而在微针中央形成中孔。在打印过程中，整个喷嘴结构固定不动，通过工作台向下由慢至快运动直至工作台与微针喷嘴2间间隔一定高度时停止送入丝料，使得在基底6上凝固形成水平截面面积由大变小、具有固定厚度的近似于圆锥体的实体。由于丝料凝固时间短、喷嘴中心轴3略长于微针喷嘴2的出料口5，外部丝料不会向中间空心部分塌陷，最终实现空心微针7的3D打印。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型3D打印空心微针喷嘴结构，其特征在于，包括型腔（1）和设于所述型腔（1）底部外侧且与所述型腔（1）相通的微针喷嘴（2），所述型腔（1）和微针喷嘴（2）内部在所述微针喷嘴（2）中心线处设有喷嘴中心轴（3），所述喷嘴中心轴（3）的顶端与所述型腔（1）顶部内壁连接，所述喷嘴中心轴（3）的底端延伸到所述微针喷嘴（2）的出料口（5）处，使得微针喷嘴（2）的出料口（5）呈均匀的环形出料口，所述型腔（1）的顶部设有入料口（4）。
2.根据权利要求1所述的一种新型3D打印空心微针喷嘴结构，其特征在于，所述喷嘴中心轴（3）的底端略伸出到所述微针喷嘴（2）的出料口（5）之外一定长度。
3.根据权利要求1所述的一种新型3D打印空心微针喷嘴结构，其特征在于，所述微针喷嘴（2）呈圆锥形，所述微针喷嘴（2）的出料口（5）设在圆锥形的尖端，所述喷嘴中心轴（3）呈圆柱形。
4.根据权利要求1到3任一所述的一种新型3D打印空心微针喷嘴结构，其特征在于，所述微针喷嘴（2）的数量有若干个，所述若干个微针喷嘴（2）均匀阵列分布在所述型腔（1）的底部，所述喷嘴中心轴（3）均匀阵列分布在所述型腔（1）顶部内壁上，且其数量与所述微针喷嘴（2）一一对应。
5.根据权利要求1所述的一种新型3D打印空心微针喷嘴结构，其特征在于，所述入料口（4）设在所述型腔（1）顶部的中心位置。
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