CN110125395A - 在电动剪刀片上3d打印超疏水结构的方法 - Google Patents

在电动剪刀片上3d打印超疏水结构的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在电动剪刀片上3D打印超疏水结构的方法，包括步骤：1)将电动剪刀片定位并固定在夹具上；2)利用3D打印技术直接在电动剪刀片表面成型出所需的超疏水结构，其中，每打印一个层厚，夹具转动一定角度，再用同样的路径信息再打印一遍，夹具再转动同样的角度，打印同样的路径信息，直到把电动剪刀片所要覆盖的面都打印了以后，夹具回到初始位置，按照下一层的路径信息进行打印，重复上述操作，直到电动剪刀片表面都覆盖上超疏水结构；3)将成型后的电动剪刀片进行热处理。本发明实现了一步制备，迅速高效，在打印成型完后，不需要后续化学试剂的处理，减少了污染，且机械强度更强，更耐磨，且耐磨性几乎不受影响。

Description

在电动剪刀片上3D打印超疏水结构的方法
技术领域
本发明涉及增材制造的技术领域，尤其是指一种在电动剪刀片上3D打印超疏水结构的方法。
背景技术
当材料暴露在大气环境中，会受到各种污染物的腐蚀。腐蚀问题对于金属表面尤为严峻，严重制约了金属材料的应用。对金属表面进行疏水处理，能够有效改善金属腐蚀的问题。金属基体制备的超疏水表面由于具有疏水性的粗糙微观结构和较高的静态表观接触角，使腐蚀性离子难以达到材料表面，从而达到防腐蚀的目的。
中国是水果生产大国。而果树修剪是果园管理的一项重要工作，修剪可有效控制主枝和侧枝空间配置，增强果园整体通风透光性，有助于果树生长与结果，提高果品产量和品质。
果园电动剪刀的工况环境湿度大,剪刀刃部区对树枝进行高频次的剪切载荷和剪刀铰接区相互摩擦运动造成剪刀的磨损和腐蚀。电动剪刀大多选用高硬度的高碳钢,采用多次复杂的热处理工艺以提高材料的抗磨损性能，但仍不能满足现代化生产抗磨蚀、抗腐蚀、高效率的需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种在电动剪刀片上3D打印超疏水结构的方法，具有环保、高效、造价便宜、简便快捷等优点。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：在电动剪刀片上3D打印超疏水结构的方法，包括以下步骤：
1)将电动剪刀片定位并固定在夹具上；
2)用三维软件画出超疏水结构的三维模型，将画好的三维模型用切片软件进行分层切片处理，并使用路径规划软件进行路径规划，生成3D打印设备能够识别的数据文件并保存在计算机中，然后再将处理完的最终数据导入3D打印设备中进行3D打印，制出所需的超疏水结构；其中，每打印一个层厚，夹具转动预设角度，再用同样的路径信息再打印一遍，夹具再转动同样的角度，打印同样的路径信息，直到把电动剪刀片所要覆盖的面都打印了以后，夹具回到初始位置，按照下一层的路径信息进行打印，重复上述操作，直到电动剪刀片表面都覆盖上超疏水结构；
3)将成型后的电动剪刀片，即表面制有超疏水结构的电动剪刀片进行热处理。
进一步，所述超疏水结构为多个超疏水单元的集合，在电动剪刀片表面上按照纵横方向间距相等形式排列，所述超疏水单元的内部截面呈上大下小的等腰梯形形态，上表面直径为0.38～0.51mm，底角为100°～130°，整体高度为0.2～0.5mm，两两超疏水单元间距大小为0.1～0.25mm。
进一步，所述超疏水结构为多个超疏水单元的集合，在电动剪刀片表面上按照纵横方向间距相等形式排列，所述超疏水单元的内部截面形态包括两个部分，上边是一个上大下小的等腰梯形形态，而下边是一个与等腰梯形下底面等底的圆柱，等腰梯形的上表面直径为0.38～0.51mm，底角为100°～130°，圆柱高度为0.1～0.2mm，超疏水单元的整体高度为0.2～0.5mm，两两超疏水单元间距大小为0.1～0.25mm。
进一步，所述夹具包括基体、支撑杆、翻转体、扇形转动体、滑动夹持件和驱动件，所述基体设置多个定位孔，用于固定到3D打印设备的基板上，所述翻转体通过铰链与基体连接，所述翻转体通过支撑杆固定其与基体的相对角度，所述扇形转动体通过驱动件安装在翻转体上，并能够绕驱动件转动，所述扇形转动体上形成有多个滑动槽，该多个滑动槽整体呈扇形分布，并以驱动件为圆心，所述滑动夹持件安装在相应滑动槽中能够沿径向滑动和夹紧电动剪刀片，使电动剪刀片的曲率中心固定到与扇形转动体的中心重合的地方。
在步骤3)中，热处理温度为80°-200°，时间为30～60min。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、本发明与绝大多数制备超疏水表面的方法相比，步骤更少，迅速高效。
2、本发明在打印成型完后，不需要后续化学试剂的处理，减少了污染。
3、本发明与传统电动剪刀片相比，耐腐蚀更加显著，而且耐磨性几乎不受影响。
4、本发明所使用的夹具在不影响实际疏水效果的前提下克服了传统3D打印无法在曲面上打印的难关。
附图说明
图1为一种超疏水结构单元内部截面形态。
图2为另一种超疏水结构单元内部截面形态。
图3为表面未打印超疏水结构的电动剪刀片示意图。
图4为表面打印了超疏水结构的电动剪刀片示意图。
图5为超疏水结构的疏水效果图。
图6为装有电动剪刀片的夹具俯视图。
图7为装有电动剪刀片的夹具主视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例所提供的在电动剪刀片上3D打印超疏水结构的方法，包括以下步骤：
步骤1：将电动剪刀片(如图3所示)定位并固定在夹具上，如图6、图7所示，所述夹具包括基体1、支撑杆2、翻转体3、扇形转动体4、滑动夹持件5和驱动件6，所述基体1设置多个定位孔，用于固定到3D打印设备的基板上，所述翻转体3通过铰链与基体1连接，所述翻转体3通过支撑杆2固定其与基体1的相对角度，所述扇形转动体4通过驱动件6安装在翻转体3上，并能够绕驱动件6转动，所述扇形转动体4上形成有多个滑动槽8，该多个滑动槽8整体呈扇形分布，并以驱动件6为圆心，所述滑动夹持件5安装在相应滑动槽41中能够沿径向滑动和夹紧电动剪刀片7，使电动剪刀片7的曲率中心固定到与扇形转动体4的中心重合的地方。
步骤2：用三维软件画出超疏水结构的三维模型，将画好的三维模型用切片软件进行分层切片处理，并使用路径规划软件进行路径规划，生成3D打印设备能够识别的数据文件并保存在计算机中，然后再将处理完的最终数据导入3D打印设备中进行3D打印，制出所需的超疏水结构，所述超疏水结构为多个超疏水单元的集合，在电动剪刀片表面上按照纵横方向间距相等形式排列，如图1所示，所述超疏水单元的内部截面呈上大下小的等腰梯形形态，上表面直径为0.38～0.51mm(优选0.38mm)，底角为100°～130°(优选130°)，整体高度为0.2～0.5mm(优选0.2mm)，两两超疏水单元间距大小为0.1～0.25mm(优选0.1mm)；其中，每打印一个层厚，夹具转动一定角度，再用同样的路径信息再打印一遍，夹具再转动同样的角度，打印同样的路径信息，直到把电动剪刀片所要覆盖的面都打印了以后，夹具回到初始位置，按照下一层的路径信息进行打印，重复上述操作，直到电动剪刀片表面都覆盖上超疏水结构，如图4所示。
步骤3：将成型后的电动剪刀片，即表面制有超疏水结构的电动剪刀片进行热处理，热处理温度为80°-200°，时间为30～60min，热处理后的超疏水结构的疏水效果参见图5所示。
实施例2
如图2所示，与实施例1不同的是本实施例所述的超疏水单元内部截面形态包括两个部分，上边是一个上大下小的等腰梯形形态，而下边是一个与等腰梯形下底面等底的圆柱，等腰梯形的上表面直径为0.38～0.51mm(优选0.38mm)，底角为100°～130°(优选130°)，圆柱高度为0.1～0.2mm(优选0.1mm)，超疏水单元的整体高度为0.2～0.5mm(优选0.2mm)，两两超疏水单元间距大小为0.1～0.25mm(优选0.1mm)。
以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.在电动剪刀片上3D打印超疏水结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将电动剪刀片定位并固定在夹具上；
2)用三维软件画出超疏水结构的三维模型，将画好的三维模型用切片软件进行分层切片处理，并使用路径规划软件进行路径规划，生成3D打印设备能够识别的数据文件并保存在计算机中，然后再将处理完的最终数据导入3D打印设备中进行3D打印，制出所需的超疏水结构；其中，每打印一个层厚，夹具转动预设角度，再用同样的路径信息再打印一遍，夹具再转动同样的角度，打印同样的路径信息，直到把电动剪刀片所要覆盖的面都打印了以后，夹具回到初始位置，按照下一层的路径信息进行打印，重复上述操作，直到电动剪刀片表面都覆盖上超疏水结构；
3)将成型后的电动剪刀片，即表面制有超疏水结构的电动剪刀片进行热处理。
2.根据权利要求1所述的在电动剪刀上3D打印超疏水结构的方法，其特征在于：所述超疏水结构为多个超疏水单元的集合，在电动剪刀片表面上按照纵横方向间距相等形式排列，所述超疏水单元的内部截面呈上大下小的等腰梯形形态，上表面直径为0.38～0.51mm，底角为100°～130°，整体高度为0.2～0.5mm，两两超疏水单元间距大小为0.1～0.25mm。
3.根据权利要求1所述的在电动剪刀上3D打印超疏水结构的方法，其特征在于：所述超疏水结构为多个超疏水单元的集合，在电动剪刀片表面上按照纵横方向间距相等形式排列，所述超疏水单元的内部截面形态包括两个部分，上边是一个上大下小的等腰梯形形态，而下边是一个与等腰梯形下底面等底的圆柱，等腰梯形的上表面直径为0.38～0.51mm，底角为100°～130°，圆柱高度为0.1～0.2mm，超疏水单元的整体高度为0.2～0.5mm，两两超疏水单元间距大小为0.1～0.25mm。
4.根据权利要求1所述的在电动剪刀上3D打印超疏水结构的方法，其特征在于：所述夹具包括基体、支撑杆、翻转体、扇形转动体、滑动夹持件和驱动件，所述基体设置多个定位孔，用于固定到3D打印设备的基板上，所述翻转体通过铰链与基体连接，所述翻转体通过支撑杆固定其与基体的相对角度，所述扇形转动体通过驱动件安装在翻转体上，并能够绕驱动件转动，所述扇形转动体上形成有多个滑动槽，该多个滑动槽整体呈扇形分布，并以驱动件为圆心，所述滑动夹持件安装在相应滑动槽中能够沿径向滑动和夹紧电动剪刀片，使电动剪刀片的曲率中心固定到与扇形转动体的中心重合的地方。
5.根据权利要求1所述的在电动剪刀上3D打印超疏水结构的方法，其特征在于：在步骤3)中，热处理温度为80°-200°，时间为30～60min。
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