CN112454883A - 一种低温辅助电喷印方法 - Google Patents

一种低温辅助电喷印方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112454883A
CN112454883A CN202011121838.8A CN202011121838A CN112454883A CN 112454883 A CN112454883 A CN 112454883A CN 202011121838 A CN202011121838 A CN 202011121838A CN 112454883 A CN112454883 A CN 112454883A
Authority
CN
China
Prior art keywords
printing
substrate
jet
spray
needle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011121838.8A
Other languages
English (en)
Inventor
王大志
杜致远
杜召亮
赵奎鹏
梁军生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian University of Technology
Ningbo Research Institute of Dalian University of Technology
Original Assignee
Dalian University of Technology
Ningbo Research Institute of Dalian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian University of Technology, Ningbo Research Institute of Dalian University of Technology filed Critical Dalian University of Technology
Priority to CN202011121838.8A priority Critical patent/CN112454883A/zh
Publication of CN112454883A publication Critical patent/CN112454883A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/16—Cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205—Means for applying layers
    • B29C64/209—Heads; Nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • 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
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/16—Cooling
    • B29C2035/1658—Cooling using gas
    • B29C2035/1666—Cooling using gas dried air

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)

Abstract

本发明提供一种低温辅助电喷印方法，属于先进制造技术领域。电喷打印时采用喷针与储液管、卡帽直接连接方式，喷针采用绝缘材料并进行外侧疏水处理；装置内设有精密固定凹槽，将储液管与喷针精确定位。同时，使用涡流制冷器对打印环境进行制冷，涡流管固定于喷头体侧壁，射流导向管对准喷针末端，衬底导向管与打印基板内的“沟道”相连，空气经涡流管压缩冷却后，能够最终实现电流体喷印全过程的冷却，以快速增大打印后墨水粘度，并防止打印液滴在衬底摊开。本发明提高了电流体喷射打印过程墨水流量稳定性，避免了打印液滴摊开现象，解决了打印过程的爬胶、击穿、散点等难题，实现了高粘度墨水材料大高宽比、高精度的打印制造。

Description

一种低温辅助电喷印方法
技术领域
本发明属于先进制造技术领域，涉及一种低温辅助电喷印方法。
背景技术
电流体喷射打印具有高分辨率制造能力而备受研究者关注，该技术可有效克服喷墨打印、挤出式打印中喷嘴尺寸对分辨率的限制，与多种墨水材料兼容，例如硅胶粘接剂、光刻胶、导电银浆、热固化胶、UV胶和生物材料等，可广泛应用于半导体芯片封装、柔性微电子器件、光伏电池银栅极、摄像头模组粘接和组织工程支架的加工制造中。
目前，电流体喷射打印高粘度材料时，普遍对墨水材料提前进行加热处理，或者使用装有加热片的喷头装置进行打印。温度升高，分子动能增大，能够促进分子间流动，从而使液体动力增加，动力粘度减少，提高墨水的流动性，避免打印过程中高粘度材料的堵塞，保证打印的流畅性。然而，墨水材料喷出时，若其粘度较低，打印后的墨水极易摊开，将会导致其厚度减小，尺寸增大，不利于得到大高宽比的阵列结构，从而无法满足精密封装和微器件领域中高分辨率和大高宽比微结构的打印制造需求。
此外，电流体喷射打印时普遍采用金属喷针。当在绝缘衬底上电喷打印时，一方面，带有高压电的金属喷针、具有相同极性的带电液滴以及绝缘衬底之间的相互作用使原始电场扭曲，导致射流发散和液滴偏离预期运动轨迹，并且液滴在接近衬底的区域很容易由于库伦斥力而破碎产生卫星液滴，引起断流现象，破坏电流体喷射打印的稳定；另一方面，在强电场作用下，绝缘衬底能长久保持电极化状态，具有较慢的电荷衰减率，已滴落的液滴不能借助绝缘衬底释放液滴所带的电荷，后续滴落的液滴与已滴落的液滴带有同种极性的电荷而产生库伦排斥力从而导致液滴变形。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，发明了一种低温辅助电喷印方法。电喷打印时采用喷针与储液管、卡帽直接连接方式，减少了管路堵塞；喷针采用绝缘材料并进行外侧疏水处理，可以在打印过程中削弱液体弯月面中的回流，改善锥射流稳定性，解决金属喷嘴电喷打印时容易发生断流、散点、击穿、爬胶等难题；装置内设有精密固定凹槽，可将储液管与喷针精确定位。同时，使用涡流制冷器对打印环境进行制冷，涡流管固定于喷头体侧壁，射流导向管对准喷针末端，衬底导向管与打印基板内的沟道相连，空气经涡流管压缩冷却后，一部分冷气通过射流导向管导向喷针末端射流处，实现喷针和射流的冷却，另一部分冷气经衬底导向管导入打印基板，实现衬底的冷却，最终实现电流体喷印全过程的冷却，以快速增大打印后墨水粘度，并防止打印液滴在衬底摊开。本发明提高了电流体喷射打印过程墨水流量稳定性，避免了打印液滴摊开现象，解决了打印过程的爬胶、击穿、散点等难题，实现了高粘度墨水的大高宽比、高精度打印制造。
为了达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：
一种低温辅助电喷印方法，该方法基于低温电流体喷射打印喷头装置实现的，包括喷头模块和喷印制冷模块。
所述的喷头模块包括多波形高压电源1、Z位移轴2、卡帽3、气源控制器5、储液管12、出线口13、固定块14、遮光块15、喷头体16、灌封口17、高压电缆18、金属底座19、锥形帽20、绝缘喷针21；喷针结构由金属底座19与绝缘喷针21组成，作用是改善射流稳定性，避免断流、散点和击穿等现象的发生；储液管12的头端经卡帽3夹紧并密封，通过导气管与气源控制器5相连，保证储液管12内的墨水材料稳定进给；储液管12的尾端与金属底座19精密相连，储液管12套入固定块14内，调节固定块14上的内六角螺钉可将储液管12夹紧；喷头体16固定在Z位移轴2上，用于调节打印高度以及Z轴正负方向的运动；金属底座19和绝缘喷针21固定在锥形帽20内的凹槽中，保证定位精确；高压电缆18焊在金属底座19外侧，穿过出线口13与多波形高压电源1相连接，在喷针与底板之间形成稳定电场；锥形帽20顶端加工有外螺纹，喷头体16底端加工有内螺纹，可相互旋合；遮光块14将储液管12剩余见光部分挡住，防止打印过程中UV胶固化；固定块14和遮光块15的侧面均设有两个沉头孔，喷头体16的侧面设有两个螺纹孔，使用螺钉可将三者固定；灌封口17用于喷头体16内密封胶的填充，以消除由于高压喷头意外漏电而造成的安全隐患。
所述的喷印制冷模块包括涡流管4、无油气泵6、衬底导向管7、出气口8、射流导向管9、X-Y运动平台10、打印基板11；打印基板11固定于X-Y运动平台10上方，用于调节衬底的移动轨迹与速度；涡流管4固定于喷头体16侧壁，与无油气泵6连通。
采用上述装置进行低温辅助电喷印方法，步骤如下：
1)电喷印射流形成
将粘度范围为200-60000cps的“墨水材料”存放于储液管12内，气源控制器5产生干燥空气，推动储液管12内的液体墨水稳定进给到绝缘喷针21，保证流量的均匀稳定，其中，绝缘喷针21末端使用磨针仪精磨至锥形，端口磨平，作用是规范泰勒锥的形状，且绝缘喷针21外壁经疏水化处理，可有效防止爬胶现象；选择合适的打印高度，根据喷针内径、墨水粘度和衬底材料的不同，调节绝缘喷针21和打印基板11上衬底之间的距离，使绝缘喷针21的末端与衬底的间距范围为0.05-0.3mm；选择适当波形的电压，多波形高压电源1通过高压电缆18向金属底座19施加电压，使得喷针与打印基板11之间形成稳定的电场；不同的墨水材料在电场力、重力、墨水表面张力等复合力的作用下在喷针末端形成泰勒锥，产生稳定的精细射流。
所述的多波形高压电源(1)的输出波形为脉冲电压，电压大小输出范围为0-±4000V，频率输出范围为1-200Hz，占空比输出范围为10％-90％；所述的气源控制器(5)的气压大小输出范围为5-200kPa。
2)低温辅助喷印成型，其制冷方式为涡流制冷
电流体喷射打印开始前，依次开启无油气泵6和涡流管4，无油气泵6将干燥空气压缩过滤后，通入涡流管4进行制冷，所述的涡流管4的流量为223L/min，制冷量为160Kcal/H，制冷温度范围为0--30℃；涡流管4工作后产生的热气流由顶端排出，产生的冷气流在其冷端引出为两部分：一部分冷气通过射流导向管9精确导向喷针末端射流处，实现喷针和射流的冷却，另一部分冷气经衬底导向管7通入带有沟道的打印基板11内部，由沟道另一端的出气口8排出，使冷气充满整个打印基板11，实现衬底的冷却，最终实现电流体喷印全过程的冷却，以快速增大打印后墨水粘度，并防止打印液滴在衬底摊开，从而保证打印后高粘度墨水微结构尺寸和形状精度。
进一步的，所述的墨水材料类型为UV胶、热固化胶、硅胶粘接剂、导电银浆、光刻胶。
进一步的，所述的绝缘喷针21的内径范围为25-200μm，长度为5mm，所述的绝缘喷针21末端使用磨针仪磨平，外侧精磨至锥形，锥形区域长度为0.5mm，锥角为60°。
进一步的，所述打印后高粘度墨水微结构的特征尺寸为直径5μm-500μm，高宽比最高可达0.9。
本发明的有益效果：
(1)本发明提出一种低温辅助电喷印方法，实现了不同粘度墨水材料的低温电喷打印制造。本发明简化了电喷打印连接方式，避免了复杂的连接件、连接管形成的流体阻力所带来的流体堵塞，实现了流量的稳定性。
(2)本发明使用了新型喷针结构，削弱了打印过程中液体弯月面中的回流，改善了锥射流稳定性，解决了使用金属喷嘴打印时易发生的断流、散点、击穿和爬胶等难题。
(3)本发明利用了涡流制冷的方法，实现了电喷印全过程快速、精确且高效的冷却，避免了打印液滴摊开现象，实现了高粘度墨水的大高宽比、高精度打印制造。
附图说明
图1为低温电流体喷射打印喷头装置三维示意图。
图2为喷头模块内部装配示意图。
图3为本发明低温辅助电喷印方法流程图。
图中：1多波形高压电源；2Z位移轴；3卡帽；4涡流管；5气源控制器；6无油气泵；7衬底导向管；8出气口；9射流导向管；10X-Y运动平台；11打印基板；12储液管；13出线口；14固定块；15遮光块；16喷头体；17灌封口；18高压电缆；19金属底座；20锥形帽；21绝缘喷针。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细对本发明进行详细说明。实施例的一种低温辅助电喷印方法是利用一种低温电流体喷射打印喷头装置实现的，所述的装置主要由电由喷头模块和喷印制冷模块两部分组成。
所述的喷头模块如图1和图2所示，包括多波形高压电源1、Z位移轴2、卡帽3、气源控制器5、储液管12、出线口13、固定块14、遮光块15、喷头体16、灌封口17、高压电缆18、金属底座19、锥形帽20、绝缘喷针21；所述的喷针结构由金属底座19与绝缘喷针21组成，所述的金属底座19的材料为铝合金，长约4mm，所述的绝缘喷针21的外径为360μm，内径为100μm，长度为5mm，作用是改善射流稳定性，避免断流、散点和击穿等现象的发生；所述的绝缘喷针21末端使用磨针仪精磨至锥形，端口磨平，锥形区域长约0.5mm，锥角为60°，作用是规范泰勒锥的形状，绝缘喷针21外壁经疏水化处理，可有效防止爬胶现象；所述的储液管12的容量为1ml，外表为琥珀色，用于屏蔽UV光，其加工材料采用聚丙烯(PP)，具有抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀的性质，适合用来盛装打印的墨水材料；所述的储液管12头端经卡帽3夹紧并密封，通过导气管与气源控制器5相连，保证储液管12内的墨水材料稳定进给；所述的储液管12装有墨水材料，粘度范围为200-60000cps；所述的储液管12的尾端与金属底座19精密相连，储液管12套入固定块14内，调节固定块14上的内六角螺钉可将储液管12夹紧；所述的喷头体16的加工材料为铝合金，表面进行阳极氧化处理，可增强其表面硬度与耐磨损性，延长使用寿命；所述的喷头体16固定在Z位移轴2上，用于调节打印高度以及Z轴正负方向的运动；所述的金属底座19和绝缘喷针21固定在锥形帽20内的凹槽中，保证定位精确；所述的多波形高压电源1的输出电压范围为0-±4000V，可输出多种波形的电压，所述的高压电缆18焊在金属底座19外侧，穿过出线口13与多波形高压电源1相连接，在喷针与底板之间形成稳定的电场；所述的锥形帽20的加工材料采用聚四氟乙烯(PTFE)，具有出色的耐腐蚀性和良好的耐热性，在炎热和潮湿的环境中具有良好的电气绝缘能力，可以消除由于高压喷头意外漏电而造成的安全隐患，锥形帽20顶端加工有外螺纹，喷头体16底端加工有内螺纹，可相互旋合；所述的遮光块14将储液管12剩余见光部分挡住，防止打印过程中UV胶固化；所述的固定块14与遮光块15的加工材料采用铝合金，该材料易于机械加工，此外还具有优良的力学性能、物理性能和耐腐蚀性能等优点，固定块14和遮光块15的侧面均设有两个沉头孔，喷头体16的侧面设有两个螺纹孔，使用螺钉可将三者固定；所述的喷头体16内部所有零部件按序装配后，可将绝缘胶填满灌封口17，以增强静电屏蔽，防止电喷打印过程中发生漏电。
所述的喷印制冷模块如图1所示，包括涡流管4、无油气泵6、衬底导向管7、出气口8、射流导向管9、X-Y运动平台10、打印基板11；所述的X-Y运动平台的X和Y方向上的最大行程为400mm，定位精度小于2μm，所述的打印基板11固定于X-Y运动平台10上方，用于调节衬底移动轨迹与速度；所述的涡流管4的制冷温度为0--30℃，所述的无油气泵6的输出气压为0.8MPa，具有油水过滤功能；所述的涡流管4固定于喷头体16的侧壁，所述的无油气泵6将空气压缩过滤后，通入涡流管4内部进行制冷；所述的涡流管4工作后产生的热气流由其顶端排出，产生的冷气流在其冷端引出为两部分，一部分冷气通过射流导向管9精确导向喷针末端射流处，实现喷针和射流的冷却，另一部分冷气经衬底导向管7通入带有“沟道”的打印基板11内部，由沟道另一端的出气口8排出，沟道的内径为6mm，总长约800mm，使冷气充满整个打印基板11，实现衬底的冷却，最终实现电流体喷印全过程的冷却，以快速增大打印后墨水粘度，并防止打印液滴在衬底摊开，从而保证打印后微结构的厚度与分辨率。
实施例的具体实施步骤如下:
1)电喷印射流形成
选用UV胶作为“墨水材料”，存放于储液管12内，墨水的粘度为10000cps，选择内径为100μm的喷针，气源控制器5输出10kPa干燥空气，推动储液管12内的液体墨水稳定进给到绝缘喷针21，保证流量的均匀稳定；选择合适的打印高度，根据喷针内径、墨水粘度和衬底材料的不同，调节绝缘喷针21和打印基板11上衬底之间的距离为0.2mm；选择适当波形的电压，多波形高压电源1通过高压电缆18向金属底座19施加高电平为800V、低电平为600V、占空比为30％、频率为20Hz的脉冲电压，使得喷针与打印基板11之间形成稳定的电场；不同的墨水材料在电场力、重力、墨水表面张力等复合力的作用下在喷针末端形成泰勒锥，产生稳定的精细射流，在衬底上喷印形成点径为40μm的微结构。
2)低温辅助喷印成型
电流体喷射打印开始前，依次开启无油气泵6和涡流管4，使得干燥空气进入涡流管4，涡流管4工作后产生的热气流由顶端排出，冷气流引出为两部分，一部分冷气通过射流导向管9精确导向喷针末端射流处，实现喷针和射流的冷却，另一部分冷气经衬底导向管7通入带有“沟道”的打印基板11内部，由沟道另一端的出气口8排出，使冷气充满整个打印基板11，实现衬底的冷却，保证电流体喷印全过程的环境温度为0℃至-20℃，以快速增大打印后墨水粘度，并防止打印液滴在衬底摊开，墨水的高宽比可达0.9，从而保证打印后微结构的厚度与分辨率。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种低温辅助电喷印方法，其特征在于，所述低温辅助电喷印方法基于低温电流体喷射打印喷头装置实现的，包括喷头模块和喷印制冷模块；所述的喷头模块包括多波形高压电源(1)、Z位移轴(2)、卡帽(3)、气源控制器(5)、储液管(12)、出线口(13)、固定块(14)、遮光块(15)、喷头体(16)、灌封口(17)、高压电缆(18)、金属底座(19)、锥形帽(20)、绝缘喷针(21)；所述喷针结构由金属底座(19)与绝缘喷针(21)组成；所述储液管(12)的头端经卡帽(3)夹紧并密封，通过导气管与气源控制器(5)相连，储液管(12)的尾端与金属底座(19)精密相连，储液管(12)套入固定块(14)内，调节固定块(14)上的内六角螺钉可将储液管(12)夹紧；所述喷头体(16)固定在Z位移轴(2)上，用于调节打印高度以及Z轴正负方向的运动；所述金属底座(19)和绝缘喷针(21)固定在锥形帽(20)内的凹槽中，保证定位精确；高压电缆(18)焊在金属底座(19)外侧，穿过出线口(13)与多波形高压电源(1)相连接，在喷针与底板之间形成稳定电场；锥形帽(20)顶端与喷头体(16)底端相互旋合；所述遮光块(14)将储液管(12)剩余见光部分挡住；固定块(14)、遮光块(15)、喷头体(16)三者固定；通过灌封口(17)实行喷头体(16)内密封胶的填充；所述的喷印制冷模块包括涡流管(4)、无油气泵(6)、衬底导向管(7)、出气口(8)、射流导向管(9)、X-Y运动平台(10)、打印基板(11)；所述打印基板(11)固定于X-Y运动平台(10)上方，用于调节衬底的移动轨迹与速度；所述涡流管(4)固定于喷头体(16)侧壁，与无油气泵(6)连通；；
采用上述装置进行低温辅助电喷印方法，步骤如下：
1)电喷印射流形成
将粘度范围为200-60000cps的“墨水材料”存放于储液管(12)内，气源控制器(5)产生干燥空气，推动储液管(12)内的液体墨水稳定进给到绝缘喷针(21)，保证流量的均匀稳定，其中，绝缘喷针(21)末端使用磨针仪精磨至锥形，端口磨平，作用是规范泰勒锥的形状，且绝缘喷针(21)外壁经疏水化处理；选择合适的打印高度，根据喷针内径、墨水粘度和衬底材料的不同，调节绝缘喷针(21)和打印基板(11)上衬底之间的距离为0.05-0.3mm；选择适当波形的电压，多波形高压电源(1)通过高压电缆(18)向金属底座(19)施加电压，使得喷针与打印基板(11)之间形成稳定的电场；不同的墨水材料在电场力、重力、墨水表面张力等复合力的作用下在喷针末端形成泰勒锥，产生稳定的精细射流；
所述的多波形高压电源(1)的输出波形为脉冲电压，电压大小输出范围为0-±4000V，频率输出范围为1-200Hz，占空比输出范围为10％-90％；所述的气源控制器(5)的气压大小输出范围为5-200kPa；
2)低温辅助喷印成型，其制冷方式为涡流制冷
电流体喷射打印开始前，依次开启无油气泵(6)和涡流管(4)，无油气泵(6)将干燥空气压缩过滤后，通入涡流管(4)进行制冷；涡流管(4)工作后产生的热气流由顶端排出，产生的冷气流在其冷端引出为两部分，一部分冷气通过射流导向管(9)精确导向喷针末端射流处，实现喷针和射流的冷却，另一部分冷气经衬底导向管(7)通入带有沟道的打印基板(11)内部，由沟道另一端的出气口(8)排出，使冷气充满整个打印基板(11)，实现衬底的冷却，最终实现电流体喷印全过程的冷却，以快速增大打印后墨水粘度，并防止打印液滴在衬底摊开，保证打印后高粘度墨水微结构尺寸和形状精度，其中，结构的特征尺寸为直径5μm-500μm，高宽比最高可达0.9。
2.根据权利要求1所述的一种低温辅助电喷印方法，其特征在于，所述的储液管(12)中存放的墨水材料类型为UV胶、热固化胶、硅胶粘接剂、导电银浆、光刻胶。
3.根据权利要求1所述的一种低温辅助电喷印方法，其特征在于，所述的绝缘喷针(21)的内径范围为25-200μm，长度为5mm，所述的绝缘喷针(21)末端使用磨针仪磨平，外侧精磨至锥形，锥形区域长度为0.5mm，锥角为60°。
4.根据权利要求1所述的一种低温辅助电喷印方法，其特征在于，所述的制冷方式为涡流制冷，所述的涡流管(4)的流量为223L/min，制冷量为160Kcal/H，制冷温度范围为0--30℃。
CN202011121838.8A 2020-10-20 2020-10-20 一种低温辅助电喷印方法 Pending CN112454883A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011121838.8A CN112454883A (zh) 2020-10-20 2020-10-20 一种低温辅助电喷印方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011121838.8A CN112454883A (zh) 2020-10-20 2020-10-20 一种低温辅助电喷印方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112454883A true CN112454883A (zh) 2021-03-09

Family

ID=74833275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011121838.8A Pending CN112454883A (zh) 2020-10-20 2020-10-20 一种低温辅助电喷印方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112454883A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113619108A (zh) * 2021-07-04 2021-11-09 宁波大学 一种变压气流疏通喷头的电喷印装置
CN115179655A (zh) * 2022-06-28 2022-10-14 华中科技大学 一种多环分瓣可调内径同轴式电喷印喷头及共形喷印方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6378994B1 (en) * 2000-03-08 2002-04-30 Fuji Xerox Co., Ltd. Liquid jet printing head and method for manufacturing the same
CN107053653A (zh) * 2017-03-30 2017-08-18 大连理工大学 基于电场‑热场复合的电喷射3d打印装置及方法
CN107214945A (zh) * 2017-06-30 2017-09-29 青岛理工大学 一种电场驱动喷射沉积3d打印装置及其工作方法
CN108340681A (zh) * 2018-01-31 2018-07-31 华中科技大学 一种电场-流场混合控制的电流体喷印方法及装置
CN110466153A (zh) * 2019-09-05 2019-11-19 上海交通大学医学院附属第九人民医院 一种采用低温成型生物电纺3d打印装置及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6378994B1 (en) * 2000-03-08 2002-04-30 Fuji Xerox Co., Ltd. Liquid jet printing head and method for manufacturing the same
CN107053653A (zh) * 2017-03-30 2017-08-18 大连理工大学 基于电场‑热场复合的电喷射3d打印装置及方法
CN107214945A (zh) * 2017-06-30 2017-09-29 青岛理工大学 一种电场驱动喷射沉积3d打印装置及其工作方法
CN108340681A (zh) * 2018-01-31 2018-07-31 华中科技大学 一种电场-流场混合控制的电流体喷印方法及装置
CN110466153A (zh) * 2019-09-05 2019-11-19 上海交通大学医学院附属第九人民医院 一种采用低温成型生物电纺3d打印装置及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
夏征农: "《大辞海》", 31 December 2007 *
王运赣: "《微滴喷射自由成形》", 31 October 2009 *
钱江红等: "柔性衬底的电流体喷射按需打印研究", 《机电工程技术》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113619108A (zh) * 2021-07-04 2021-11-09 宁波大学 一种变压气流疏通喷头的电喷印装置
CN115179655A (zh) * 2022-06-28 2022-10-14 华中科技大学 一种多环分瓣可调内径同轴式电喷印喷头及共形喷印方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112477129A (zh) 一种低温电流体喷射打印喷头装置
CN112454883A (zh) 一种低温辅助电喷印方法
KR101630639B1 (ko) 정전 도포 장치 및 액체의 도포 방법
CN112917893B (zh) 一种单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3d打印装置
CN113997561B (zh) 一种单平板电极电场驱动多喷头喷射沉积微纳3d打印装置
CN207446625U (zh) 一种针对低粘度流体的微量高频喷射阀
CN111823570B (zh) 感应电流体动力学喷射打印装置
US20190255615A1 (en) Method and device for spraying a liquid raw material for three-dimensional printing
CN112895426A (zh) 一种单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3d打印方法
CN107321986A (zh) 用于高粘度导电材料打印的电场驱动喷射沉积3d打印装置
CN208376000U (zh) 一种集成喷头电场驱动喷射微纳3d打印装置
EP1880769A3 (en) Electric charge concentration type droplet dispensing device having nonconductive capillary nozzle
CN112122614A (zh) 一种基于自激发静电场驱动喷射沉积3d打印装置、工作方法及其应用
CN109826724B (zh) 等离子体增强的凝胶推进剂雾化方法
Kim et al. On-demand electrohydrodynamic jetting with meniscus control by a piezoelectric actuator for ultra-fine patterns
WO2023016072A1 (zh) 一种电流体多喷头装置
CN102333598B (zh) 静电雾化装置
CN107584885B (zh) 喷头及其驱动方法、喷墨装置
Park et al. Ejection feasibility of high viscosity fluid with magnetostrictive inkjet printhead
CN108819218B (zh) 一种电流体直写喷嘴和控制方法
CN107413544B (zh) 一种按需式无接触多场调控多孔制备液态金属微滴的装置
CN109094199B (zh) 一种同轴电喷射打印的液体电极装置
CN113560058B (zh) 一种稳定多股射流模式的阵列集成静电雾化装置及实验系统
CN114103112A (zh) 一种基于电流体动力效应的复合打印装置
CN114103101A (zh) 一种基于电流体动力效应的复合打印方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination