CN203637190U

CN203637190U - 一种可控式静电纺丝三维打印装置

Info

Publication number: CN203637190U
Application number: CN201320735276.5U
Authority: CN
Inventors: 杨卫民; 迟百宏; 刘兆香; 解利杨; 丁玉梅
Original assignee: Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2023-11-19

Abstract

本实用新型公开了一种可控式静电纺丝三维打印装置，属于快速成型领域领域，主要包括静电纺丝装置、支架、竖直导轨、左右导轨、前后导轨、导轨电机、纺丝电机、运作台、控制系统、PVC基板和高压静电发生器，静电纺丝装置固定于支架上，并可左右移动，在静电发生器所加高压电的作用下进行纺丝，整套装置与外部控制系统相连，调节导轨电机控制PVC基板随运作台完成XYZ三维运动，同时调节纺丝电机使两台纺丝装置交替或同时开启，并控制温度和距离，使纺丝射流处于半固化状态并不断堆积到PVC基板上，不断层层叠加，使得整个装置精确控制和协调运动，获得复合式三维立体模型。本实用新型精确可控，可多物料混合叠加，实现了三维立体模型可控式快速成型。

Description

一种可控式静电纺丝三维打印装置

技术领域

本实用新型涉及一种可控式静电纺丝三维打印装置，属于快速成型领域。

背景技术

随着高新技术的发展，最近三维打印技术得到了研究者们的急切关注，在部份国家或地区非常火爆。三维打印技术，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。无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。在三维打印技术中，生产出的零件更加精细轻盈，并且同样坚固。然而，三维打印技术的打印材料不光种类少，价格也相对较贵，打印速度相对比较慢，和成熟的工业流水线生产相比，不具优势，因此这种技术并未得到普及。

如今，静电纺丝技术正不断走向成熟，纺丝速度快，纺丝材料多样且价格便宜，通过静电纺丝法获得纤维直径一般在几十纳米至几十微米之间，最小直径可达1nm，不断深入应用于各行各业。因此，结合静电纺丝技术和三维打印技术，将可获得速度快且可控、材料多样易得且价格便宜、可达微纳米级的高精度三维模型，克服了三维打印技术的速度慢、材料贵的缺点，同时也开启了静电纺丝技术的三维时代，两者结合可有效制备三维模型，让制造业供应链链条缩短，使得设计、打印、应用更好的整合。

针对以上分析，本实用新型提出了一种可控式静电纺丝三维打印装置，采用微分叠层理念，连续可控地制备精度高、材料多样的三维立体模型，且把静电纺丝技术和三维打印技术相结合的研究，目前还没有见到有公开的报道。

实用新型内容

本实用新型提出的一种可控式静电纺丝三维打印装置，结合静电纺丝方法和三维打印理念，通过过程控制制备三维立体模型，不仅操作简单可控，还具有高精度、可多物料混合使用的优点，具有很好的应用前景。

本实用新型提供了一种可控式静电纺丝三维打印装置，其装置主要包括静电纺丝装置、支架、竖直导轨、左右导轨、前后导轨、导轨电机、纺丝电机、运作台、控制系统、PVC基板和高压静电发生器，静电纺丝装置固定于支架上，并可左右移动，在高压静电发生器所加高压电的作用下进行纺丝，整套装置与外部控制系统相连，可以通过控制导轨电机使得PVC基板随运作台在支架空间中沿竖直导轨、左右导轨和前后导轨做三维运动，同时调节纺丝电机使静电纺丝装置交替或同时运行并调整左右距离，精确控制纺丝射流不断层层叠加于PVC基板上，整个装置间歇、交错、协调地进行运转，精确控制和协调运动，从而获得较高精度且材质多样的三维立体模型。

本实用新型提供了一种可控式静电纺丝三维打印装置，其中静电纺丝装置包括柱塞、料筒、加热圈、温度传感器和喷头，整个装置固定于支架上，将聚合物加到料筒中，加热圈直接固定到料筒外壁，由温度传感器控制温度，纺丝喷头为单喷头，利于单根纤射流下落路径的控制，射流不断下落堆积，控制系统适时在线控制PVC基板作三维运动，并保持纺丝堆积面和喷头之间的距离约为2mm，从而精确控制纺丝射流处于半固化状态，能够不断层层叠加粘结于一体，形成三维立体模型。

本实用新型提供了一种可控式静电纺丝三维打印装置，其静电纺丝装置为两台，也可为一台或多台，每台所用材质不同或颜色不同，所有材料能够很好地粘结融合于一体，从而可获得多材质复合式模型。

本实用新型一种可控式静电纺丝三维打印装置，其运作台一方面作为静电纺丝装置的电极板，另一方面作为PVC基板的承载台。运作台为导电铜板，前后导轨、左右导轨和支架的竖直部分均为绝缘耐高温材质做成，支架的上平板部分为耐高温材质做成。运作台可在控制系统的控制下沿前后导轨、左右导轨和竖直导轨运转，完成XYZ方向的三维运动，运动的同时，高压静电发生器和静电纺丝装置由控制系统控制其开停，配合完成不同部位成型。

本实用新型一种可控式静电纺丝三维打印装置具有静电纺丝高效洁净特性，结构合理简单，同时由控制系统控制整个装置的协调运作，操作稳定，控制精度高，实现了三维立体模型的可控式快速成型，本实用新型推动了静电纺丝技术与其他技术的有效结合，具有很好的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型一种可控式静电纺丝三维打印装置的结构示意图的轴测图。

图2是本实用新型一种可控式静电纺丝三维打印装置的结构剖面示意图。

图3是本实用新型中静电纺丝装置的剖面示意图。

图中：1-静电纺丝装置，2-支架，3-竖直导轨，4-左右导轨，5-前后导轨，6-导轨电机，7-运作台，8-控制系统，9-PVC基板，10-高压静电发生器，11-纺丝电机，12-柱塞，13-温度传感器，14-料筒，15-加热圈，16-喷头。

具体实施方式

本实用新型提供了一种可控式静电纺丝三维打印装置，主要包括静电纺丝装置1、支架2、竖直导轨3、左右导轨4、前后导轨5、导轨电机6、纺丝电机11、运作台7、控制系统8、PVC基板9和高压静电发生器10，如图1和图2所示。其中，静电纺丝装置1主要由柱塞12、温度传感器13、料筒14、加热圈15和喷头16，如图3所示，运作台7为导电铜板既作为静电纺丝装置1的电极板，又作为PVC基板9的承载台，支架2的竖直部分、前后导轨3、左右导轨4均为绝缘耐高温材质做成，支架2的上平板部分为耐高温材质做成。

整个运行过程如图1所示，控制系统8始终控制整个装置，可适时进行在线控制，将两台静电纺丝装置1加热到预设温度，加入不同物料，待熔融后，开启控制系统8根据预设程序调节纺丝电机11的开停和运转速度，从而控制两台静电纺丝装置1，当控制系统8发出指令要求一台静电纺丝装置1运转时，另一台关闭，纺得一种物料的射流，当要求两台同时运转时，纺得两种混合射流，可根据模型程序控制两台静电纺丝装置1交替运转或同时运转，并能左右移动调节两者之间的间距，静电纺丝装置1开启后，同时开启高压静电发生器10，并始终不吃开启状态。与此同时，控制运作台7根据控制系统8的指令控制导轨电机6运转，从而沿左右导轨4、前后导轨5和竖直导轨3按照预设程序分别完成XYZ三个方向上不同距离的三维运动，并保持纺丝堆积面和喷头16之间的间距离约为2mm，控制系统8根据温度传感器13反馈的温度，不断调节温度使之与程序的预设温度保持一致，使制备的纺丝射流处于半固化状态，半固化状态的纺丝射流不断层层叠加粘结于一体，形成复合式多材质三维立体模型。

Claims

1.一种可控式静电纺丝三维打印装置，其特征在于：主要包括静电纺丝装置、支架、竖直导轨、左右导轨、前后导轨、导轨电机、纺丝电机、运作台、控制系统、PVC基板和高压静电发生器，静电纺丝装置固定于支架上，整套装置与外部控制系统相连，通过控制导轨电机使得PVC基板随运作台在支架空间中沿竖直导轨、左右导轨和前后导轨做三维运动，同时调节纺丝电机使静电纺丝装置交替或同时运行并调整左右距离，纺丝射流不断层层叠加于PVC基板上，得到三维立体模型，所述的静电纺丝装置包括柱塞、料筒、加热圈、温度传感器和喷头，整个装置固定于支架上，将聚合物加到料筒中，加热圈直接固定到料筒外壁，由温度传感器控制温度，纺丝喷头为单喷头；运作台一方面作为静电纺丝装置的电极板，另一方面作为PVC基板的承载台；运作台为导电铜板，前后导轨、左右导轨和支架的竖直部分均为绝缘耐高温材质做成，支架的上平板部分为耐高温材质做成；运作台可在控制系统的控制下沿前后导轨、左右导轨和竖直导轨运转，完成XYZ方向的三维运动。

2.根据权利要求1所述的一种可控式静电纺丝三维打印装置，其特征在于：静电纺丝装置为多台，每台纺丝所用材料不同或颜色不同，所有纺丝材料能够粘结融合于一体。