一种基于近场静电纺丝的微纳结构的3D打印方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103612391103612391A(43)申请公布日2014.03.05(21)申请号201310565682.6(22)申请日2013.11.13(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人贺健康李涤尘秦霆刘亚雄靳忠民徐方远(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人蔡和平(51)Int.Cl.B29C67/00(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图1页附图1页(54)发明名称一种基于近场静电纺丝的微纳结构的3D打印方法(57)摘要本发明公开了一种基于近场静电纺丝的微纳结构的3D打印方法，该方法将3D打印技术的分层制造原理与近场静电纺丝微小液滴或微纳纤维丝成形控制技术相结合，首先利用计算机设计零件模型，并对模型的轮廓数据和填充数据处理得到喷头与接收平台的相对运动数据；然后通过控制电压、接收距离、流速、温度、湿度等因素将材料液体制备成微纳液体流或微微纳纤维丝；并通过碰头与接收平台的相对移动实现微纳液体流或微微纳纤维丝的有序堆积；通过分层制造，层层堆积进而实现了微纳米结构的成形制造；本发明可以实现微纳结构的多材料、低成本快速制造。CN103612391ACN103629ACN103612391A权利要求书1/1页1.一种基于近场静电纺丝的微纳结构的3D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：1)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；2)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；3)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；4)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；5)通过重复步骤4)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。2.根据权利要求1所述的基于近场静电纺丝的微纳结构的3D打印方法，其特征在于，所述三维零件模型中每一分层截面结构的厚度均为0.0005-0.1mm；所述液体材料的挤出速度为0.2～10ml/h；所述挤出喷头或接收平台运动过程中挤出喷头与接收平台的相对速度为0.001～2m/s。3.根据权利要求1所述的基于近场静电纺丝的微纳结构的3D打印方法，其特征在于，所述直流高压发生器输出电压为0.1～15kV。4.根据权利要求1所述的基于近场静电纺丝的微纳结构的3D打印方法，其特征在于，步骤2)中所述然后调整挤出喷头与接收平台的距离，使挤出的液态材料在高压静电场作用下形成微纳液体流或微纳纤维丝的具体操作为，然后将挤出喷头与接收平台的距离调整至0.5-5mm之间，使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。5.根据权利要求1所述的基于近场静电纺丝的微纳结构的3D打印方法，其特征在于，所述液态材料为将材料加热溶解后得到熔融状态的液态材料或将材料溶于有机或无机溶剂得到的材料溶液。6.根据权利要求1所述的基于近场静电纺丝的微纳结构的3D打印方法，其特征在于，所述数控挤出装置为精密注射泵。2CN103612391A说明书1/4页一种基于近场静电纺丝的微纳结构的3D打印方法技术领域[0001]本发明涉及微纳制造与增材制造技术领域，具体为一种基于近场静电纺丝的微纳结构的3D打印方法。背景技术[0002]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，市场上已有各种商业化的3D打印方法及其装备，包括光固化法、熔