[发明专利]一种可控式静电纺丝三维打印装置

说明书

技术领域

本发明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，本发明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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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，本发明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是本发明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是本发明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是本发明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。