[发明专利]一种基于静电纺原理的3D打印装置及打印方法

权利要求书

1.一种基于静电纺原理的3D打印装置，其特征在于，包括微量注射泵(1)；微量注射泵(1)的注射出口连接至打印喷头(2)的原料接收口之上；打印喷头(2)固定于三维空间移动框架(3)之上；还包括位于打印喷头(2)下方的接收平台(5)；还包括高压电源(4)；高压电源(4)的正极连接在打印喷头(2)之上；高压电源(4)的负极连接在接收平台(5)之上；所述接收平台(5)的平面分隔为多个栅格单元(10)；在接收平台(5)下方安装有电压控制装置，控制每个栅格单元(10)的电压。

2.如权利要求1所述的基于静电纺原理的3D打印装置，其特征在于，包括多个打印喷头(2)和多个微量注射泵(1)；每个微量注射泵(1)与每个打印喷头(2)一一对应连接；多个打印喷头(2)固定在一起；不同的微量注射泵(1)之内容纳不同的打印材料。

3.如权利要求1所述的基于静电纺原理的3D打印装置，其特征在于，所述微量注射泵(1)的注射出口与所述打印喷头(2)的原料接收口之间通过管道连接；或者，所述微量注射泵(1)和所述打印喷头(2)安装为一体，即所述微量注射泵(1)安装于所述打印喷头(2)的上方，所述微量注射泵(1)的注射出口直接连接至打印喷头(2)的原料接收口处。

4.如权利要求3所述的基于静电纺原理的3D打印装置，其特征在于，微量注射泵(1)外围安装有一圈将所述微量注射泵(1)包围的加热装置(6)。

5.如权利要求3所述的基于静电纺原理的3D打印装置，其特征在于打印喷头(2)的两侧安装有辅助固化装置，左侧安装有一个UV光照装置(7)，右侧安装有一个微型冷热风控制装置(8)，两个辅助固化装置与打印喷头部件安装为一体，同时移动。

6.如权利要求1所述的基于静电纺原理的3D打印装置，其特征在于，每个所述栅格单元(10)的下方都安装有一个电压控制装置，单独控制每个栅格单元(10)的电压；每个栅格单元(10)的电压变化的速度和路径与打印喷头(2)移动的速度和路径相同。

7.如权利要求1所述的基于静电纺原理的3D打印装置，其特征在于，还包括安装于接收平台(5)下方的端头控制框架(11)；端头控制框架(11)之上安装有电压控制端头(12)；端头控制框架(11)控制电压控制端头(12)在与所述接收平台(5)平行的平面内移动；电压控制端头(12)移动的速度和路径与打印喷头(2)移动的速度和路径相同。

8.如权利要求1～6所述的基于静电纺原理的3D打印装置，其特征在于，所述微量注射泵(1)中的材料挤出速度为0～500mL/h。

9.如权利要求1～6所述的基于静电纺原理的3D打印装置，其特征在于，所述打印喷头(2)与所述接收平台(5)之间的距离为1mm～100mm；所述高压电源(4)的电压为5～30kv。

10.一种基于静电纺原理的3D打印方法，其特征在于，包括：

步骤1、将打印原料装到微量注射泵(1)中，微量注射泵(1)将打印材料推进输送到打印喷头(2)；

步骤2、启动高压电源(4)，在静电场的作用下，打印材料在打印喷头(2)尖端高速喷出射流；在打印喷头(2)到接收平台(5)之间的距离内，打印材料经过拉伸、溶剂挥发或冷却固化等过程，最终在接收平台(5)上形成纳米级纤维铺层；

步骤3、打印喷头(2)在三维空间移动框架(3)的控制下根据待打印物体的分层数据，有选择性地在设定位置打印截面轮廓。

步骤4、电压控制装置控制接收平台(5)上的每个栅格单元(10)的电压；栅格单元(10)的电压变化的速度和路径与打印喷头(2)的移动速度和路径相同，实现截面轮廓纤维铺层的精确接收；

步骤5、计算机控制打印喷头(2)的移动速度和高压电源的电压，控制打印的厚度，一层截面打印完成后，接收平台(5)下降一层的高度，再次打印，如此循环，逐层累积，最终形成立体模型。