[发明专利]一种多喷嘴喷头微滴喷射设备

说明书

本发明公开了一种多喷嘴喷头微滴喷射设备，包括多喷嘴喷头、工作台、XY轴移动装置、Z轴移动装置、溶液箱、支撑架以及控制系统；该多喷嘴喷头安装在Z轴移动装置上，且其位于该工作台上方，该工作台安装在XY轴移动装置；该支撑架用于安装各部件；所述的多喷嘴喷头包括主体、芯轴、电机及多喷嘴结构，其内容设有由溶液流入孔、环槽、溶液流出孔及喷嘴通道组成若干溶液通道，溶液通道的出口设有喷嘴，各喷嘴环形均布设置。这种外部固定内部旋转的设计，使溶液输入口固定，而输出端以旋转方式进行喷涂材料更换，简化了传统多喷头机构的复杂性，操作简单，又可避免传统多喷头装置在喷头转换过程中出现的溶液供给管扭管和定位不准等诸多问题。

技术领域

本发明涉及一种液滴喷射技术领域，尤指一种喷射加工工艺当中的多材料多尺度的多喷嘴喷头喷射设备结构设计。

背景技术

液滴喷射技术是一种近年来发展迅猛的制作技术，通过产生一定级别的液滴实现微量流体的精确分配，属于非接触直写式制作技术的范畴，其制作工艺简单，材料利用率接近100%。微喷射技术既可直接制作单一微光学元件，同时也可定量定位地在所需光学器件上制作元件从而形成光学组件，因此具有极大的发展潜力。

目前，液滴喷射设备大部分是单喷嘴喷射或多喷嘴喷射，而现有液滴喷射采用多喷头技术时，每个喷头仅有一个喷嘴并由独立的电机控制，然后高度一致的并列固定按照需求进行转换和喷射，这样的多喷头装置整体有如下缺陷：

1、喷头在转换过程中和移动过程中采用齿轮传动，由于齿轮传动之间有一定的间隙，齿轮正转和反转过程中因间隙的存在，容易引起喷头转换的滞后，在一定程度上影响了喷射精度，同时，当喷头转换时，容易引起液滴输入管的扭管，从而引发一系列问题；

2、喷头整体相对较重，增加了液滴喷射两个维度（X轴、Y轴）的电机负载，在一定程度上影响了喷射精度；

3、喷头组件整体相对较大，高度一致并列固定的多个喷头的设计方案，使得单个喷头的有效喷射空间减小，由于结构的复杂性和尺寸的限制，配置喷头的数量有限，且多个喷头单独配备传动设备，喷头和传动部件大部分为活动件，增加了安装难度，多个活动件同时运动容易产生振动，在一定程度上影响喷射精度。

其次，针对自由曲面的喷射成形的设备，目前大部分仅可以在X，Y平面内进行联动，对于一些有负角度的面、曲面，则多采用的是手工点样、粘接等方式，这种方式影响了产品批量生产的效率和质量，同时对于外表要求较高的工件，采用手工的方式比较难以达到要求。

CN206273588U公开了“一种带有多喷头自动转换系统的3D打印机”，该打印机采用喷头库技术，通过机械手机构实现喷头在喷头库工位与打印工位之间的切换，从而实现多喷头打印功能。该多喷头打印机虽然解决了上述多喷头装置占用空间大、活动空间有限等问题；但是却存在各喷头转换结构复杂，转换耗时长等问题。

CN206201484U公开的“一种多材料3D打印喷头”，CN206825936U公开的“一种多材料3D打印喷头”，此类打印喷头设置有多个进料通道，但仅有一个打印喷头（喷嘴），多个进料通道中的材料汇聚于一个打印喷头中，可以实现多材料打印。此种打印喷头在实现使用时，打印出来的最终材料不确定因素较多，材料成分较难进行调节且材料成分较为单一。

CN107866973A公开了“一种多工位聚合物熔体微滴堆叠3D打印装置”，该打印装置通过分流板可以将打印材料分流至不同的打印喷头，从而可实现多工位打印。但是该装置不能实现多材料打印。

因此，为了克服现有多喷头在宏/微多尺度、不同种类的多种材料混合喷射方面存在的不足和缺陷，实现基于功能驱动的结构、材料和喷射制造一体化的无缝集成，增强多喷头喷射范围和制造柔性。于此，针对此需求本发明人设计了一种多喷头装置，本案由此产生。

发明内容