實現高速3D打印的壓力自動調節流體儲存層設計

實現高速3D打印的壓力自動調節流體儲存層設計

三維（3D）打印技術正在迅速發展，而打印速度的提高目前是技術發展以及未來應用的關鍵問題。對于基于噴墨打印頭的3D打印機，打印頭上的噴嘴數量是限制打印速度的主要因素。提出了一種實際應用中可以大幅度增加噴嘴數量的方法，從而能夠極大地提高打印速度。

使用在噴墨打印頭上的流體儲存器通過歧管向噴射室供應流體，調節流體內部的壓力，以便于在腔室獲得一個恒定的壓力。所以，調節儲存層出口的壓力是非常重要的，這影響著打印設備的綜合性能。但是，當噴嘴數量增加時，噴嘴間均勻壓力的調節就變得十分復雜。因此，介紹了一種解決該問題的方法。該方法將整個打印頭進行分割，使其中的流體儲存層分為多個微型儲庫，而每個微型儲庫又具有一個微型儲存器和一個噴嘴，并且支持一個或幾個儲室。由于流體儲存層結構獨特，因而能夠自動調節壓力，其出口壓力也是獨立于流體液位的。該調節是基于重力的自動補償以及對流體液面具有同樣依賴的毛細管作用力，這是通過在每個儲層中添加具有獨特形狀的楔形物來獲得的。當流體液面下降時，重力和毛細管作用力以相同的速度隨之減小，但是導出的力是平衡的。由于各層的自主性，因此在流體微型儲存層自動獲得恒定壓力。

所提出的方法雖然可以保證在不同流體液位時出口壓力仍恒定，但還需要改進以下幾個方面存在的問題：①楔形物幾何缺陷的補償，這可通過改進楔形物的使用排列而消除；②灰塵及其它微粒的污染需通過另一個微型噴嘴噴出清潔液來解決；③高速噴墨3D打印機的紫外線固化需通過流體的快速固化機制來制造出一個快速噴墨打印頭而解決。

刊名：Micromachines（英）

刊期：2016年第7期

作者：Moshe Einat

編譯：陳少帥