[实用新型]一种3D打印的聚合物熔体微滴喷射装置

说明书

技术领域

本实用新型属于机械工程、计算机控制、CAD、数控技术、激光材料技术的领域，更具体的说，涉及一种3D打印的聚合物熔体微滴喷射装置。

背景技术

3D打印技术，既不采用传统的加工机床和工模具，依据工件的三维计算机辅助设计 (CAD)模型，在计算机控制下由自由成形机直接成形三维工件。3D打印技术集成了计算机辅助技术、数控技术、材料技术等各种学科的前沿技术，是一种典型的高新技术。3D打印技术的基本原理是，利用计算机软件对CAD模型进行分层切片处理，得到各层界面的二维轮廓信息，根据轮廓信息生成G-code控制代码，快速成形机按照控制命令，分层沉积材料，形成一系列二维界面薄片层，最后快速成形机使片层与片层之间相互粘接，将这些薄片层逐渐堆积成三维工件实体。由于加工制造法通过三维至二维的转化，使工件的成形变得简化，只需要传统切削加工30％的工时和50％的成本，就直接制作复杂的三维工件，在机械制造业引起了巨大的反响。

3D打印作为一种颠覆性的技术，其颠覆性不仅体现在对传统制造业的提升中，并且在一些新兴领域中将形成一批全新的原创产业。如目前一些机构正在研发的皮肤打印技术，由于皮肤相比于人体其它器官，其结构更为简单，可再生性更强，因此，预计将更早走向广泛应用。如果该技术能够普及，那么传统的抗衰老、植皮技术和美容技术将被完全颠覆，其它还包括3D打印服务和设计平台，如个人消费品的个性化定制，包括房屋、汽车、飞机等领域也将完全重构，形成一批新的原创产业。人类只需要拥有一台3D打印机，加上完整的产品设计轮廓就可以打印出自己想要的东西，既方便又快捷，为人们节约很多成本。

3D打印技术俗称为快速成形技术，又称快速原型制造(RapidPrototypingManufacturing，简称RPM)技术，它是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。3D打印(3Dprinting)是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。运用该技术进行生产的主要流程是：应用计算机软件，设计出立体的加工样式，然后通过特定的成型设备(俗称“3D打印机”)，用液化、粉末化、丝化的固体材料逐层“打印”出产品。3D打印是“增材制造”(AdditiveManufacturing)的主要实现形式。

3D打印技术的存在的问题：

任何一个产品都应该具有功能性，而如今由于受材料等因素限制，通过3D打印制造出来的产品在实用性上要打一个问号。

(1)、强度问题：房子、车子固然能“打印”出来，但是否能抵挡得住风雨，是否能在路上顺利跑起来；

(2)、精度问题：由于分层制造存在“台阶效应”，每个层次虽然很薄，但在一定微观尺度下，仍会形成具有一定厚度的一级级“台阶”，如果需要制造的对象表面是圆弧形，那么就会造成精度上的偏差；

(3)、材料的局限性：目前供3D打印机使用的材料非常有限，无外乎石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。能够应用于3D打印的材料还是很单一，以塑料为主，并且打印机对单一材料也非常挑剔。

3D打印机不像传统制造机器那样通过切割或模具塑造制造物品。通过层层堆积形成实体物品的方法从物理的角度扩大了数字概念的范围。对于要求具有精确的内部凹陷或互锁部分的形状设计，3D打印机是首选的加工设备，它可以将这样的设计在实体世界中实现。下面是来自各个行业、具有不同背景和专业技术水平的人用类似的方式描述，3D打印帮助他们减少主要成本、时间和复杂性障碍。我们一起来看一下3D打印具有哪些优势。

3D打印计数发展的破竹之势，使其在传统的熔融沉积式、选择性激光烧结式、选择是固化化等工艺迅速成熟并商业化的基础上，又催生出多种新型微滴喷射成型方法就是其中一个重要方向。从打印机喷墨技术发展起来的微滴喷射技术是在一种原始材料上直接添加材料的制造技术，采用喷头来喷射体喷射为微升至飞升的各种微滴，通过微滴在基板上逐层堆积成三维结构，具有特高精度与表面光洁度，最高精度达到可达到0.012mm。

微滴喷射技术可适用于金属，非金属等不同材料。对于金属微滴喷射，由于其滴液的生成可以灵活控制，喷射成金属制件具有更好的质量和更快的成型速度，在微光学、微小零件及电子密封等制造领域均具有广泛应用前途。

每一种新技术诞生初期都会面临着这些类似的障碍，但相信找到合理的解决方案3D 打印技术的发展将会更加迅速，就如同任何渲染软件一样，不断地更新才能达到最终的完善。