[发明专利]一种静电纺丝式3D打印机及其应用

说明书

本发明涉及一种静电纺丝式3D打印机及其应用。该静电纺丝式3D打印机包括：1）机械手臂；2）喷头系统，包含料筒、喷嘴、环形UV曝光装置，电源E；3）料液供给系统，包括压力装置、料液输送管道、料液储罐、料液计量控制装置；4）成型台；5）计算机控制系统。该静电纺丝式3D打印机可应用于纺织品的3D打印成型。

技术领域

本发明涉及一种静电纺丝式3D打印机及其应用。

背景技术

聚合物材料可以采用立体光刻成型（SLA）、熔融沉积（FDM）等方式实现3D打印。首先，生成构件的三维图形，然后在某一方向上进行切片，将三维图形切片为具有一定厚度的图形，然后，将切片的图形在成型平台上逐层制作出来，即得到立体构件。3D打印对于个性化、复杂结构制作有着天然的优势。

3D打印纺织品、服装等已有尝试，采用通常的打印方法，只能得到材质较硬的构型，与通常纺织品在柔软度、舒适度方面有很大差距。而且，仅限于原型设计，不具有实用性和耐用性。

静电纺丝，是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形（即“泰勒锥”），并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。通常这种方法用于制作微纳米级直径的聚合物细丝。

为通过3D打印的方式得到柔软、高强度的纺织品，本发明公开了一种静电纺丝式3D打印机。

发明内容

本发明提供了一种静电纺丝式3D打印机。可实现柔软的、高强度的纺织品3D打印。

本发明提供了一种静电纺丝式3D打印机，其特征在于，其包括：

1）机械手臂，2轴以上，其中，机械手臂至少一节连接在转盘盘面，且连接方向垂直盘面，其中机械手臂末端连接喷头系统或可旋转装置；

2）喷头系统，包含料筒、喷嘴、环形UV曝光装置，电源E，其中喷头系统连接在机械手臂末端或连接在可旋转装置上，其中环形UV曝光装置包含支架、光源、光路罩，其中光源是指LED灯珠、UV光纤或微型LED阵列，其中料筒为直通型料筒或静态混合器，其中料筒外侧带有加热控温装置，其中喷嘴为单喷嘴或同轴双喷嘴，其中电源两极分别连接喷嘴和成型台；

3）料液供给系统，包括压力装置、料液输送管道、料液储罐、料液计量控制装置；

4）成型台；

5）控制系统，包含机械手臂位移控制装置和角度控制装置、环形UV曝光装置控制、成型平台控制装置、电源E控制；

通过控制电源电压、喷嘴与成型台距离、料液组分等调节喷丝的直径、内部形态及堆积形态，实现大尺度制作三维纺织品。

机械手臂201，是指2轴以上的机械手臂。其中，至少有一节与转盘盘面203相连，连接方向与盘面垂直。转盘可360°旋转，旋转精度大于0.0001°，优选的为大于0.01°。

机械手臂201末端连接喷头系统202。

机械手臂末端连接可旋转装置204，旋转角度-180°<γ<180°，优选的为-90°<γ<90°。机械手臂末端与可旋转装置旋转面夹角小于90°。