[发明专利]打印线条粗细可调的3D打印装置

说明书

本发明公开了打印线条粗细可调的3D打印装置，该装置在现有3D打印机的基础上，对打印喷头进行改进，在打印喷头内部固定有高压场致注入针，高压场致注入针通过穿射于导料管的导线，与高压静电源一端连接，高压静电源另一端连接打印线条实时调节单元，打印线条实时调节单元与主控计算机信号连接，高压场致注入针周围填充有液相的打印材料，液相打印材料在静电场作用下，发生形变产生泰勒锥，泰勒锥尖端的打印材料喷射出打印喷头，在打印喷头正下方的打印底板上沉积形成打印件；本发明能够在满足产品打印精度要求的同时，提高打印机的打印效率，还免除了更换打印喷头喷嘴的麻烦。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，特别是涉及一种打印线条粗细可调的3D打印装置。

背景技术

静电喷射是利用静电力改变液体形状和运动的过程，在该过程中液体如细小水柱一般喷射而出的情况称为射流，静电喷射的重点应用之一是利用静电场诱导液体产生形变得到泰勒锥（Taylor），并通过控制所施加的电压影响电荷分布，进而控制最终从泰勒锥顶部喷射出的射流粗细，静电喷射技术以其独特的优点，在众多领域中显示出了巨大的发展潜力和市场前景。

3D打印技术主要通过从打印喷头的喷头开口处，挤出加热熔融的打印材料来进行打印，其打印线条的粗细控制主要依赖于喷头开口的大小，通常最终落在打印底板上的打印线条和从喷头开口挤出的射流线条粗细相当，因此喷头开口大小大致相当或在同一个数量级，在整个打印过程中通常只能获得单一粗细的打印线条，该线条较粗时，难以打印精细结构；该线条较细时，打印效率又受到较大的限制；虽然通过调节挤出速度、底板与喷头间距等参数，能在一定范围内调节打印线条的粗细，但是其调节范围十分有限，基本与喷头开口大小在同一个数量级。

本发明使用静电喷射的原理，通过外加高压电源对打印材料施加高压来形成泰勒锥，通过改变高压静电场，得到比喷头开口小一个或以上数量级的射流线条，进而获得与射流线条粗细大致相当的打印线条，方便地通过调节电压等参数来调节打印线条，能较大范围内的实时调整打印线条的粗细。

3D打印通常使用的材料为金属粉末、光敏树脂、石膏等，都是粉末状或线状固体材料，熔融后生成的液体粘度极大，与传统静电喷射所使用的液体（通常为水、酒精、丙酮等常见无机或有机溶剂配成的溶液）有极大不同，而本发明是使用静电喷射技术来打印3D打印所使用的材料，与传统静电喷射有本质区别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种打印线条粗细可调的3D打印装置，能够通过改变高压静电力场，在较大范围内调整3D打印的打印线条粗细，适用于不同精度要求的产品制备，在满足产品精度要求的情况下提高3D打印效率。

本发明所采用的技术方案是，打印线条粗细可调的3D打印装置，在现有3D打印机的打印喷头内固定有高压场致注入针，高压场致注入针通过穿射于导料管内的导线，与高压静电源一端连接，所述高压静电源另一端与打印线条实时调节单元连接，打印线条实时调节单元信号连接主控计算机；打印喷头和导料管内填充有打印材料，打印材料在打印喷头下方形成泰勒锥，泰勒锥尖端喷射出打印喷头，在与打印喷头间隔设置的打印底板上沉积形成打印线条，打印底板接地；

进一步的，打印线条实时调节单元用于调节高压静电源的输出电压大小；

进一步的，打印底板为金属导电材质；

进一步的，打印材料为金属粉末、光敏树脂或石膏。

本发明的有益效果是：本发明通过调节高压静电输出电压，控制打印材料形成的泰勒锥形状，进而改变打印喷头输出的打印线条粗细，能满足同一产品不同区域或不同产品的精度要求，提高了3D打印的打印效率及产品质量。

附图说明