[发明专利]一种复杂曲面结构电喷打印方法

权利要求书

1.一种复杂曲面结构电喷打印方法，其采用一种复杂曲面结构电喷打印装置进行实施，其特征在于，所述的电喷打印装置包括载重台(1)、电机轴(2)、模块化X-Y运动平台(3)、柔性衬底(4)、相机(5)、高压电源(6)、注射泵(7)、溶液(8)、微量注射器(9)、导管(10)、喷针(11)、喷针夹具(12)、Z方向运动轴(13)、数字控制器(14)、电脑(15)、射流(16)、复杂曲面结构(17)；

所述的载重台(1)上方固定有多个电机轴(2)；所述的模块化X-Y运动平台(3)由多个微型运动模块组成，每个微型运动模块下方固定有电机轴(2)，电机轴(2)带动微型运动模块，实现模块化X-Y运动平台(3)的移动，通过模块化X-Y运动平台(3)的定制化移动，在模块化X-Y运动平台(3)上获得曲面形态；所述的柔性衬底(4)贴合在模块化X-Y运动平台(3)上，随之形成对应的复杂曲面；所述的相机(5)用来观察射流(16)行为及柔性衬底(4)曲面形态；

所述的微量注射器(9)置于注射泵(7)上，微量注射器(9)抽取溶液(8)并通过导管(10)将其输送至喷针(11)内，喷针(11)安装在喷针夹具(12)上，喷针夹具(12)固定在Z方向运动轴(13)上；所述的高压电源(6)通过喷针夹具(12)向溶液(8)施加电压，此时喷针(11)与柔性衬底(4)之间形成电场，喷针(11)出口处形成射流(16)；所述的溶液(8)在多力复合作用下于喷针(11)出口处形成射流(16)；

所述的电脑(15)与数字控制器(14)通信连接，数字控制器(14)连接电机轴(2)；所述的电脑(15)通过软件将模块化X-Y运动平台(3)的位移坐标信息发送给数字控制器(14)，接着，数字控制器(14)将该坐标信息传递给电机轴(2)，电机轴(2)带动模块化X-Y运动平台(3)产生复杂曲面形态，并使柔性衬底(4)发生相对应的复杂曲面形态；射流(16)沉积到有曲面形态的柔性衬底(4)，形成复杂曲面结构(17)；

所述的数字控制器(14)与Z方向运动轴(13)通信，当喷针(11)经过复杂曲面结构(17)上方时，Z方向运动轴(13)随着曲面形态升降，以保持喷针(11)与曲面柔性衬底(4)之间的高度，以保持喷针(11)与柔性衬底(4)之间的电场强度，并防止喷针(11)撞击到柔性衬底(4)上；所述的相机(5)用于观测打印过程中喷针(11)的空间位置、射流(16)行为及复杂曲面结构(17)；

复杂曲面结构电喷打印方法的具体步骤如下：

第一步，组装电动多轴衬底结构

首先，载重台(1)上方安装多个电机轴(2)，多个微型运动模块组成模块化X-Y运动平台(3)，多个电机轴(2)上方与对应的模块化X-Y运动平台(3)连接，柔性衬底(4)贴合在模块化X-Y运动平台(3)上，数字控制器(14)与电机轴(2)、电脑(15)和Z方向运动轴(13)连接，以此实现模块化X-Y运动平台(3)的数据化控制；

第二步，复杂曲面调控

首先，根据复杂曲面结构(17)的特征，电脑(15)将每个电机轴(2)以(x，y)坐标的形式通过软件传递给数字控制器(14)，数字控制器(14)将运动指令发送给需要调控的电机轴(2)，使模块化X-Y运动平台(3)升降，在模块化X-Y运动平台(3)上形成复杂曲面形态，此时，贴合在模块化X-Y运动平台(3)上的柔性衬底(4)也生成与之相应的复杂曲面；数字控制器(14)控制Z方向运动轴(13)升降，保证喷针(11)出口处形成的射流(16)生成的复杂曲面结构(17)与喷针(11)高度保持一致；

第三步，打印复杂曲面结构

微量注射器(9)抽取一定体积的溶液(8)，并通过导管(10)将其输送至喷针(11)内；高压电源(6)通过喷针夹具(12)向溶液(8)施加电压，此时喷针(11)与柔性衬底(4)之间形成电场，喷针(11)出口处形成射流(16)；射流(16)沉积到发生曲面形态的柔性衬底(4)上，形成复杂曲面结构(17)；在打印过程中，电脑(15)可以根据相机(5)反馈的射流(16)行为及复杂曲面结构(17)，实时调控模块化X-Y运动平台(3)的曲面形态及喷针(11)的空间位置。

2.根据权利要求1所述一种复杂曲面结构电喷打印方法，其特征在于，模块化X-Y运动平台(3)的运动参数由柔性衬底(4)的材质、复杂曲面结构(17)特征、电机轴(2)运动参数的共同影响；柔性衬底(4)的曲面形态由模块化X-Y运动平台(3)的曲面形态决定，且可以在线调整；复杂曲面结构(17)的打印质量受到柔性衬底(4)的曲面形态及射流(16)行为的共同影响。