一种静电防丝3D打印装置的制作方法

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种静电防丝3D打印装置。

背景技术：

3D打印即“快速成型技术”是一种只需根据实体的三维模型数据，就能通过成型设备以材料累加的方式精确地制成实物模型的技术，并且在生产过程中几乎不会产生任何废弃物。3D打印的耗材为一些可以固化的材料，如金属、塑料、陶瓷。随着技术的成熟，3D打印技术将能在医疗、食品、饰品、建筑、个性化产品、文物保护、航空、汽车、电子制造等行业得到广泛应用。然而目前已经应用于3D打印的材料种类有限，打印精度约为0.1mm。

静电纺丝是制造连续纳米纤维的最有效和最直接的方法之一。静电纺丝是在喷头和接收装置之间加上高压静电场，使喷头顶端的熔体或溶液在电场力的作用下克服表面张力，拉伸形成喷射流，从而在接收装置上得到超细纤维的过程。目前大约有100多种聚合物、复合材料和无机材料可以通过静电纺丝的方式得到纳米纤维。根据纺丝材料性质的不同，通过静电纺丝得到的纳米纤维直径在几十纳米到几十微米之间，最小直径可达1nm。

为了提高3D打印的精度，本发明在针头与模型下底面间建立了高压静电场，利用静电纺丝的原理，驱动熔体或溶液以极细的射流落到接收板上，可以大大提高3D打印的精度。另外，为了提高效率，设置了不同直径的金属针头，对于精度要求不高的模型部分，可以用大流量的针头来打印。

技术实现要素：

本发明的目是的就是为克服上述技术不足，提供一种静电防丝3D打印装置，通过转换针头来满足打印材料的不同和分辨率要求的差异，加上静电纺丝技术，使得打印的产品种类大大增多，打印产品的分辨率可根据需要选择，极大地提高了产品品质，扩大了3D打印的应用领域。

为实现上述技术方案，本发明提供了一种静电防丝3D打印装置，包括：接收装置、移动台、计算机、精密微量注射泵、高压静电发生器、竖直导轨、水平杆以及3D打印喷头，3D打印喷头主要由料筒、包覆在料筒外面的加热圈和热电偶、下端有凸出外缘的圆柱形流道、由固定圈和旋转圈组成的转换器、喷嘴和针头组成，固定圈设有一个圆柱形弹簧孔，里面有弹簧和一个直径比该圆柱形弹簧孔直径稍小的金属球，使无外力作用时该金属球有一半露出圆柱形弹簧孔，加上外力时该金属球恰好回到圆柱形弹簧孔里，旋转圈上开有至少两个有内螺纹的通孔，在旋转圈上与每个通孔对应有一个半球型凹槽，该半球形凹槽用于和上述金属球配合，喷嘴上端有外螺纹和旋转圈的通孔连接，每个喷嘴下端有一个或多个同直径的针头，不同喷嘴上的针头的直径互不相同，喷嘴设有内螺纹，针头设有外螺纹，针头接高压静电发生器的正极，接收装置接地，通过计算机控制精密微量注射泵向料筒输送熔体或溶液，计算机控制移动台在X-Y方向移动，水平杆前端有夹具，该夹具夹在料筒上端，计算机控制水平杆在竖直导轨上沿Z方向移动。

优选的，所述下端有凸出的外缘的圆柱形流道和固定圈紧密配合，同时起到密封的作用。

优选的，所述转换器旋转圈底部的通孔为光孔便于绕螺栓旋转。

优选的，通过调节高压静电发生器的电压能获得不同直径的纳米纤维。

优选的，所述旋转圈上安装有步进电机。

本发明提供的一种静电防丝3D打印装置的有益效果在于：本静电防丝3D打印装置通过转换针头来满足打印材料的不同和分辨率要求的差异，加上静电纺丝技术，使得打印的产品种类大大增多，打印产品的分辨率可根据需要选择，极大地提高了产品品质，扩大了3D打印的应用领域。

附图说明

图1是本发明的装配示意图。

图2是本发明的料筒和圆柱形流道的全剖图。

图3是本发明的转换器部分全剖图。

图4是本发明固定圈三维示意图。

图5是本发明旋转圈三维示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。

实施例：一种静电防丝3D打印装置。

参照图1-5所示，一种静电防丝3D打印装置，包括接收装置1、移动台2、计算机3、精密微量注射泵4、高压静电发生器14、竖直导轨16、水平杆15以及3D打印喷头，3D打印喷头主要由料筒5、包覆在料筒5外面的加热圈13和热电偶12、下端有凸出外缘的圆柱形流道10、由固定圈6和旋转圈7组成的转换器、喷嘴8和针头9组成。圆柱形流道10和料筒5之间有垫片101，三者用螺钉102连接，圆柱形流道10和固定圈6紧密配合，底部有内螺纹通孔的固定圈6和底部有光孔的旋转圈7用螺栓11连接，并且连接到料筒5的底部进行固定，固定圈6设有一个圆柱形弹簧孔，里面有弹簧62和一个直径比该圆柱形弹簧孔直径稍小的金属球61，使无外力作用时该金属球61大约有一半露出圆柱形弹簧孔，加上外力时该金属球61恰好回到圆柱形弹簧孔里，旋转圈7上开有至少2个有内螺纹的通孔，在旋转圈7上与每个通孔对应有一个半球型凹槽，该半球形凹槽用于和上述金属球61配合，喷嘴8上端有外螺纹和旋转圈7的通孔连接，每个喷嘴8下端有1个或多个同直径的针头9，不同喷嘴(8)上的针头9的直径互不相同，喷嘴8设有内螺纹，针头9设有外螺纹，针头9接高压静电发生器14的正极，接收装置1接地。

转动旋转圈7，使某一直径的针头9的喷嘴8所对应的半球形凹槽与固定圈6的金属球61配合，计算机3控制精密微量注射泵4向料筒5输送熔体或溶液，熔体或溶液通过加热圈13加热，顺着圆柱形流道10流到喷嘴8，调节高压静电发生器14在针头9和接收装置1之间产生高压静电场，计算机3调节移动台2在X-Y方向移动，同时根据需要控制水平杆15沿着竖直导轨16在Z方向移动，熔体或溶液从针头9喷出形成喷射流在接收装置1上沉积，从而打印出预设产品；关闭高压静电发生器14，计算机3控制移动台2和水平杆15静止，此时可转动旋转圈7换到有另一直径的针头9的喷嘴8，重复上述过程，可打印出不同分辨率要求的产品。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。