一种高压静电驱动且可变直径3d打印的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种高压静电驱动且可变直径3D打印机，属于3D打印领域，它包括料筒、包覆在料筒外面的加热圈和热电偶、与料筒通过螺钉和垫片连接的圆柱形流道、靠螺栓连接并固定在料筒底部的转换器、转换器包括固定圈和旋转圈、固定圈有一个圆柱形弹簧孔，里面用弹簧连接一个外径比圆柱形弹簧孔的直径稍小的金属球、固定圈还开有一个与圆柱形流道紧密配合的通孔、旋转圈可设至少2个与喷嘴连接的螺纹孔，与之对应的有与金属球配合的半球形凹槽、喷嘴上用螺纹连接1个或多个同直径的针头、每个喷嘴对应的针头的直径不同、针头接高压静电发生器的正极，接收装置接地。本实用新型适用于以熔体或溶液为原料的3D打印系统，通过转换喷嘴得到不同直径的针头，并用高压静电驱动，可以增加3D打印材料的种类和提高3D打印产品的品质。
【专利说明】—种高压静电驱动且可变直径3D打印机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种3D打印机，尤其是涉及一种高压静电驱动且可变直径的3D打印机，属于3D打印领域。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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lnrn。
[0004]为了提高3D打印的精度，本实用新型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。
【发明内容】
[0005]本实用新型采用一种高压静电驱动且可变直径3D打印机，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。
[0006]本实用新型提供了一种高压静电驱动且可变直径3D打印机，它包括接收装置(I)、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)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I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(I)接地。通过计算机(3)控制精密微量注射泵(4)向料筒(5)输送熔体或溶液，使到达每个针头(9)的原料连续、均匀。此外，计算机(3)控制移动台(2)在X-Y方向移动，竖直导轨(16)上的水平杆(15)前端有夹具，该夹具夹在料筒(5 )上端，计算机(3 )控制水平杆(15 )在竖直导轨(16 )上沿Z方向移动。
[0007]本实用新型通过调节高压静电发生器(14)的电压能获得不同直径的纳米纤维。
[0008]本实用新型能在旋转圈(7)上加上步进电机来代替手动旋转。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型一种高压静电驱动且可变直径3D打印机的装配示意图
[0010]图2是本实用新型的料筒和圆柱形流道的全剖图
[0011]图3是本实用新型的转换器部分全剖图
[0012]图4是本实用新型固定圈三维示意图
[0013]图5是本实用新型旋转圈三维示意图
[0014]图6是本实用新型旋转圈设置3个与喷嘴连接的螺纹孔的俯视图
[0015]图7是本实用新型的喷嘴和2个同直径针头的连接图
[0016]图中:1_接收装置；2_移动台；3_计算机；4_精密微量注射泵；5-料筒；6_固定圈；61_金属球；62_弹簧；7_旋转圈；8-喷嘴；9-针头；10-圆柱形流道;101-垫片;102_螺钉；11-螺栓；12-热电偶；13-加热圈；14-高压静电发生器；15-水平杆；16-竖直导轨。
【具体实施方式】
[0017]本实用新型一种高压静电驱动且可变直径3D打印机，它包括接收装置(I)、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I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(I)接地。
[0018]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(I)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(I)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。
【权利要求】
1.一种高压静电驱动且可变直径3D打印机，它包括接收装置、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，力口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2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I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。
2.根据权利要求1所述的一种高压静电驱动且可变直径3D打印机，其特征在于，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。
3.根据权利要求1所述的一种高压静电驱动且可变直径3D打印机，其特征在于，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。
4.根据权利要求1所述的一种高压静电驱动且可变直径3D打印机，其特征在于，转换器旋转圈底部的通孔为光孔便于绕螺栓旋转。
5.根据权利要求1所述的一种高压静电驱动且可变直径3D打印机，其特征在于，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。
6.根据权利要求1所述的一种高压静电驱动且可变直径3D打印机，其特征在于，能在旋转圈上加上步进电机来代替手动旋转。
【文档编号】B29C67/00GK203611471SQ201320766166
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】刘勇, 谢概, 何红, 王克俭, 陈国华 申请人:北京化工大学