3D打印纳米模型的机器的制作方法

本发明涉及纳米机器领域，尤其是一种3d打印纳米模型的机器。

背景技术

纳米材料的打印技术是目前制备超细纤维和纳米纤维最直接也是最基本的方法之一，纳米材料打印具有超高的比表面积、极大长径比、高表面活性、优越的机械性能(高强高韧)等特点，在纺织工程、环境工程、生物科技、医疗与卫生健康、能源贮存、军事与反恐安全等不同领域都具有十分广阔的应用前景。

3d打印是先通过计算机建模软件建模，然后采用分层加工、叠加成型来完成打印。每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化粘结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”成型。

当胶水喷洒不均匀时，粉末可能不粘连，影响最后的打印效果。

在打印一些小型的形状且需要高精度时，急需解决怎样提高打印过程中更加均匀、更加细化的问题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的技术问题，为此，本发明提供3d打印纳米模型的机器。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3d打印纳米模型的机器，包括喷料模块，所述喷料模块包括电极喷嘴、与电极喷嘴连接且将溶液导入到电极喷嘴内的导液管、带动电极喷嘴在垂直于待加工的模型移动方向上运动的驱动部件、与电极喷嘴极性相反的电极件，所述电极喷嘴朝向电极件，且电极件设置在电极喷嘴的上方，所述电极喷嘴为正电极。

优化的，所述电极喷嘴为多个，多个电极喷嘴与每个电极喷嘴连接的导液管固定在固定座上。

优化的，所述固定座的下方设置有支撑块，所述支撑块与固定座两者的接触面上分别设置有匹配的槽和凸块。

优化的，驱动部件包括驱动包括第四电机、第二滑块和第二导向单元，所述支撑块固定在第二滑块上，所述第二滑块与第二导向单元匹配设置，所述第四电机驱动第二滑块在第二导向单元上来回移动。

优化的，所述电极件为电极卷，所述电极卷两侧边由平行设置的主动辊和从动辊支撑，所述电极卷绕在主动辊和从动辊形成平面，该平面与电极喷嘴上下平行设置，所述主动辊由第二动力机构带动使电极卷转动从而置换与电极喷嘴平行的平面。

优化的，装置还包括框架，框架由平行设置的底板和上板且垂直设置在两者之间的竖杆组成，框架上还设置有平行于底板且沿着竖杆上下运动的中板，所述电极卷设置在中板的下方，装置还包括带动中板上的电极卷沿着竖杆的轴线方向上来回运动的第一动力机构。

优化的，所述第一动力机构包括第一电机，第一电机上的伸缩杆穿过上板向中板方向延伸，所述上板和中板之间的伸缩杆上设置有连接板，所述连接板的下表面设置有多根连接在连接板和中板上表面的连接杆。

优化的，所述中板的4个边角处开孔，孔内设置穿过竖杆的导向套筒，所述连接杆为4根，连接杆固定在中板处的位置均靠近相应的导向套筒。

优化的，所述电极卷为环形结构。

优化的，待替换的电极卷设置在从动辊上，被污染后的电极卷绕在主动辊上，正在工作的电极卷位于从动辊和主动辊之间。

本发明的优点在于：

(1)本发明提供的喷料模块是通过驱动部件带动电极喷嘴在垂直于待加工的模型移动方向上运动，并且电极喷嘴和电极件的电极设置使得电极喷嘴喷出的纳米材料极化，并且从电极喷嘴的方向向电极件的方向移动，实现给设置在电极喷嘴和电极件之间的待加工模型加工成表面均匀的附着纳米材料的目的。

(2)本发明采用纳米材料的液体，综合静电纺丝的原理，因此不需要胶水，本发明设置多个喷嘴，可以提高打印的速度在带动待加工的模型运动的电机和第四电机配合作用下，从而确定打印出的成品的3d模型。固定座的设置可以防止电极喷嘴和导液管在使用过程中由于受到纳米溶液的压力而松脱。

(3)固定座固定在支撑块上，支撑块可以调节电极喷嘴与电极件之间的距离。

(4)当打印时间过长，电极卷上会附着大量的纳米液体，并且在3d打印高度相对较高处，电极喷嘴与电极卷之间的阻挡较大，这样会影响打印效果，此时通过转动电极卷，在机械方面，更换电极卷工作面，在电学方面，提高电极喷嘴与电极卷之间的电势，从而提高模型合格率。

(5)本发明通过第一动力机构来调节电极卷和电极板之间的距离，这样可以调节均匀电极场，从而调节不同的打印效果。

(6)导向套筒、连接杆位置的个数和位置的设置可以使得中板在上下运动的过程中始终保持与上板和下板平行。

(7)本发明中电极卷的两种设置方式在第二电机的作用下很容易替换。

本发明保护的是打印纳米机器的机械结构，不保护基于该结构而控制各电机转速和转向等电学部分和软件部分。

附图说明

图1为本发明包括实施例1的打印纳米机器立体图。

图2为本发明实施例1中喷料模块的立体图。

图3为本发明实施例2中喷料模块的立体图。

图4为本发明中实施例3中的打印纳米机器的立体图。

图5为本发明中实施例3喷料模块中的电极喷嘴在固定座上的立体图。

图中标注符号的含义如下：

1-底板2-中板3-上板4-第一电机5-第二电机6-导向套筒

8-竖杆91-主动辊92-从动辊

10-电极卷11-支撑板12-连接杆13-连接板

141-第四电机142-导液管143-电极喷嘴144-固定座

145-支撑块146-第二滑块147-第二导向单元148-正极导电块

具体实施方式

实施例1

如图1和图4所示，3d打印纳米模型的机器包括框架、喷料模块、调距模块。调距模块用于调节电极喷嘴143和电极卷10之间的距离。调距模块包括带动中板2上的电极卷10沿着竖杆8的轴线方向上来回运动的第一动力机构。框架由平行设置的底板1和上板3且垂直设置在两者之间的竖杆8组成，框架上还设置有平行于底板1且沿着竖杆8上下运动的中板2、中板2的下方固定支撑板11。

喷料模块包括喷出子模块、与电极喷嘴143极性相反的电极卷10、固定电极卷10的机构。喷出子模块固定在地板1上。

喷出子模块

如图2所示，喷出子模块包括电极喷嘴143、与电极喷嘴143连接且将溶液导入到电极喷嘴143内的导液管142、带动电极喷嘴143在垂直于待加工的模型移动方向上运动的驱动部件、用于固定电极喷嘴143的固定座144、支撑固定座144的支撑块145、设置在支撑块145下方的第二滑块146，与第二滑块146匹配设置的第二导向单元147、驱动第二滑块146在第二导向单元147上来回移动的第四电机141。

所述电极喷嘴143朝向电极卷10，且电极卷10设置在电极喷嘴143的上方，所述电极喷嘴143为正电极。

在该实施例中，6个电极喷嘴143排成一列设置在固定座144的上表面，导液管142包括导液总管和与6个电极喷嘴143分别连接的导液分管，导液总管的一端与外部的装有纳米液体的装置连接，导液总管上还设置有若6个孔分别与相应的导液分管密封连接，在该实施例中，导液总管与导液分管一体成型。固定座144上表面开设有6个用于固定电极喷嘴143的孔，在导液分管相应的侧面也设置有固定导液分管的孔，防止在导液过程中由于内部的压力导致电极喷嘴143与导液管142脱落。

固定座144固定在支撑块145的上方，在该实施例中固定座144与支撑块145接触的面上分别设置有对应的槽和凸块(图中未示出)，这样方便固定座144在支撑块145上限位。在该实施例中，槽和凸块为过盈配合，使得固定座144固定在支撑块145上。

支撑块145通过螺钉的方式固定在第二滑块146上，通过替换支撑块145而改变支撑块145的高度来调节电极喷嘴143和电极卷之间的垂直距离。

在该实施例中还包括正极导电块148，正极导电块148上设置有电极喷嘴143穿过的孔，每个电极喷嘴143均与正极导电快148接触。从而使得电极喷嘴143带正电，其中固定座144和导液管142为非导电材料，这样防止固定座144下方的支撑块145、第二滑块146和第二导向单元147带电，提高装置的安全性。

六个电极喷嘴143的设置方向与第二滑块146在第二导向单元147上来回运动的方向平行，并且与待加工的模型运动方向垂直。

其中每个电极喷嘴143在导液分管处还可以设置电磁阀，这样还可以控制每个电极喷嘴143中是否喷出纳米溶液。

固定电极卷10的机构

固定电极卷10的机构包括主动辊91、从动辊92、第二电机5。所述电极卷10两侧边由平行设置的主动辊91和从动辊92支撑，主动辊91和从动辊92的两端分别固定在两侧的支撑板11上，第二电机5的驱动端也固定在支撑板11上。所述电极卷10绕在主动辊91和从动辊92上形成平面，该平面和电极喷嘴143上下平行设置，所述主动辊91由第二动力机构带动使电极卷10转动从而置换与电极喷嘴143平行的平面。在该实施例中，第二动力机构为第二电机5。电极卷10为环形结构。也可以是将新的电极卷10大部分卷在从动辊92上，另一端卷在主动辊91上，当从动辊92和主动辊91之间的电极卷10被模型污染到不符合加工要求后，第二电机5带动主动辊91转动，将污染后的电极卷10绕在主动辊91上，新的电极卷10从从动辊92上绕出，从而使得主动辊91和从动辊92之间的电极卷10形成的面为新的电极面。当3d打印时间过长，电极卷10上会附着大量的纳米液体，这样会影响打印的效果，此时通过转动电极卷10，使得电极卷10换面，从而提高打印的模型合格率。

调距模块

所述第一动力机构包括第一电机4，第一电机4上的伸缩杆穿过上板3向中板2方向延伸，所述上板3和中板2之间的伸缩杆上设置有连接板13，所述连接板13的下表面设置有多根连接在连接板13和中板2上表面的连接杆12。

所述中板2的4个边角处开孔，孔内设置穿过竖杆8的导向套筒6，所述连接杆12为4根，连接杆12固定在中板2处的位置均靠近相应的导向套筒6。导向套筒6、连接杆12位置的个数和位置的设置可以使得中板2在上下运动的过程中始终保持与上板3和下板平行。

实施例2

如图3所示，与实施例1不同在于，喷出子模块中的电极喷嘴143设置为3行3列，这样在3d打印时，该面积为一个打印单元。

实施例3

如图5所示，与实施例1不同在于，喷出子模块中的电极喷嘴143设置为多行多列，与电极喷嘴143移动方向平行方向上，电极喷嘴143布置为抛物线形状，这样防止电极喷嘴143在喷涂时中间部分喷射次数较多。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。