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三维打印成形运动平台的搭建:喷头原理

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发表于 2014-8-19 14:11:19 | 显示全部楼层 |阅读模式

三维打印成形运动平台在三维成形中是最重要的设备。它接受运动控制程序于污令,控制喷头在XY方向上运动的速度!力日速度以及喷头位置。在Z方向调整层而间距,平台的运动的精确性直接影响最终成形件的精度。

作用机构主要是指喷墨控制部分,其作用于UV光固化油墨,使其具有一定动能喷出喷嘴,到达所需打印位置。广泛应用于打印和3DP快速成形的喷头多为压电式和热气泡式的较少

压电式喷头
有两种基于压电技术原理的喷头,分别是/按需给墨型0(droPlet一on一demarid)喷头和连续喷头,导电墨水在压力的作用下经喷头喷出,喷射出来的油墨分散形成连续的液滴,但这种连续喷出的液滴在自然状态下的尺寸和间隔本应是随机的,因此此种喷头通过其压电传感器件向墨水施加一个固定频率的超声波,使油墨形成具有相同尺寸和间
隔的液滴。连续喷出的液滴通过一个充电极板,需要的液滴被电场充电,并偏转到指定方向喷射出去,而不需要的液滴用回收槽来收集。一个压电传感器可以支持许多个喷头,因此喷头之间的间距可以尽可能的小,以达到高分辨率阵列。但由于这种器件的油墨液滴充电和回收系统极为复杂,成为其实际应用的主要障碍。

按需给墨型喷头是利用一个压电管道或圆盘喷射液滴,在需要打印时通过向压电传感器上施加电压脉冲,从而在充满油墨的腔体中产生声波。声波与喷嘴内油墨的自山凹面相互作用,便会射出一个液滴。一典型的/按需给墨型0喷头,这种液滴产生方法的主要优势在于它不需要复杂的液滴偏转系统和回收系统,缺点是压电传感管道或圆盘的尺寸过大,在毫米量级,不利于高精度应用。

从两种压电喷头的作用原理可以看出,其都有自身的优缺点,对J几适合{_区心喷头特州几的们11堪来说,两种喷头都满足一般需求。但对于含能材半}油墨而击-,压电式喷头要经常施加电仄脉冲,以i茜足液滴形成;衍要,对含能材书}一而言具有极人的危}仓性。另外连续式贡头设i!#难度人,所用油耀必须具了J一定的泞!匕性能,材料局限性大,因此压电式喷头不适用于含能材料油墨的打印。

热气泡驱动
20世纪80年代初,HP公司和cANON公司分别开始研究热泡喷射技术。对液体腔下方的加热器施加一个电流即可对液体加热,使靠近加热器表面的液体温度在数微妙内上升到其汽化温度,在加热器表而形成一个气泡。在这样一个液滴喷射过程中,加热器的作用类似于泵,气泡泵将液体从喷头中推出成液滴。当液体喷射完后,关闭加热用的电流,气泡下沉,液体重新填充腔体直到自由表面凹面的表面张力回到其原始位置,为下一个液滴产生做准备。由于气泡可以任意变形,热泡喷射器的腔体尺寸比其他方式驱动的要小,具有更高的分辨率。从热气泡式喷头作用原理来看,由于其要在极短时间内将其腔体内汽化,因此对于含能材料油墨,在汽化产生气泡泵的过程中必然会引燃引爆其中的含能材料,造成安全事故,因此热气泡式喷头并不适用于含能材料3DP快速成形的作用机构。

气动式作用机构
从直写入火工技术和MEMS微孔装药对喷射厂艺的需求来看,首先要保证含能材料油墨在成型过程,},的安全使用,其次两利,火I一技术都少卜不必须使含能材料油果分散形成液滴。因此采用气动式作月8机构美国诺信公,l.J-8二产的Ultra24OO气动式点胶机。利用外接气瓶作为压力源,调节针筒内部z兀月泛,将含能材料油翠以一定流员l}如}}针头,对于直写入火工技术,使针头在喷出含能材料油堪的}l口日寸跟随运动平台一起运动,便!lJ-在墓底上划出一条打印线。根据快速成形技术原理来肴,个一二维CAD模型l刁一以山几维造型软件以一定层高将其近似处理为多个二维层而,三维层而有可以简化为一维的打印线,因此可以看出在喷头和运动平台综合作川卜,即liJ.在华片L打印出所需打印线。另一方值头并不能满足打印线按照指令自动控制开关的需求,因此本文对Ultra2400点胶机脚踏开关进行了改造,在开关部分增加了继电器控制开关,并编写喷头控制程序读取指令控制喷头开关。

而当其开关间隔为别为降到18m:以下时,开关便由于其固有的响应时间,发生只开不关的现象。因此在程序设计时,如果截取层面图形所得的虚拟打印线上有两点的时间间隔小于18ms时,应在程序生成指令文件阶段对于其进行删除修正。

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发表于 2014-10-22 16:12:34 | 显示全部楼层
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