本文關鍵詞：微液滴噴射成形的壓電式噴頭研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：3D增量制造技術被廣泛應用于汽車、電子、航空航天、醫(yī)學工程等領域,成為現(xiàn)代先進制造技術中的一項重要技術。微液滴噴射自由成形是一項重要的3D增量制造技術,采用噴頭來噴射體積為微升至飛升的各種微液滴,通過微液滴在基板上逐步堆積成三維結構,可廣泛應用于細胞打印和功能器件的制作,是數(shù)字化制造的一個重要發(fā)展方向,因此開展微液滴噴射成形技術研究具有十分重要的意義。 本文在分析現(xiàn)有微液滴噴射技術的基礎上,搭建了用于微液滴噴射成形的三維運動實驗平臺,設計了一種適合于微液滴噴射成形的壓電式噴頭。通過自行設計的基于CCD(Charge-Coupled Device)微液滴觀測系統(tǒng),對噴頭的噴射過程進行了一系列的實驗,為更好地理解液滴噴射行為奠定了基礎。論文主要開展的工作包括： 一、通過比較連續(xù)式微液滴噴射和按需式微液滴噴射技術的工作方式,采用了按需式噴射模式。對熱泡式和壓電式按需式微液滴噴射方式進行了詳細的研究,確立了壓電驅動微液滴噴射方式,闡述了壓電式噴頭的動力學過程和微液滴噴射模型以及噴射參數(shù)的影響。 二、在微液滴噴射技術的研究中,微液滴噴射實驗平臺的研制是完成微液滴噴射研究不可分割的重要部分。本文自行搭建了供液模塊及液滴觀測模塊,結合商用的微液滴噴頭和驅動電源,成功地完成了微液滴噴射實驗和數(shù)據采集。此外,還構建了三維運動工作臺及其控制系統(tǒng),為三維成形實驗研究奠定了基礎。 三、微液滴噴頭是微液滴噴射自由成形技術的核心裝置,在理論分析的基礎上,本文研發(fā)了擠壓管式和壓電膜片式兩種微液滴噴頭,并進行了實驗分析。玻璃微噴嘴的可更換設計是自行研發(fā)的壓電式噴頭的一大特點,這種設計不僅有利于進行比較實驗,還方便了噴嘴的清洗,延長了使用壽命。 四、為了更好地理解微液滴噴射行為,以水及甘油混合物為噴射液體,本文在不同實驗條件下,對商用微液滴噴頭和自行研制的噴頭進行了一系列噴射實驗。實驗確立了自行研制的噴頭的有效噴射參數(shù)范圍,如噴射頻率,驅動電壓幅值,高電平保持時間等。最后針對噴射過程中遇到的各種問題進行了總結和分析。
【關鍵詞】：微液滴噴射 壓電噴頭 3D打印 增量制造 微視覺監(jiān)控
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH16
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 目錄9-11
• 1 緒論11-23
• 本章摘要11
• 1.1 3D增量制造技術概述11-12
• 1.2 微液滴噴射自由成形12-15
• 1.2.1 微液滴噴射自由成形簡介12-14
• 1.2.2 微液滴噴射自由成形的特點14
• 1.2.3 微液滴噴射自由成形的應用14-15
• 1.3 微噴頭國內外研究現(xiàn)狀15-21
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.2 國內研究現(xiàn)狀20-21
• 1.4 研究意義和內容21-23
• 1.4.1 論文的研究意義和目標21-22
• 1.4.2 論文的主要內容22-23
• 2 微液滴噴射機理分析23-40
• 本章摘要23
• 2.1 微液滴噴射技術23-27
• 2.2 壓電式噴頭的動力學分析27-32
• 2.2.1 壓電效應27-28
• 2.2.2 壓電擠壓管式噴頭的應力波傳導28-30
• 2.2.3 典型液滴形成過程30-32
• 2.3 微液滴噴射過程建模32-36
• 2.3.1 壓電膜片式微液滴噴射系統(tǒng)32-34
• 2.3.2 溶液的噴射性能34-36
• 2.4 噴射狀態(tài)參數(shù)對液滴的影響36-39
• 2.5 本章小結39-40
• 3 微液滴噴射實驗平臺構建40-57
• 本章摘要40
• 3.1 系統(tǒng)總體設計40-41
• 3.2 微液滴噴射模塊41-43
• 3.2.1 微液滴噴頭41-42
• 3.2.2 壓電陶瓷驅動電源42-43
• 3.3 供液模塊43-46
• 3.3.1 供液模塊的結構與功能43-44
• 3.3.2 組成器件的選擇44-46
• 3.4 圖像采集及分析系統(tǒng)46-49
• 3.4.1 圖像采集46-48
• 3.4.2 圖像分析軟件48-49
• 3.5 三自由度工作臺49-51
• 3.5.1 機械結構49-51
• 3.5.2 驅動和控制51
• 3.6 實驗測試51-55
• 3.7 本章小結55-57
• 4 壓電式微液滴噴頭的研制與測試57-71
• 本章摘要57
• 4.1 玻璃噴嘴的制造57-60
• 4.1.1 噴嘴的結構設計57-58
• 4.1.2 玻璃噴嘴的拉制工藝58-60
• 4.1.3 疏水性處理和噴嘴的清洗60
• 4.2 微液滴噴頭60-64
• 4.2.1 壓電擠壓管式微液滴噴頭60-62
• 4.2.2 壓電膜片式微液滴噴頭62-64
• 4.3 測試實驗64-70
• 4.3.1 微液滴噴頭的測試64-69
• 4.3.2 噴頭噴射的一致性69-70
• 4.4 本章小結70-71
• 5 微液滴噴射實驗研究71-87
• 本章摘要71
• 5.1 微液滴噴射實驗71-74
• 5.2 液帶的影響因素74-83
• 5.2.1 幅值75-79
• 5.2.2 高電平保持時間的影響79-81
• 5.2.3 頻率的影響81-83
• 5.3 甘油混合物的噴射實驗83-85
• 5.4 問題分析與噴頭評價85-86
• 5.4.1 噴射偏向85
• 5.4.2 氣泡的影響85
• 5.4.3 微液滴噴頭的評價85-86
• 5.5 本章小結86-87
• 6 總結與展望87-89
• 6.1 全文總結87-88
• 6.2 研究展望88-89
• 作者攻讀碩士學位期間參加的科研89-90
• 參考文獻90-95

【參考文獻】

中國博士學位論文全文數(shù)據庫 前3條

1 黃衛(wèi)東;基于三維打印技術的植入式給藥系統(tǒng)研究[D];華中科技大學;2007年

2 舒霞云;氣動膜片式金屬微滴噴射理論與實驗研究[D];華中科技大學;2009年

3 謝丹;微光學器件的氣動膜片式微滴噴射制造技術研究[D];華中科技大學;2010年

  本文關鍵詞：微液滴噴射成形的壓電式噴頭研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：344463