本文關(guān)鍵詞：基于EHD微尺度3D打印噴射機(jī)理、模擬和實(shí)驗(yàn)的研究　出處：《青島理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 微納尺度3D打印 電噴印 錐射流形態(tài) 增材制造 按需噴印

【摘要】：增材制造技術(shù)是基于分層制造原理發(fā)展而來的先進(jìn)制造技術(shù),其最典型的就是3D打印技術(shù)。3D打印利用三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可以快速而精確地制造出任意的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu),解決傳統(tǒng)方法難以制造成形復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)零件的問題。其中,復(fù)雜三維微納結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代工業(yè)中有著重要的應(yīng)用,基于EHD微尺度3D打印(電流體動力噴射打印或電噴印)是近年新出現(xiàn)的一種新型微納尺度3D打印,與現(xiàn)有的微納尺度3D打印技術(shù)相比,它在成本、效率、可控性、打印面積等方面已經(jīng)顯示出突出的優(yōu)勢和潛能,而且還具有兼容性好(適用材料廣泛,以及高粘度液體)、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、分辨率高的特點(diǎn)。本文初步探索了電噴印的噴射機(jī)理和工作原理,研究了不同工藝參數(shù)對電噴印結(jié)果的影響規(guī)律,最終確定了理想噴印應(yīng)該具備的工作條件。本文在結(jié)合經(jīng)典流體力學(xué)和電動力學(xué)理論分析的基礎(chǔ)上,對噴印原理進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述,并分別分析了導(dǎo)體和電介質(zhì)兩種流體在靜電場內(nèi)的受力情況。分析了錐射流模式中泰勒錐的受力情況,并對不同電壓和壓力情況下毛細(xì)管端口的液體形態(tài)變化進(jìn)行了理論分析。分析了電噴印實(shí)驗(yàn)平臺的硬件基礎(chǔ),確定了基本硬件結(jié)構(gòu),對實(shí)驗(yàn)器材和材料性能要求進(jìn)行了必要地探討。結(jié)合電噴印的理論分析,對靜電場中液滴變形和錐射流形成過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。計(jì)算了不同電壓和壓力下錐射流形態(tài)的變化過程,最終得出與理論分析一致的變化結(jié)果。搭建電噴印的實(shí)驗(yàn)裝置,通過實(shí)驗(yàn)觀測了電噴印的噴印過程,研究了不同電壓和壓力下噴印過程中錐射流模式的變化,驗(yàn)證了理論分析和數(shù)值模擬的正確性。噴印模式與電壓和入口壓力有關(guān),電壓越大,錐射流錐形越“短”,過大的電壓會導(dǎo)致多股射流。入口壓力越大,錐射流錐形會越“長”,過大的壓力會使得錐射流趨向于垂直射流,錐射流模式消失。說明在一定的電壓和壓力范圍內(nèi)錐射流模式都可以形成,噴印可以正常完成,而不是需要特定的電壓和壓力值才能形成。結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果和直流電壓下噴印的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,進(jìn)一步研究脈沖電壓對于噴印的影響規(guī)律。其中,頻率越大,沉積液滴直徑越小;頻率不變,電壓幅值或入口壓力增大都會使沉積液滴直徑增大。同時,若失去液滴噴射頻率和脈沖頻率的一一對應(yīng)關(guān)系,可以適當(dāng)增大電壓幅值或氣壓,則仍可以得到其對應(yīng)關(guān)系,這對于提高電噴印頻率和效率具有重要的意義。最終通過160μm內(nèi)徑的噴印針頭,獲得了噴射頻率為300Hz和平均直徑為52.3μm的液滴,確立了較為理想的噴印工藝條件。
[Abstract]:In this paper , based on the analysis of classical fluid mechanics and electrodynamics theory , the paper presents a new type of micro - nano - scale 3D printing , which is based on the analysis of classical fluid mechanics and electrodynamics theory . In this paper , the effect of pulse voltage on jet printing is studied by means of the numerical simulation results and the experimental law of jet printing under direct current voltage . The results show that the larger the frequency , the smaller the diameter of the deposited droplet , the larger the frequency , the voltage amplitude or the inlet pressure can increase the diameter of the deposited droplet .

【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP391.73

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本文編號：1371878