微滴噴射自由成形

前言

微滴噴射自由成形是在噴墨打印基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，它的核心是迫使成形材料以微細(xì)液滴的形式從噴頭的小孔中射至底材上，形成二維圖文、點(diǎn)陣或三維實(shí)體。由于這種技術(shù)具有很高的成形精度、響應(yīng)頻率和效率，適用原材料廣泛，因此不僅在打印設(shè)備，而且在制造領(lǐng)域和生物醫(yī)學(xué)工程中得到了愈來(lái)愈多的應(yīng)用，并取得了令人矚目的效果，其發(fā)展前景十分可觀。由于工作的關(guān)系，我們近年來(lái)查閱了大量有關(guān)微滴噴射自由成形的文獻(xiàn)，其中主要是國(guó)內(nèi)外大學(xué)的研究成果和著名生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品介紹，感覺(jué)受益匪淺。為促進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)的進(jìn)一步應(yīng)用與發(fā)展，我們將所閱文獻(xiàn)加以綜合整理，并添加一些自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，編寫成本書，希望對(duì)從事有關(guān)工作的讀者有所幫助。在編寫此書的過(guò)程中，伍權(quán)、周曉舟、羅明、范寧、李夢(mèng)君、趙杰、李偉、張建平等同學(xué)在本書的圖片繪制和審讀方面做了大量工作，在此表示衷心的感謝。同時(shí)，也對(duì)所引用文獻(xiàn)的作者致以誠(chéng)摯的謝意。

內(nèi)容概要

　　《微滴噴射自由成形》介紹近年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)——微滴噴射自由成形，它是快速成形技術(shù)發(fā)展的新里程碑，其核心是在計(jì)算機(jī)控制下，根據(jù)設(shè)計(jì)的二維或三維圖形，迫使不同類型的材料以微細(xì)液滴的形式從噴頭的微米級(jí)小孔中射至底材上，形成各種具有真實(shí)產(chǎn)品功能的器件，例如二維圖文、點(diǎn)陣或三維實(shí)體。由于這種技術(shù)具有很高的成形精度、響應(yīng)頻率和效率，特別是適用的成形材料幾乎無(wú)限制，可以采用用戶自行研制、選擇的材料，因此在制造領(lǐng)域和生物醫(yī)學(xué)工程中得到了廣泛的應(yīng)用?！　　段⒌螄娚渥杂沙尚巍窞榫幹叨嗄陙?lái)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，匯集了國(guó)內(nèi)外大量有關(guān)微滴噴射自由成形文獻(xiàn)中的最新精華，系統(tǒng)地闡述了微滴噴射自由成形的原理和應(yīng)用。全書共分六章：概述、微滴噴頭、微滴噴射檢測(cè)、微滴噴射供料系統(tǒng)、二維微滴噴射自由成形系統(tǒng)、三維微滴噴射自由成形系統(tǒng)。　　《微滴噴射自由成形》可作為高等院校制造工程類、材料工程類、生命科學(xué)類院系的教材和參考書，也可作為從事新產(chǎn)品研究、設(shè)計(jì)、制造的工程技術(shù)人員的參考資料。

書籍目錄

第1章 概述1.1 微滴噴射自由成形及其分類1.2 微滴噴射自由成形系統(tǒng)的基本組成1.3 微滴噴射自由成形的特點(diǎn)1.4 微滴噴射自由成形系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)1.5 微滴噴射自由成形的發(fā)展歷史第2章 微滴噴頭2.1 電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)式噴頭2.1.1 電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)式噴頭的組成及工作原理2.1.2 電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)式噴頭的特點(diǎn)與工作過(guò)程2.1.3 典型的電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)式噴頭2.1.4 電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)式噴頭的液滴發(fā)生器2.1.5 改善電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)式噴頭噴射效率的噴射方法2.2 閥控式噴頭2.2.1 閥控式噴頭的分類2.2.2 閥控式噴射系統(tǒng)2.3 熱泡式噴頭2.4 壓電式噴頭2.4.1 壓電效應(yīng)與壓電式噴頭的工作原理2.4.2 容積型壓電式噴頭2.4.3 振動(dòng)型壓電式噴頭2.4.4 拍擊型壓電式噴頭2.4.5 聲波型壓電式噴頭2.4.6 壓電式噴頭的動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)2.5 靜電式噴頭2.6 微注射器式噴頭2.7 噴嘴的設(shè)計(jì)與制造2.8 噴頭的結(jié)構(gòu)與裝配第3章 微滴噴射檢測(cè)3.1 微滴噴射的故障3.2 噴頭堵塞檢測(cè)與清洗3.3 微滴沉積位置檢測(cè)3.4 射流方向檢測(cè)3.5 射流速度變化檢測(cè)3.6 微滴尺寸與形態(tài)檢測(cè)3.7 液滴觀測(cè)器3.8 微滴噴射測(cè)試臺(tái)第4章 微滴噴射供料系統(tǒng)4.1 自吸供液系統(tǒng)4.2 壓力供液系統(tǒng)4.3 熱熔供液系統(tǒng)4.4 供液系統(tǒng)的壓力控制4.5 粉料鋪設(shè)系統(tǒng)第5章 二維微滴噴射自由成形系統(tǒng)5.1 噴墨打印機(jī)、噴碼機(jī)與噴繪機(jī)5.1.1 噴墨打印機(jī)的噴射系統(tǒng)5.1.2 噴墨打印機(jī)的噴頭結(jié)構(gòu)5.1.3 噴碼機(jī)的噴射系統(tǒng)5.1.4 噴繪機(jī)5.1.5 噴墨打印的墨水和媒介物5.2 噴射制網(wǎng)機(jī)5.2.1 印花制網(wǎng)工藝5.2.2 噴蠟制網(wǎng)機(jī)5.2.3 噴墨制網(wǎng)機(jī)5.3 點(diǎn)膠機(jī)5.3.1 點(diǎn)膠工藝與點(diǎn)膠機(jī)5.3.2 時(shí)間一壓力型點(diǎn)膠機(jī)5.3.3 活塞型點(diǎn)膠機(jī)5.3.4 螺旋型點(diǎn)膠機(jī)5.3.5 點(diǎn)膠方法5.4 生物芯片點(diǎn)樣系統(tǒng)與細(xì)胞微量注射系統(tǒng)5.4.1 生物芯片技術(shù)5.4.2 生物芯片點(diǎn)樣系統(tǒng)5.4.3 細(xì)胞微量注射系統(tǒng)5.5 組合材料芯片點(diǎn)樣系統(tǒng)5.5.1 組合材料芯片技術(shù)5.5.2 典型組合材料芯片點(diǎn)樣系統(tǒng)第6章 三維微滴噴射自由成形系統(tǒng)6.1 三維微滴噴射自由成形原理6.1.1 DoP物理黏結(jié)型三維打印快速成形6.1.2 DoD反應(yīng)相變型三維打印快速成形6.1.3 DoD熱相變型三維打印快速成形 6.2 三維微滴噴射自由成形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6.2.1 DoP物理黏結(jié)型三維打印快速成形機(jī)6.2.2 DoD光敏相變型三維打印快速成形機(jī)6.2.3 DoD熱相變型三維打印快速成形機(jī)6.3 三維微滴噴射自由成形材料6.3.1 DoP物理黏結(jié)型三維打印快速成形機(jī)采用的成形材料6.3.2 DoD型三維打印快速成形機(jī)采用的成形材料6.4 超聲波型壓電式噴頭及其噴射成形實(shí)驗(yàn)研究6.5 三維微滴噴射自由成形工藝6.6 三維微滴噴射自由成形技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展6.6.1 三維微滴噴射自由成形技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展6.6.2 三維微滴噴射自由成形技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展6.2.3 普及型三維微滴噴射自由成形系統(tǒng)的新發(fā)展附錄A專業(yè)生產(chǎn)并銷售微滴噴頭的公司及其產(chǎn)品 附錄B GeSim公司噴頭適用的噴射液(1)附錄C GeSim公司噴頭適用的噴射液(2)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第3章微滴噴射檢測(cè)3.1 微滴噴射的故障微滴噴射的主要故障有如下幾種。1）噴嘴堵塞塵粒阻塞噴孔是造成噴射系統(tǒng)故障的最常見原因，為避免這種故障的出現(xiàn)，在使用之前清洗系統(tǒng)是最重要的。2）噴嘴損壞噴嘴可能出現(xiàn)物理性損壞，例如，用毛玻璃經(jīng)微加工而成的噴嘴在接近噴孔部分開裂，導(dǎo)致噴孔擴(kuò)大和形狀不規(guī)則。用超聲波清洗噴嘴時(shí)，如果噴孔表面與超聲波清洗容器的壁直接接觸，也容易使噴嘴損壞。3）內(nèi)存氣泡靠近噴孔處液體中的氣泡對(duì)噴射有不利的影響，這是因?yàn)檫@些氣泡會(huì)提高噴射所需的驅(qū)動(dòng)脈沖幅值。氣泡進(jìn)入液體的途徑有以下幾種。（1）在供液過(guò)程中進(jìn)入液體。（2）因過(guò)高的負(fù)壓被吸入液體。多數(shù)液體都需要一定的負(fù)壓，以防止液體由噴孔緩慢地泄漏而出。但是，過(guò)高的負(fù)壓會(huì)導(dǎo)致空氣吸入?？墒┘佣植粨p害運(yùn)行的負(fù)壓，其值會(huì)隨噴孔直徑不同而發(fā)生顯著的變化，當(dāng)噴孔直徑大于75um時(shí)，過(guò)高的負(fù)壓會(huì)破壞彎月面，并且只要壓頭低于-10cm，水柱中就會(huì)吸人空氣。（3）高驅(qū)動(dòng)幅值脈沖造成液體中的內(nèi)在空穴而產(chǎn)生氣泡。用高幅值驅(qū)動(dòng)脈沖清洗堵塞的噴孔時(shí)，會(huì)吸入產(chǎn)生于儲(chǔ)液罐液體中的氣體。氣體進(jìn)入噴射系統(tǒng)后不會(huì)在足夠使噴射繼續(xù)可靠進(jìn)行的短期內(nèi)再溶解。這意味在噴射高黏度液體時(shí)，不能任意地提高噴射脈沖壓的幅值。有些液體出現(xiàn)空穴的門限值相當(dāng)?shù)?，從而?huì)影響近乎正常的噴射條件，因此在調(diào)整系統(tǒng)時(shí)，稍有失誤都可能導(dǎo)致氣泡產(chǎn)生并在噴嘴近處出現(xiàn)氣泡。（4）在噴射循環(huán)時(shí)也可能產(chǎn)生氣泡，例如用金屬箔小孔做噴嘴時(shí)，其孔徑比箔的厚度大，使得系統(tǒng)易于吸入空氣，而不會(huì)與圓錐形噴孔和長(zhǎng)圓柱形噴孔一樣借助毛細(xì)管作用而將空氣擠出。

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《微滴噴射自由成形》是由華中科技大學(xué)出版社出版的。

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