基于微滴喷射3D打印的纳米颗粒悬浮墨水稳定喷射研究

发布时间：2020-12-14 22:39

　　微滴喷射3D打印工艺中,墨水以单一液滴形式稳定喷射是保证喷墨打印质量的必要条件。但在微滴喷射瞬间,纳米颗粒悬浮墨水的流变学性能会随着剪切速率发生明显变化,对实现墨滴稳定喷射具有重要影响。通过测量墨水黏度与剪切速率之间的关系,建立变黏度喷墨打印有限元模型,并对微滴喷墨打印过程中墨滴黏度、墨滴速度、墨滴形貌的变化规律及影响机理进行研究。得出毛细管力是导致墨滴失稳的重要因素,最后对墨滴稳定喷射进行了数值模拟和物理试验验证,证明毛细管数-奥内佐格倒数（Capillary-ohnesorge reciprocal,CA-Z）纳米颗粒悬浮墨水稳定喷射评价方法的可行性。CA-Z纳米颗粒悬浮墨水稳定喷射评价方法为微滴喷射3D打印墨水的制备及其打印参数的优化提供了理论和试验依据。 

【文章来源】：机械工程学报. 2020年09期 北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

墨滴观测示意图

模型几何形貌如图2a所示，整个喷墨打印模型由墨水槽、喷嘴头、喷墨舱、出口四个部分组成。采用二维轴对称模型进行建模以提高计算效率，将模型沿对称轴旋转一周后就得到三维模型，如图2b所示。几何模型采用自由三角形网格进行划分，网格单元大小采用常规大小，同时使用软件中的自适应网格细化功能，对不同时间墨滴可能存在的位置进行网格细化，以提高仿真结果的准确性，细分后的网格划分如图2c所示，每张网格平均包括9 960个网格单元，最小单元质量0.641 9，平均质量0.915 7。最后通过加密网格，确认主要结果的误差均小于5%。1.2.2 激励源的设置

式中，r为距中心的距离；rcomp为入口长度；t、tsm、tint分别为脉冲作用时间、平滑时间和持续时间；step()为Heaviside阶跃函数，用于描述脉冲随时间的变化。入口速度的变化趋势如图3所示。1.2.3 流变学参数设置

【参考文献】：
期刊论文
[1]织物表面微滴喷射反应成形导电线路基础研究[J]. 肖渊,吴姗,刘金玲,申松,张津瑞.  机械工程学报. 2018(07)
[2]陶瓷喷墨打印机理研究进展[J]. 朱东彬,楚锐清,张晓旭,程娥,张争艳,曲云霞,孙晨,段国林.  机械工程学报. 2017(13)
[3]压电喷墨过程动力学建模与供墨方法[J]. 占红武,胥芳,郭维锋,谭大鹏.  机械工程学报. 2017(01)



本文编号：2917136