Ricerca e sviluppo di una stampante 3d a getto per liquidi fusi ad alta viscosità MDJM

La stampa 3D a goccioline micro-goccioline utilizza in genere materiale a bassa viscosità, ma in uno studio dal titolo ” Ricerca e sviluppo di una stampante a getto 3D per liquidi fusi ad alta viscosità “, un gruppo di ricercatori studia utilizzando la tecnologia per liquidi ad alta viscosità. La produzione di goccioline micro-gocce, o MDJM, si basa sulla tecnologia di deposizione discreta, che “spruzza il liquido attraverso un dispositivo di stampa 3D, controlla la traiettoria dell’espulsione delle goccioline tramite la piattaforma di movimento, spruzza accuratamente la gocciolina in una posizione specificata e gradualmente si accumula in un modello tridimensionale. ”

La tecnologia è utilizzata nella produzione biomedica, nella produzione tridimensionale di microstrutture, microelettronica, micro-veicoli spaziali e altro ancora. Nel documento, i ricercatori sviluppano una stampante 3D a getto composta da una pila piezoelettrica, telaio guida, leva, isolamento termico, dissipatore di calore, riscaldatore, ago e ugello. Un dispositivo per l’espulsione del fluido ad alta viscosità è progettato analizzando il principio di iniezione del fluido.

“Inizialmente, il meccanismo di raffreddamento è progettato per superare il difetto che le pile piezoelettriche non possono operare in condizioni di alta temperatura”, affermano i ricercatori. “Successivamente, viene derivato il modello matematico della velocità del liquido nell’ugello, e i fattori che influenzano l’iniezione sono verificati da Fluent.”

La velocità dell’ago della stampante 3D è stata testata da un micrometro laser e si è anche ottenuta la relazione tra la differenza di tensione e la velocità dell’ago.

“I risultati sperimentali hanno adattato bene il modello teorico, dimostrando che la differenza di tensione, il raggio dell’ago, il diametro dell’ugello e l’angolo del cono sono strettamente correlati alle prestazioni di iniezione della stampante a getto 3D”, affermano i ricercatori. “Usando un ago con un raggio di 0,4 mm, un ugello con un diametro di 50 μm, un angolo di rastremazione di 90 °, una pressione di alimentazione di 0,05 Mpa e una differenza di tensione di 98 V, un liquido fuso con una viscosità di 8000 cps possono essere espulse con un diametro medio minimo di 275 μm, e la variazione del diametro della goccia è di ± 3,8%. ”
Sono stati eseguiti diversi esperimenti sui fattori di influenza dell’iniezione, come la differenza di tensione, il raggio dell’ago, il diametro dell’ugello e l’angolo del cono dell’ugello. I ricercatori hanno raggiunto le seguenti conclusioni:

Il difetto che le pile piezoelettriche non possono operare in condizioni di alta temperatura può essere risolto con un meccanismo di raffreddamento appositamente progettato
La velocità dell’ago è correlata positivamente con la differenza di tensione delle pile piezoelettriche
Attraverso l’analisi di simulazione e la ricerca sperimentale, la capacità di espulsione della stampante a getto è positivamente correlata con la velocità e il raggio dell’ago e negativamente correlata al diametro e all’angolo del cono dell’ugello
Attraverso il confronto sperimentale, utilizzando un ago con un raggio di 0,4 mm, un ugello con un diametro di 50 μm, un angolo di rastremazione di 90 °, una pressione di alimentazione di 0,05 Mpa e una differenza di tensione di 98 V, un liquido fuso con una viscosità di 8000 cps può essere spruzzata con il diametro minimo della gocciolina media di 275 μm, e la variazione del diametro della gocciolina era entro ± 3,8%

Per questo studio, i ricercatori hanno utilizzato un tipo di poliuretano. In studi futuri, concludono i ricercatori, l’attenzione dovrebbe essere concentrata sull’effetto di altri liquidi fusi ad alta viscosità che non sono stati ancora utilizzati per la stampa 3D nella stampa 3D. Questo potrebbe potenzialmente aprire nuove applicazioni per la tecnologia.

Gli autori del documento includono Yang Yang, Shoudong Gu, Jianfang Liu, Hongyu Tian e Qingqing Lv.

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