obróbka cnc · 2021年12月19日

Wykorzystanie technologii druku 3D do opracowania cienkopłytowego rozpylacza elektromechanicznego

Struktury i urządzenia mikroprzepływowe były badane od dziesięcioleci i wykorzystywane do transportu cieczy przez kanały wewnętrzne, przy użyciu różnych rozwiązań do mikrowytwarzania, takich jak techniki mikroobróbki powierzchniowej i wsadowej. 

Rozważenie wyzwania w projektowaniu urządzenia wiąże się z przebiciem się przez mikroprzepływowe zbiorniki i kanały, które są zasadniczo ograniczone do geometrii dwuwymiarowej (2D). Jednak najnowsze osiągnięcia w powstającej technologii druku 3D pokazują ogromny potencjał do pokonania tego problemu w prosty sposób. W tym artykule kompleksowo opisano technologię wytwarzania addytywnego warstwy polikwasu mlekowego (PLA), która może znacznie zwiększyć złożoność tworzenia trójwymiarowych struktur mikroprzepływowych w porównaniu z tradycyjnymi technologiami mikrowytwarzania.

Wykorzystanie technologii druku 3D do opracowania cienkopłytowego rozpylacza elektromechanicznego

 Ponadto naukowcy wyprodukowali również ręczne urządzenie mechatroniczne o wysokości około 10 mm, składające się z cienkiego płaskiego atomizera i mikrokontrolera, służące do generowania kropelek o średnicy około 6°m. Zarówno analiza, jak i wyniki eksperymentalne pokazują, że podczas drukowania trójwymiarowego w urządzeniu, siatkę mikrostruktury kanału można w prosty sposób zmieniać poprzez różne szerokości linii (300-500 μm) i odstępy (250-400 μm), zapewniając w ten sposób Poprawia się zdolność projektowa przepływu kapilarnego. W związku z tym różne złożone mikrourządzenia produkowane metodą komputerowego wspomagania projektowania (CAD) i drukowania 3D mogą być stosowane częściej niż kiedykolwiek wcześniej, na przykład mikroprzepływowe dostarczanie materiałów biomedycznych i małogabarytowy sprzęt medyczny.

Powiązany artykuł zatytułowany „Design and Assembly of a Thin-Plate Mechatronic Atomizer by 3D Printing” został opublikowany w „Actuators” 05 listopada 2020 r. czasu pekińskiego.

Struktury mikroprzepływowe, takie jak kanały przepływowe, pory i pory w skali mikrometrowej, są od dziesięcioleci szeroko stosowane do transportu płynów w różnych układach mikroelektromechanicznych (MEMS). Większość z tych mikrostruktur jest projektowana i wytwarzana przy użyciu istniejących technologii mikroobróbki, w tym trawienia krzemu, mikroobróbki powierzchni, procesów UV-LIGA (litografia, galwanizacja, formowanie) i tak dalej. Struktury dżetów planarnych stworzone przez naukowców oraz związane matryce krzemowe, szklane i polimerowe można zintegrować z funkcjami elektronicznymi i chemicznymi w wielu zastosowaniach, takich jak dostarczanie leków, diagnostyka biomedyczna i magazynowanie energii. W porównaniu z tradycyjną technologią mikroobróbki, alternatywna technologia zwana wytwarzaniem addytywnym lub drukowaniem trójwymiarowym (3D) może po prostu generować wzory różnych złożonych elementów w niepłaskich trójwymiarowych strukturach geometrycznych, zapewniając w ten sposób obiecującą metodę tworzenia wielofunkcyjnych mikrostruktur bez trawienia na podłożu. Wykorzystując różne ciecze lub ciała stałe jako materiały konstrukcyjne, trójwymiarową mikrostrukturę urządzenia można wizualizować za pomocą projektowania wspomaganego komputerowo (CAD), a następnie realizować za pomocą komputerowego wspomagania wytwarzania (CAM) za pomocą głowicy drukującej/odrzutowej lub wiązki laserowej. Ponadto, jak VA Lifton et al. wyraźnie stwierdzono, że metody drukowania 3D (3DP) (w tym głównie stereolitografia (SLA), modelowanie topionego osadzania (FDM) i selektywne spiekanie laserowe (SLS)) wydają się być kompatybilne z urządzeniami mikroprzepływowymi. Ponadto najnowsze osiągnięcia w pośrednich metodach objętościowych opartych na druku 3D opartym na ekstruzji i miękkiej litografii również poczyniły duże postępy, zwłaszcza w zastosowaniu technologii biochemicznych i mikroprzepływowych. Od zastosowania technologii druku dwuwymiarowego (2D) do systemów mikroprzepływowych, nieplanarne komponenty mikroprzepływowe są projektowane i wytwarzane przy użyciu metod druku 3D, co zapewnia więcej możliwości w zakresie projektowania i wytwarzania zaawansowanych urządzeń mechatronicznych i MEMS. Nowe możliwości.

Projekt struktury mikroprzepływowej

Naukowcy zaproponowali nowy typ mikroprzepływowej konstrukcji cienkich płaskich atomizerów do realizacji transportu cieczy przez mikrostruktury siatkowe, które integrują różne części, takie jak kanały płynów, zbiorniki i wloty/wyloty, jak pokazano na rysunku 1. Oznacza to, że struktura jest składa się głównie z obszarów wewnętrznych i zewnętrznych. Obszar wewnętrzny składa się z wlotu płynu i kanału gradientowego wypełnionego płynem, jako rdzenia konstrukcji, umożliwiającego wlot i transport płynu (od jednego wlotu do jednego wylotu). Płyn przechodzący przez kanał rozchodzi się na zboczu kanału gradientowego. Część rozwidlonej cieczy może być skierowana w górę do zbiornika szczelinowego w lewym górnym rogu, podczas gdy druga część przemieszcza się do wylotu we właściwym kierunku. Dlatego płyn do przodu jest transportowany do wylotu strumienia przez kanał wewnętrzny. W kanale wewnętrznym przepływ kapilarny napędzany napięciem powierzchniowym cieczy tworzy ustrukturyzowaną, przecinającą się siatkę. Dodatkowo wylot strumienia może być wyposażony w cienki płaski atomizer na górze, dzięki czemu ciecz może być wyrzucana z kanału przez zasilacz.

W celu realizacji projektu ww. urządzenia mikroprzepływowego zaproponowano proces wytwarzania przyrostowego o trójwymiarowej strukturze siatki w oparciu o technologię bieżącego modelowania osadzania topionego (FDM). Najpierw nałóż cienką warstwę kleju na platformę do drukowania 3D, aby zaakceptować termoplastyczny materiał polimerowy osadzony na powierzchni. Materiał filamentu do druku 3d (średnica 1.75-3.0 mm) jest następnie ładowany do głowicy drukującej, topiony za pomocą wewnętrznej grzałki (temperatura topnienia 190-230 °C), ściśniętej dyszy (średnica wylotu d 200-400 μm) i następnie osadzone na kleju (50 grubości warstwy t-200μm). Po pierwszym etapie wytłaczania materiału (ME) zwanym FDM [13], osadzanie topione kontynuuje tworzenie pozostałej części struktury, gdzie pokazane są bryły i puste przestrzenie. Po fuzji każdej warstwy wydrukowano w 3D wielowarstwową strukturę siatkową, która ma pustą część do wypełniania cieczy (przy wejściu) i część stałą do wypełniania przeszkód (przy kanale i zbiorniku).

Dlatego po ostatecznym uwolnieniu kleju warstwy spodniej powstaje ostatecznie struktura siatki. Tutaj, dla przetwarzania warstwa po warstwie w oparciu o 3dpcad/CAM, liczba n warstw o ​​tej samej grubości (t), tej samej szerokości linii (w) i zmiennej powierzchni warstwy (Ai) w i-tej warstwie może być ustalane w razie potrzeby.

Stopione osadzanie materiałów filamentowych

W swojej pracy naukowcy wykorzystali termoplastyczny poliestrowy kwas mlekowy (PLA), (C3H4O2)n (temperatura topnienia 130-175°C) oraz drukarkę 3D. Służy do realizacji procesu produkcyjnego. Najpierw filament PLA (1 kg/rolka) o średnicy 1.75 mm ładowany jest z zewnętrznej szpuli, podawany do głowicy drukującej drukarki 3D, a następnie wstępnie podgrzewany do temperatury 200℃ i przepuszczany przez dyszę głowica drukująca (średnica 400 apertura) Płynne wstępne topienie. Po drugie, po zakończeniu przygotowań do konfiguracji druku 3D, filamenty są ściskane i układane na platformie. W temperaturze i ciśnieniu otoczenia (~25℃ i 1 atm) drukowana jest stała grubość warstwy 100××m z prędkością 30 mm/s (100%). Jednak w celu uzyskania doskonałej jakości produktu proces osadzania powinien być prowadzony z mniejszą prędkością, przy czym główna prędkość wynosi od 9 mm/s (30%) do 24 mm/s (80%). Przy prędkości przekraczającej górną granicę zakresu szerokość warstwowych linii i odstępy zmieniają się nieregularnie; wręcz przeciwnie, nierówna powierzchnia osadzonej warstwy może być wytwarzana z prędkością niższą niż dolna granica zakresu. Należy wziąć pod uwagę zarówno szybkość drukowania, jak i jakość. W tym przypadku, ze względu na prędkość drukowania 22.5 mm/s (75%), kanał płynowy struktury siatki i osadzanie stopionego materiału są uzupełniane przez Armię Ludowo-Wyzwoleńczą, charakterystyczna FDM tworzy siatkę krzyżową o szerokości linii ~ 350 μm i odstęp ~ 300 μm .

na zakończenie

W niniejszym artykule naukowcy opisują metodę FDM opartą na technologii druku 3D do tworzenia trójwymiarowej struktury siatkowej z urządzeniami mikroprzepływowymi, mikrokanałami (do dostarczania cieczy) i mikronapędami (do generowania kropel cieczy). Analiza i wyniki eksperymentalne pokazują, że ciecz może być wlana do kanału druku 3D, a krople powstają w sposób ciągły po uruchomieniu strumienia, co stanowi alternatywną metodę elastycznego projektowania oraz taniej i wydajnej produkcji. Wszystkie struktury siatkowe składają się głównie ze zbiorników cieczy i kanałów cieczy i mogą zapewnić dopływ cieczy dzięki połączeniu efektu piezoelektrycznego i efektu kapilarnego. Na koniec zweryfikowano właściwości ciała stałego i właściwości płynu struktury siatki, takie jak właściwości powierzchni i przepływ kapilarny, pokazując potencjalne zastosowania wielofunkcyjnych urządzeń mikroprzepływowych w przyszłości.

Link do tego artykułu: Wykorzystanie technologii druku 3D do opracowania cienkopłytowego rozpylacza elektromechanicznego

Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/,thanks!


Wykorzystanie technologii druku 3D do opracowania cienkopłytowego rozpylacza elektromechanicznegoPTJ® zapewnia pełen zakres niestandardowej precyzji obróbka cnc Chiny usługi. Certyfikat ISO 9001:2015 i AS-9100. Producent obróbki na dużą skalę toreb medycznych, świadcząc usługi projektowania 3D, prototypów i dostaw globalnych. Oferujemy również twarde etui, półtwarde pianki EVA, miękkie szyte etui, woreczki i wiele innych dla producentów OEM. Wszystkie etui są wykonane na zamówienie zgodnie ze specyfikacją z nieskończoną liczbą kombinacji materiały, formy, kieszenie, szlufki, zamki, uchwyty, logotypy i akcesoria. Odporne na wstrząsy, wodoodporne i przyjazne dla środowiska opcje. Części medyczne, reagowanie w sytuacjach awaryjnych, Części elektroniczne, korporacyjnym, edukacyjnym, wojskowym, ochroniarskim, sportowym, outdoorowym i budowlanym. Usługi obejmują konsultacje koncepcji przypadku, projektowanie 3D, prototypowanie, rototypowanie,Wiercenie CNC Usługi i produkcja.Opowiedz nam trochę o budżecie Twojego projektu i przewidywanym czasie realizacji. Opracujemy z Tobą strategię, aby zapewnić najbardziej opłacalne usługi, które pomogą Ci osiągnąć swój cel. Zapraszamy do bezpośredniego kontaktu z nami ( [email protected] ).