一种确定直写3D打印墨水挤出流量的方法技术

本发明专利技术公开了一种确定直写3D打印墨水挤出流量的方法，步骤如下：S1、确定针管内墨水压力与喷嘴中墨水挤出流量之间关系的表达式，S2、确定喷嘴内墨水在单位压力下的流量表达式，S3、确定喷嘴壁面的剪切力表达式，S4、基于步骤S1、步骤S2和步骤S3确定的公式，利用Matlab软件中的Simulink工具建立个公式之间的联系，以计算得到墨水挤出流量Q的时域结果；该方法克服现有方法无法精确、完备地表征直写3D打印墨水挤出流量的问题，获得时域下的直写3D打印墨水挤出流量，与实际的挤出情况相符性高，能够准确、完备地反应了墨水在直写3D打印中的挤出流量，操作简单、精度高、实用性佳。实用性佳。实用性佳。

【技术实现步骤摘要】
一种确定直写3D打印墨水挤出流量的方法


[0001]本专利技术涉及增材制造
，特别涉及一种确定直写3D打印墨水挤出流量的方法。

技术介绍

[0002]直写3D打印是近年来最受欢迎的增材制造技术之一，按照工作原理归属于材料挤出式增材制造技术，其工作原理为：将材料制备为打印性能良好的墨水，通过活塞将墨水从针管挤出通过在基板上的层层堆积成为三维零件。相对于其他增材制造技术，该技术在材料兼容性和设备灵活性方面具有突出的优势。目前适用于该技术的材料包括高分子材料、生物材料、导电金属材料、陶瓷材料、纤维素材料以及具有声光电磁热等物理效应的功能材料，应用领域涵盖橡胶工程、组织工程和再生医学、电池、电子电路、陶瓷工程、服装、传感器、4D打印等。
[0003]直写3D打印墨水挤出流量是决定墨水挤出和沉积质量的关键工艺参数之一。目前常用的方法是通过质量守恒定律将挤出流量视为一个常值计算得到。然而，实际的直写3D打印墨水的挤出过程的挤出流量并不是一个常值，因此，现有方法无法精确、完备地表征直写3D打印墨水挤出流量。
专利技术内容
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定直写3D打印墨水挤出流量的方法，其特征在于，步骤如下：S1、确定针管内墨水压力与喷嘴中墨水挤出流量之间关系的表达式为：式中，A
p
为针管的内截面积，v
p
为活塞的向下移动速度，Q为墨水挤出流量，V0为针管内墨水的初始体积，t为挤出时间，B为墨水的体积模量，dp为针管内墨水的压力变化，dt为时间变化；S2、确定喷嘴内墨水在单位压力下的流量表达式为：式中，Q
u
为在喷嘴内墨水在单位压力下的稳态流量，π为圆周率的弧度制数值，d
n
为喷嘴内径，p为针管内墨水的压力，K为墨水的稠度系数，n为墨水的流动系数，τ
w
为喷嘴壁面的剪切力，τ0为墨水的屈服应力；S3、确定喷嘴壁面的剪切力表达式为：式中，τ
w
为墨水在喷嘴壁面上的剪切应力，D
n
为喷嘴的内径，L
n
为喷嘴的长度，p为针管内墨水的压力，ρ为墨水的密度，g为重力加速度，u为墨水在喷嘴内的平均流速；S4、基于步骤S1、步骤S2和步骤S3确定的公式，利用Matlab软件中的Simulink工具建立个公式之间的联系，以计算得到墨水挤出流量Q的时域结果。2.根据权利要求1所述的确定直写3D打印墨水挤出流量的方法，其特征在于，步骤S4的具体实施步骤如下：S401、在Matlab软件的Simulink工具中构建墨水挤出流量的仿真模型，包括：第一计算模块、积分器、第二计算模块和乘法器；其中，第一计算模块基于针管内墨水压力与喷嘴中墨水挤出流量之间关系的表达式构建而成，其设置有两个输入端和一个输出端；第一计算模块的第一个输入端用于输入已知参量，包括墨水的体积模量B、活塞的向下移动速度v

【专利技术属性】
技术研发人员：涂勇强，蔡庆中，杨功流，李晶，尹洪亮，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：