本文關(guān)鍵詞：微液滴噴射成形的壓電式噴頭研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：3D增量制造技術(shù)被廣泛應(yīng)用于汽車、電子、航空航天、醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域,成為現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)中的一項(xiàng)重要技術(shù)。微液滴噴射自由成形是一項(xiàng)重要的3D增量制造技術(shù),采用噴頭來(lái)噴射體積為微升至飛升的各種微液滴,通過(guò)微液滴在基板上逐步堆積成三維結(jié)構(gòu),可廣泛應(yīng)用于細(xì)胞打印和功能器件的制作,是數(shù)字化制造的一個(gè)重要發(fā)展方向,因此開(kāi)展微液滴噴射成形技術(shù)研究具有十分重要的意義。 本文在分析現(xiàn)有微液滴噴射技術(shù)的基礎(chǔ)上,搭建了用于微液滴噴射成形的三維運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),設(shè)計(jì)了一種適合于微液滴噴射成形的壓電式噴頭。通過(guò)自行設(shè)計(jì)的基于CCD(Charge-Coupled Device)微液滴觀測(cè)系統(tǒng),對(duì)噴頭的噴射過(guò)程進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn),為更好地理解液滴噴射行為奠定了基礎(chǔ)。論文主要開(kāi)展的工作包括： 一、通過(guò)比較連續(xù)式微液滴噴射和按需式微液滴噴射技術(shù)的工作方式,采用了按需式噴射模式。對(duì)熱泡式和壓電式按需式微液滴噴射方式進(jìn)行了詳細(xì)的研究,確立了壓電驅(qū)動(dòng)微液滴噴射方式,闡述了壓電式噴頭的動(dòng)力學(xué)過(guò)程和微液滴噴射模型以及噴射參數(shù)的影響。 二、在微液滴噴射技術(shù)的研究中,微液滴噴射實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研制是完成微液滴噴射研究不可分割的重要部分。本文自行搭建了供液模塊及液滴觀測(cè)模塊,結(jié)合商用的微液滴噴頭和驅(qū)動(dòng)電源,成功地完成了微液滴噴射實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)采集。此外,還構(gòu)建了三維運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)及其控制系統(tǒng),為三維成形實(shí)驗(yàn)研究奠定了基礎(chǔ)。 三、微液滴噴頭是微液滴噴射自由成形技術(shù)的核心裝置,在理論分析的基礎(chǔ)上,本文研發(fā)了擠壓管式和壓電膜片式兩種微液滴噴頭,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。玻璃微噴嘴的可更換設(shè)計(jì)是自行研發(fā)的壓電式噴頭的一大特點(diǎn),這種設(shè)計(jì)不僅有利于進(jìn)行比較實(shí)驗(yàn),還方便了噴嘴的清洗,延長(zhǎng)了使用壽命。 四、為了更好地理解微液滴噴射行為,以水及甘油混合物為噴射液體,本文在不同實(shí)驗(yàn)條件下,對(duì)商用微液滴噴頭和自行研制的噴頭進(jìn)行了一系列噴射實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)確立了自行研制的噴頭的有效噴射參數(shù)范圍,如噴射頻率,驅(qū)動(dòng)電壓幅值,高電平保持時(shí)間等。最后針對(duì)噴射過(guò)程中遇到的各種問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)和分析。
【關(guān)鍵詞】：微液滴噴射 壓電噴頭 3D打印 增量制造 微視覺(jué)監(jiān)控
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH16
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 目錄9-11
• 1 緒論11-23
• 本章摘要11
• 1.1 3D增量制造技術(shù)概述11-12
• 1.2 微液滴噴射自由成形12-15
• 1.2.1 微液滴噴射自由成形簡(jiǎn)介12-14
• 1.2.2 微液滴噴射自由成形的特點(diǎn)14
• 1.2.3 微液滴噴射自由成形的應(yīng)用14-15
• 1.3 微噴頭國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-21
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀20-21
• 1.4 研究意義和內(nèi)容21-23
• 1.4.1 論文的研究意義和目標(biāo)21-22
• 1.4.2 論文的主要內(nèi)容22-23
• 2 微液滴噴射機(jī)理分析23-40
• 本章摘要23
• 2.1 微液滴噴射技術(shù)23-27
• 2.2 壓電式噴頭的動(dòng)力學(xué)分析27-32
• 2.2.1 壓電效應(yīng)27-28
• 2.2.2 壓電擠壓管式噴頭的應(yīng)力波傳導(dǎo)28-30
• 2.2.3 典型液滴形成過(guò)程30-32
• 2.3 微液滴噴射過(guò)程建模32-36
• 2.3.1 壓電膜片式微液滴噴射系統(tǒng)32-34
• 2.3.2 溶液的噴射性能34-36
• 2.4 噴射狀態(tài)參數(shù)對(duì)液滴的影響36-39
• 2.5 本章小結(jié)39-40
• 3 微液滴噴射實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建40-57
• 本章摘要40
• 3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)40-41
• 3.2 微液滴噴射模塊41-43
• 3.2.1 微液滴噴頭41-42
• 3.2.2 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電源42-43
• 3.3 供液模塊43-46
• 3.3.1 供液模塊的結(jié)構(gòu)與功能43-44
• 3.3.2 組成器件的選擇44-46
• 3.4 圖像采集及分析系統(tǒng)46-49
• 3.4.1 圖像采集46-48
• 3.4.2 圖像分析軟件48-49
• 3.5 三自由度工作臺(tái)49-51
• 3.5.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)49-51
• 3.5.2 驅(qū)動(dòng)和控制51
• 3.6 實(shí)驗(yàn)測(cè)試51-55
• 3.7 本章小結(jié)55-57
• 4 壓電式微液滴噴頭的研制與測(cè)試57-71
• 本章摘要57
• 4.1 玻璃噴嘴的制造57-60
• 4.1.1 噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)57-58
• 4.1.2 玻璃噴嘴的拉制工藝58-60
• 4.1.3 疏水性處理和噴嘴的清洗60
• 4.2 微液滴噴頭60-64
• 4.2.1 壓電擠壓管式微液滴噴頭60-62
• 4.2.2 壓電膜片式微液滴噴頭62-64
• 4.3 測(cè)試實(shí)驗(yàn)64-70
• 4.3.1 微液滴噴頭的測(cè)試64-69
• 4.3.2 噴頭噴射的一致性69-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 5 微液滴噴射實(shí)驗(yàn)研究71-87
• 本章摘要71
• 5.1 微液滴噴射實(shí)驗(yàn)71-74
• 5.2 液帶的影響因素74-83
• 5.2.1 幅值75-79
• 5.2.2 高電平保持時(shí)間的影響79-81
• 5.2.3 頻率的影響81-83
• 5.3 甘油混合物的噴射實(shí)驗(yàn)83-85
• 5.4 問(wèn)題分析與噴頭評(píng)價(jià)85-86
• 5.4.1 噴射偏向85
• 5.4.2 氣泡的影響85
• 5.4.3 微液滴噴頭的評(píng)價(jià)85-86
• 5.5 本章小結(jié)86-87
• 6 總結(jié)與展望87-89
• 6.1 全文總結(jié)87-88
• 6.2 研究展望88-89
• 作者攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研89-90
• 參考文獻(xiàn)90-95

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 黃衛(wèi)東;基于三維打印技術(shù)的植入式給藥系統(tǒng)研究[D];華中科技大學(xué);2007年

2 舒霞云;氣動(dòng)膜片式金屬微滴噴射理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];華中科技大學(xué);2009年

3 謝丹;微光學(xué)器件的氣動(dòng)膜片式微滴噴射制造技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：微液滴噴射成形的壓電式噴頭研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：344463