【技術電子報】非牛頓油墨增材製造

1This study is based on the paper from James O. Hardin, Thomas J. Ober, Alexander D. Valentine, Jennifer A. Lewis. Microfluidic Printheads for Multimaterial 3D Printing of Viscoelastic Inks, 2015. Figures (a) and (b) have been extracted from this paper.

非牛頓墨水列印是增材製造的未來。它不需要增加熱量，而是依靠一個泵將特定體積的濃稠度的材料噴射到一個構建平臺上。但是與任何其他3D列印方法一樣，當同一産品使用多種墨水時，就會出現問題。一旦製程中需要使用多個擠出機時，擠出機之間轉換時的不準確性可能會影響產品的精確尺寸。

解决方案是以程式化的方式使用單個列印頭。在這個例子中，將以FLOW-3D AM模擬一個用於列印油墨的雙墨水微流體噴頭。

噴頭的設置如圖(a)所示。由于油墨的粘度與應變率有關，FLOW-3D AM允許用戶以代表應變率-粘度曲綫的表格形式指定流體屬性。圖(b)顯示了對來自噴頭兩端的油墨的進料排放率的程式化控制。在FLOW-3D AM中，設定了精確的邊界條件，並且以移動物件模擬(GMO)模擬印刷平臺以指定速度(2.65mm/sec)的移動。研究表明，對于1600微升/分鐘的峰值排放率，任何墨水的流體分數從1减少到0的距離都在1毫米以內。據觀察，完全的轉變發生在印刷油墨條紋的0.5毫米左右。這與實驗結果相符。