实现高速3D打印的压力自动调节流体储存层设计

三维（3D）打印技术正在迅速发展，而打印速度的提高目前是技术发展以及未来应用的关键问题。对于基于喷墨打印头的3D打印机，打印头上的喷嘴数量是限制打印速度的主要因素。提出了一种实际应用中可以大幅度增加喷嘴数量的方法，从而能够极大地提高打印速度。

使用在喷墨打印头上的流体储存器通过歧管向喷射室供应流体，调节流体内部的压力，以便于在腔室获得一个恒定的压力。所以，调节储存层出口的压力是非常重要的，这影响着打印设备的综合性能。但是，当喷嘴数量增加时，喷嘴间均匀压力的调节就变得十分复杂。因此，介绍了一种解决该问题的方法。该方法将整个打印头进行分割，使其中的流体储存层分为多个微型储库，而每个微型储库又具有一个微型储存器和一个喷嘴，并且支持一个或几个储室。由于流体储存层结构独特，因而能够自动调节压力，其出口压力也是独立于流体液位的。该调节是基于重力的自动补偿以及对流体液面具有同样依赖的毛细管作用力，这是通过在每个储层中添加具有独特形状的楔形物来获得的。当流体液面下降时，重力和毛细管作用力以相同的速度随之减小，但是导出的力是平衡的。由于各层的自主性，因此在流体微型储存层自动获得恒定压力。

所提出的方法虽然可以保证在不同流体液位时出口压力仍恒定，但还需要改进以下几个方面存在的问题：①楔形物几何缺陷的补偿，这可通过改进楔形物的使用排列而消除；②灰尘及其它微粒的污染需通过另一个微型喷嘴喷出清洁液来解决；③高速喷墨3D打印机的紫外线固化需通过流体的快速固化机制来制造出一个快速喷墨打印头而解决。

刊名：Micromachines（英）

刊期：2016年第7期

作者：Moshe Einat

编译：陈少帅