用于高精度聚合物打印的数字双驱挤出控制

科学领域:

• 材料科学与工程
• 添加剂制造
• 机器人和控制系统

背景情况:

• 直接墨水写作 (DIW) 是一种用于制造功能结构的多功能增材制造技术.
• 目前的DIW系统面临的局限性是材料具有异质性或时间依赖性质.
• 解决这些局限性对于扩大DIW应用至关重要.

研究的目的:

• 引入和验证一种新型的双模电气挤出系统,用于修形适应性DIW.
• 证明系统能够处理各种材料的特性.
• 为高吞吐量和多喷嘴DIW应用提供框架.

主要方法:

• 开发一个双模电气挤出平台,集成一个电动气动气和一个电气压力调节器.
• 实现实时数字双胞胎系统监控.
• 通过五种材料特性评估系统性能:均性,异质性,时间依赖性,自我固化能力和热可塑性.
• 使用反电流控制,自适应式压力坡道和混合速度压力操作.

主要成果:

• 反电流控制实现了大约2%的线宽变化和低于250毫秒的沉降时间,即使粘度增加了四倍.
• 在整个材料固化过程中,自适应式压力坡道的变化率保持在4%或以下.
• 混合速度-压力操作保持了4%或以下的变化,并且在20个层中孔径误差低于4%.

结论:

• 开发的双模式电气挤压系统为修形适应性直接墨水提供了强大的解决方案.
• 该系统在复杂材料的精度和适应性方面取得了显著的改进.
• 这些发现为在工业环境中实施先进的DIW控制提供了实际指导方针.