實(shí)驗(yàn)名稱：脈沖電射流打印實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

測(cè)試目的：在脈沖電射流打印過程中，脈沖電壓幅值、頻率、占空比、高度、流量和平臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度是影響打印的主要參數(shù)，因此脈沖電射流打印平臺(tái)應(yīng)使這些參數(shù)能夠進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。為了實(shí)時(shí)觀察打印過程是否在穩(wěn)定的“微滴”模式下進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)具備實(shí)時(shí)顯微成像功能。平臺(tái)的定位系統(tǒng)用來進(jìn)行打印前的精確定位。

測(cè)試設(shè)備：電壓放大器、任意波形發(fā)生器、微量注射泵、三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、監(jiān)測(cè)相機(jī)與定位相機(jī)、計(jì)算機(jī)和噴針等。

實(shí)驗(yàn)過程：

圖1：脈沖電射流打印裝置示意圖

脈沖電射流打印裝置實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖1所示。打印平臺(tái)中各硬件設(shè)備的作用分別為：

（1）任意波形發(fā)生器：生成所需的各種波形信號(hào)，并將生成的波形信號(hào)輸出給電壓放大器，經(jīng)電壓放大器放大后即可得打印所需高壓。

（2）電壓放大器：輸出端正極與噴針相連，三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上的鋁基板接地連接，在基板和噴針間形成高壓的電場(chǎng)，產(chǎn)生打印所需電場(chǎng)力。

（3）微量注射泵：通過推動(dòng)微量注射器，將液體通過PTFE管推入噴針針頭。管路應(yīng)緊密連接，以防溶液中有氣泡混入或出現(xiàn)漏液的情況，影響打印的穩(wěn)定性。

（4）三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)：三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)由三個(gè)電動(dòng)平移臺(tái)組裝而成，可以根據(jù)軟件控制，帶動(dòng)鋁基板以所需速度和軌跡運(yùn)動(dòng)，用于脈沖電射流打印不同微結(jié)構(gòu)。

（5）計(jì)算機(jī)、冷光源、監(jiān)測(cè)相機(jī)：用于對(duì)打印實(shí)時(shí)監(jiān)控與分析，實(shí)時(shí)觀察打印過程是否在穩(wěn)定的“微滴”模式下進(jìn)行。

（6）定位相機(jī)：通過與環(huán)形光源和點(diǎn)光源的配合使用，在打印開始之前對(duì)打印位置進(jìn)行精確定位，進(jìn)行按需打印。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備的軟件控制主要是由PC機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制卡等部分實(shí)現(xiàn)，由LabVIEW軟件完成編程程序。

圖2：系統(tǒng)控制軟件界面

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

搭建了脈沖電射流打印實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，介紹了平臺(tái)各部件的作用。并通過Labview軟件控制設(shè)備的協(xié)同運(yùn)行。脈沖電壓幅值、頻率、占空比、高度和流量等打印參數(shù)實(shí)現(xiàn)了有效的調(diào)節(jié)。實(shí)時(shí)顯微成像功能用于對(duì)打印實(shí)時(shí)監(jiān)控與分析，實(shí)時(shí)觀察打印過程是否在穩(wěn)定的“微滴”模式下進(jìn)行。平臺(tái)的定位系統(tǒng)用來在打印開始之前對(duì)打印位置進(jìn)行精確定位，進(jìn)行按需打印。

電壓放大器推薦：ATA-2161

圖：ATA-2161高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇