打印路径是指喷头的移动轨迹,其是由3D打印综合控制软件Repetier-Host调用Slic3r切片软件进行切片生成的G-Code代码。3D结构的打印路径一般情况下不是连续出丝、一气呵成的,即喷头在每一个层的打印面上的开始点和结束点都是不一样的。由于凝胶材料具有枯性,在气压作用时,材料从挤出到打印平面有滞后性,导致材料在沉积平面的轨迹和喷头运动轨迹的不一致性。结构在开始点材料来不及出丝,出现"缺损";而在结束点,材料来不及回缩,出现"冗余"。这可能化是气压技术成型的一个缺点,当气压不在作用于凝胶时,凝胶材料会有回缩的现象,当下一次气压作用时,凝胶材料再次流动到挤出口需要一定的时间。
凝胶的3D结构打印是在掌握凝胶二维点、线成型的良好成型工艺基础上,材料层层堆积获得的。每个二维平面能够控制材料沉积量,尺寸状精度及平面平整化之后,3D结构的精确成型就容易许多。
冷却平台的作用是为了使凝胶三维结构更好地固化成型。为了探索凝胶3D结构成型过程中凝胶结构垂直分布上的结构特点,设计了沉积平台冷却温度对凝胶打印结构最大高度的影响实验。最大打印高度实验表明,沉积平台温度越低,凝胶成型效果越好,这是因为凝胶中的明胶成分冷却固化得越迅速,凝胶材料就能更好地保持形状。但是随着凝胶材料打印结构高度的增加,从沉积平台传递上去的冷却温度对明胶产生的固化作用效果变差,凝胶的成型就会变差,甚至出现坍塌。
凝胶3D结构是在沉积平台温度为5°C条件下打印的,结构总高度为23mm。可以发现,在高度为0-8mm范围内凝胶结构能够稳定成型并且保持一定的精度;在9-20mm范围内,凝胶的线宽开始逐渐变大,层高开始出现不可控的变化;而线宽发生剧烈的变化区域是在高度为21-23mm范围内。对于凝胶结构在垂直方向上的层高变化,选择不同的喷头直径、不同的打印速度和高度会得到不一样的结果。但肯定的是,凝胶结构在垂直方向上的层高分布不均一,成型精度不同,这是凝胶材料用冷却成型方法打印三维结构的缺陷。
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