[发明专利]高粘度热熔体电流体动力学喷印设备及控制方法

权利要求书

1.一种基于高粘度热熔体电流体动力学喷印设备的控制方法，所述高粘度热熔体电流体动力学喷印设备包括机座、设置在机座上的Y向移动机构以及设置在机座上的安装机架，所述Y向移动机构上设有喷印平台，所述安装机架上设有X向移动机构，所述X向移动机构上设有Z向移动机构，在所述Z向移动机构上设有喷印机构，所述喷印机构设有喷印管道，所述喷印管道的上端与用于放置固体打印颗粒的容腔连通，所述喷印管道内设有可轴向移动的针芯，所述喷印管道的外侧设有加热器，所述容腔的上端设有用于提供压力的压力机构，所述容腔的上端设有操作机构，所述针芯上端穿过所述容腔与操作机构联动设置，所述针芯可在操作机构的控制下轴向移动设置，且其具有与喷印管道的内径配合实现闭合状态的第一状态及向上移动与喷印管道的内径之间形成开口的第二状态，所述喷印管道与所述喷印平台分别与高压电源的正负两极连接，在两者之间形成电场力，进而实现热熔体电流体动力学喷印，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤一、将适量的待喷印材料的固体颗粒装入高粘度热熔体电流体动力学喷印设备的容腔内，把待制备热熔体喷印微结构的衬底固定在喷印平台上；

步骤二、对高粘度热熔体电流体动力学喷印设备进行初始化处理；

步骤三、确定预期喷印热熔体图案宽度的热熔电流体喷印的工艺参数；

步骤四、以获得的预期喷印的热熔体微结构图案宽度的工艺参数值设定为热熔体电流体动力学喷印工艺参数，通过调用待喷印热熔体图案的数据文件或图像文件，确定喷印路径，按照工艺参数生成高粘度热熔体电流体动力学喷印数控指令；

步骤五、调用生成的高粘度热熔体电流体动力学喷印数控指令，根据设定的预期喷印的热熔体微结构图案宽度的工艺参数，按照规划的喷印路径，进行高粘度热熔体电流体动力学图案喷印，

步骤三中包括以下步骤：

a）以喷印电压、喷印高度、喷印速度、喷印气压、喷印温度和旋转速度为工艺参数，喷印热熔体微结构图案的宽度为响应值，采用六因素五水平的正交试验法，通过喷印实验构建热熔体电流体动力学喷印工艺参数代理模型的正交试验样本数据；

b）以所构建的正交试验样本数据的工艺参数为自变量，以喷印热熔体微结构图案的宽度为因变量，构建热熔体电流体动力学喷印工艺参数的代理模型，x为自变量，；x₁为喷印电压变量，x₂为喷印高度变量，x₃为喷印速度变量，x₄为喷印气压变量，x₅为喷印温度变量，x₆为旋转速度变量；

c）根据所构建热熔体电流体动力学喷印工艺参数的代理模型，以预期喷印的热熔体微结构图案的宽度为目标，构建热熔体电流体动力学喷印工艺参数优化目标函数为：

式中，为热熔体电流体动力学喷印工艺参数优化目标函数，为热熔体电流体动力学喷印工艺参数的代理模型，为预期喷印的热熔体微结构图案的宽度；

d）以构建热熔体电流体动力学喷印工艺参数优化目标函数为优化目标，通过优化算法对热熔体电流体动力学喷印工艺参数的代理模型进行目标函数值估计；

e）通过热熔体电流体动力学喷印工艺参数的代理模型和人工蜂群算法或者人工鱼群算法组合的优化方法获得目标函数的优化值，输出最优目标函数值对应的工艺参数值，从而获得预期喷印的热熔体微结构图案宽度的工艺参数。

2.根据权利要求1所述的基于高粘度热熔体电流体动力学喷印设备的控制方法，其特征在于：步骤d）中的优化算法为人工蜂群算法或者人工鱼群算法。

3.根据权利要求1所述的基于高粘度热熔体电流体动力学喷印设备的控制方法，其特征在于：所述工艺参数包括喷印电压、喷印高度、喷印速度、喷印气压、喷印温度或旋转速度。

4.根据权利要求1所述的基于高粘度热熔体电流体动力学喷印设备的控制方法，其特征在于：所述操作机构包括用于带动针芯轴向移动的轴向操作机构和用于带动针芯周向旋转的旋转操作机构。