喷墨打印单线稳定性研究

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喷墨打印技术由于其广泛的兼容性和高分辨率在电子工业、生物医疗、陶瓷等增材制造领域得到快速发展。目前喷墨打印成品仍存在色彩还原度差、材料分布不均匀、打印线凸起等不稳定情况,以打印单线为例,线特征的优化仍然处于实验试错阶段,基于此,本文采用实验研究结合数值模拟方法从打印动力学和液滴融合两个方面研究了喷墨打印单线的稳定性问题。首先,讨论了打印参数和流体物性参数对打印线特征((分离液滴状、扇形线、稳定线、胀形线)的影响:滴距和衬底速度的增加使线从胀形线到稳定线、再转变为扇形线,较小或较大的接触角使线不连续;选用较小的粘度或较大的表面张力的液滴材料容易使打印线稳定。其次,研究了打印参数对线的连续性和胀形不稳定性的影响。在无量纲滴距和衬底速度的坐标系下,稳定范围被连续性判定曲线、胀形判定曲线、以及最大喷射频率曲线三条曲线包围。其大小随着衬底速度的增加先增大后减小,随滴距的增加而增加,随喷射频率的增加而增加。同时也定性表示了稳定范围临界值随打印参数的变化。最后,通过观测液滴与液线的融合过程,分析厚度方向和水平方向特征参数的变化,提供了一种数值思路解释不同线形的形成:当液桥位置与滴距的比值-xb/p接近1时,线最稳定,大于1,容易形成胀形线,小于1,形成扇形线。
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