Розробка друкуючих головок струменевих принтерів для точного нанесення матеріалів

1. Сопло друкуючої головки принтера: ключовий компонент безлічі додатків
2. Моделювання потоку рідини в соплі друкуючої головки
3. Економте час, створюючи додатки на основі вашої моделі
4. Спробуйте самі

Наши партнеры ArtmMisto

Невдала конструкція друкувальних голівок струминного принтера погіршує якість кінцевого продукту, незалежно від того, чи йде мова про двомірної або тривимірної друку, виготовленні інтегральних схем або синтезі ДНК. Моделювання допоможе визначити ідеальні розміри друкувальних голівок для високоточного нанесення матеріалу. Використання програмного пакета COMSOL Multiphysics® допоможе перетворити вашу модель в додаток, яким можуть скористатися інші учасники проекту, що дозволить заощадити час.

Сопло друкуючої головки принтера: ключовий компонент безлічі додатків

Струменеві принтери широко застосовуються для друку двомірних цифрових зображень і текстів, при цьому друкуюча головка Напилювана невеликі краплі рідини з сопла на аркуш паперу за заданим шаблоном. Струменевий друк використовується не тільки для нанесення зображень на папір, але і в процесах тривимірного друку . Друкуюча головка переміщається над порошковим друкованим матеріалом певного типу і розпорошує рідина через сопло на порошок, пов'язуючи його в задану тривимірну форму (з даним процесом можна ознайомитися в це відео на сайті 3dprinting.com ). Друкуючі головки струменевих принтерів також нерідко використовуються в медико-біологічних дослідженнях для діагностики, аналізу та розробки ліків. Сопла є частиною більш складного пристрою, що використовується для високоточного нанесення мікроскопічних крапель.

Сопло друкуючої головки викидає краплю чорнила, яка проходить через повітря до того, як досягти своєї мети. Дана модель була створена в програмному пакеті COMSOL Multiphysics®.

Незалежно від типу пристрою або механізму, в якому використовується друкуюча головка для нанесення матеріалу, першочергове значення має точність нанесення. Таким чином, якість кінцевого продукту залежить від конструкції сопла.

Моделювання потоку рідини в соплі друкуючої головки

Розмір краплі для друкувальних голівок є ключовим параметром при розробці. Щоб досягти бажаного розміру, необхідно оптимізувати конструкцію сопла, а також умови роботи друкувальних голівок. Замість створення прототипів сопла і їх випробування в лабораторії можна скористатися програмним забезпеченням для моделювання, щоб зрозуміти фізику ежекції рідини і визначити оптимальну конструкцію пристрою. COMSOL Multiphysics® є одним з програмних пакетів, що дозволяють моделювати подібні процеси.

Використання COMSOL Multiphysics спільно з модулями Обчислювальна гідродинаміка або Мікрогідродінаміка дозволяє створювати моделі, які допомагають зрозуміти, як властивості чорнила і профіль тиску в соплі впливають на швидкість і обсяг краплі, а також на наявність крапель-супутників.

Модель, в якій межфазная межа між повітрям і чорнилом розрахована за допомогою методу функції рівня. Кольоровий графік навколо краплі показує величину швидкості в повітрі.

Що відбувається всередині друкувальних голівок в момент викиду рідини? Спочатку сопло наповнюється рідиною. Потім при подальшому надходженні рідини в сопло вже наявна там рідина витісняється назовні. Нарешті, рух рідини припиняється, що викликає відрив краплі. Під дією сили, з якою рідина в соплі впливає на краплю, остання переміщується в повітрі, поки не досягне своєї мети. Якщо описувати цей процес мовою фізики, то можна сказати, що всередині сопла існує однофазний потік рідини. При русі рідини в повітрі потік стає двофазним.

Ми не будемо детально розглядати побудову моделі для даного випадку, оскільки докладну інструкцію можна завантажити з галереї додатків .

У більшості компаній фахівці з моделювання - це особлива вузька група співробітників, які обслуговують більш широке коло колег і клієнтів, які використовують розроблені моделі для прийняття важливих комерційних і проектних рішень . Було б чудово, якби ці зацікавлені особи могли самостійно виконувати повторне моделювання зі зміненими параметрами, чи не так?

Економте час, створюючи додатки на основі вашої моделі

Програмний пакет COMSOL Multiphysics включає середовище розробки додатків, що дозволяє створювати спеціалізовані інтерфейси для складних моделей. Ви можете створювати власні програми та надавати колегам або клієнтам доступ до певних аспектів своїх моделей, приховуючи інші аспекти, які не потрібно змінювати або які занадто складні, щоб надавати до них повний доступ. Уявіть, що ваші колеги по розробці або виробництва бажають протестувати якість друкувальних голівок при різній геометрії сопла і властивості рідини. Замість того щоб щоразу звертатися до вас для внесення невеликих змін в базову модель, вони можуть вводити різні значення в прості поля і натискати на кнопку для отримання нових результатів моделювання в наданому вами додатку. Завдяки тому, що тепер вони зможуть самостійно виконувати розрахунки, у вас звільняється час для розробки нових проектів, моделей і додатків.

Щоб показати, про що йде мова, і допомогти вам приступити до розробки власних додатків, ми створили демонстраційний додаток на основі нашої навчальної моделі сопла. У цьому прикладі користувач може проаналізувати різні види сопла, щоб визначити, в якому з них досягається оптимальний розмір крапель. Додаток також дозволяє враховувати такі параметри, як кут змочування, поверхневий натяг, в'язкість і щільність рідини. Як видно зі знімка екрана нижче, користувач може модифікувати форму і роботу сопла, змінюючи різні вхідні параметри.

Приклад програми для розробки друкуючої головки струменевого принтера. У цьому демонстраційному додатку користувачі можуть змінювати властивості рідини, геометрію моделі і інтервали часу моделювання.

Створюючи додатка, ви даєте можливість іншим зацікавленим особам приймати більш швидкі і якісні рішення, котрі дають їм повного доступу до базової моделі. Модель лежить в основі програми, а ви як його розробник вирішуєте, які вхідні дані дозволено змінювати користувачам. Вихідний файл вашої унікальної моделі залишається у вашому розпорядженні, а різні результати стають доступні тим, кому вони особливо необхідні.

Спробуйте самі

Щоб приступити до роботи, слід завантажити файл .mph, супутню документацію для навчальної моделі і демонстраційне додаток з Галереї додатків.

Для завантаження документації вимагається лише обліковий запис COMSOL Access. Для отримання файлу .mph вам також буде потрібно діюча ліцензія на програмне забезпечення COMSOL Multiphysics® або її пробна версія. Відзначимо, що дані файли також доступні безпосередньо з продукту в Бібліотеці додатків.

інші ресурси