技术支持

Inkjet、EHD、Ultra-sonic等多种微流体控制技术相关文件、视频资料。

资源下载
技术导航
打印目标选择
Q&A 喷墨技术分享
Q&A MicroFab产品问答

高精度双喷头交叉喷墨打印技术介绍

喷墨打印是一种典型的材料喷射工艺，由于它可以在按需喷射中精确分配以及控制溶液的体积，因此它具有打印精度在10μm量级的精确点阵、2D图案、3D图案优势。然而，我们普遍认为喷墨打印技术主要的局限性在于其允许打印的溶液粘度范围。一般来说，粘度高于70mpa*s（cp）的溶液会对打印质量产生负面影响，喷头喷射溶液不稳定或者堵塞会导致其无法达到最佳的喷射条件。同时，在生物打印过程中，一些生物材料可能会互相发生反应，在混合后，由于化学反应或凝胶作用，产生的粘度可能会太高，导致喷头堵塞无法进行喷墨打印。那么对于这种反应性材料的打印，最好是在打印后进行溶液混合，可以使用交叉喷墨打印的方式来实现溶液在下落的空中进行混合。

交叉射流的喷墨打印是通过使用喷墨喷头同时喷射出两个（或者更多）液滴，在接收基板之上进行碰撞、混合和原位反应来构建图形、点阵、3D结构等。该装置可分为三个主要功能：液滴产生、液滴方向控制和接收基板调整。

通过不同的液滴、射流形成机制，如微分器、喷墨打印头和空气中微流体，可以使用液滴、射流在空气中碰撞的概念来实现同步打印。

Christensen等人开发了一种基于交叉喷射的生物打印方法，可以将反应性材料作为碰撞液滴打印3D结构。同样，Visser等人使用空气中微流体技术制造了封装的液滴，并进一步利用液滴射入空气中的连续液体射流来制造不同材料的自由形状。如果使用凝胶反应材料，它们会以凝胶过程的形式发生反应，从而形成用于3D结构打印的液滴。

TE_constructs_in-flight_merging_副本.jpg

　　　　　　　　　▲ 利用交叉喷墨进行的3D打印　　　　　　　　　　　　　　▲ 液滴碰撞过程

实验案例

实验设置：使用直径120μm的MJ-ABL压电喷墨喷头（MicroFab）产生的液滴频率为20~60Hz，上升沿和下降沿时间参数为6μs，正电平、负电平时间为35~65μs，驱动压电分别在±80V和±85V之间。为了保持所需的溶液稳定，使用多通道气控制器（MicroFab）施加背压。通过使用定制的测角仪，将打印头定向到相应的倾斜角α和β（通常为0~30°），分别对应打印喷头1和打印喷头2，从而使两种射流轨迹相交。其中，1号打印喷头用于海藻酸盐，2号打印喷头用于氯化钙。

接收基底由一个不锈钢丝网、过滤器和下面的Kimwipes纸巾组成的液滴吸收系统组成，如图1所示，液体吸收系统的设计目的是为了吸收多余的液体，比如水，由于重力通过金属丝网和纸巾排出。网孔尺寸分别为80μm、100μm和200μm，对应的公称筛孔尺寸分别为177μm、149μm和74μm。打印喷头运动由XY运动平台控制，接收基板高度由Z轴运动平台控制，打印结构的计算机辅助设计模型如图2所示。打印喷头运动速度从1~10mm/s。