气溶胶微喷射曲面共形打印影响因素的仿真分析与实验研究

摘要

目的探究气溶胶微喷射曲面共形打印过程中的影响因素,并研究这些因素对打印线条最小特征线宽及形貌的影响规律。方法针对微喷射曲面共形打印的影响因素,构建基于数值模拟及实验验证的研究模式。基于计算流体力学的数值模拟,对微喷射曲面共形打印过程中喷印头内气溶胶流束喷射的运动过程进行仿真分析。采用控制变量法研究气体流量、工作距离以及喷嘴大小对打印过程及打印线条的影响规律,并在此基础上设计单因素实验加以验证。结果实验结果表明,最小特征线宽随鞘气流量的增大而逐渐减小,随载气流量、工作距离以及喷嘴直径的增大而逐渐增大。当载气流量为100mL/min、鞘气流量为400mL/min、工作距离为3mm、喷嘴直径为500μm时,打印线条的最小特征线宽可达43μm,且未出现明显卫星液滴、沉积空洞及颗粒过喷等缺陷。结论载气流量、鞘气流量、工作距离与喷嘴直径等因素显著影响了微喷射曲面共形打印柔性电路的最小特征线宽及微观形貌。实验结果与仿真数据具有相同的变化规律,验证了微喷射曲面共形打印仿真的可行性,为微喷射曲面共形打印的研究奠定了基础。