一種電場驅動噴射沉積3D打印裝置及其工作方法與流程

本發明涉及增材制造和3d打印技術領域，特別是涉及一種電場驅動噴射沉積3d打印裝置及其工作方法。

背景技術：

材料噴射沉積3d打印是基于微滴噴射原理選擇性沉積成形材料的一種增材制造方法，目前國際上已經提出多種材料噴射沉積3d打印技術，主要包括噴墨(熱泡或者壓電)打印、氣溶膠噴射(aerosoljet)、聚合物噴射(polyjet)、納米顆粒噴射技術(nanoparticlejetting)等。但是，這些傳統材料噴射沉積成形材料受限，通常要求打印材料的粘度較低(通常小于100cp)，可供打印材料種類有限，打印分辨率不高，目前還難以實現亞微尺度分辨率的打印(傳統噴墨打印圖形的最小線寬一般大于20微米)，尤其是還難以實現宏/微跨尺度制造，以及難以實現多材料多尺度一體化3d打印。在異質材料多層次復雜三維結構制造方面面臨著巨大的挑戰。

電流體動力噴射打印(electrohydrodynamicjetprinting，e-jetprinting)亦稱為電噴印，是近年由park和rogers等提出和發展的一種基于電流體動力學(ehd)的微液滴噴射成形沉積技術。與傳統噴墨打印技術(熱噴印、壓電噴印等)采用“推”方式不同，電流體動力噴射打印采用電場驅動以“拉”方式從液錐(泰勒錐)頂端產生極細的射流。其基本原理是在導電噴嘴(第一電極)和導電基板(第二電極)之間施加高壓脈沖電源，利用在噴嘴和基板之間形成的強電場力將流體從噴嘴口拉出形成泰勒錐，由于噴嘴具有較高的電勢，噴嘴處的流體會受到電致切應力的作用，當局部電荷斥力超過液體表面張力后，帶電流體從噴嘴處噴射，形成極細的射流(由于是從尖端發射出的射流，射流直徑遠小于噴嘴直徑，因此形成微液滴尺寸遠遠小于噴嘴尺寸，通常比噴嘴尺寸小1-2個數量級)，微液滴噴射沉積在打印床之上，并通過熱/光等予以固化，逐層疊加制造實現復雜三維結構的低沉本制造。電流體動力噴射打印的分辨率不受噴嘴尺寸的限制，能在噴嘴不易堵塞的前提下，實現亞微米、納米尺度分辨率微納結構的制造，而且可供打印的材料種類廣泛，以及能夠實現高粘度材料的打印，打印材料的種類有了很大的拓展。該技術已經被應用于柔性電子、生物醫療、組織工程、光電子、微納光學、復合材料、高清顯示等諸多領域，顯示了較好的工業化應用前景。

與其它材料噴射沉積3d打印技術相比，盡管電流體動力噴射3d打印在諸多方面具有非常顯著和突出的優勢。但是，由于電流體動力噴射3d打印仍然存在諸多的不足和局限性，面臨著一些難以解決的問題，主要包括：(1)噴嘴材料受限，電噴印要求噴嘴具有導電性(其作為第一電極)，無法使用非導電噴嘴；(2)接收襯底(基材)材料受限，接收襯底(基材)作為第二電極，通常要求襯底具有導電性，在非導電襯底上打印時面臨諸多限制，需要一些特殊處理；(3)成形件(打印件)打印高度受限制，由于導電噴嘴與導電襯底之間距離的限制，電噴印打印的高度一般限定在3毫米以下，難以實現大尺寸零件和宏/微跨尺度結構的制造。這是因為電噴印形成穩定錐射流的電場力會隨著導電襯底和導電噴頭之間的距離增大而減弱，當超過一定高度(～3mm)后，電場力不足以維持穩定錐射流的產生，無法實現繼續打印。同時隨著打印高度不斷提升和變化，需要不斷調整參數來提高電場力以保證穩定錐射流來實現打印，這在實際打印過程中是難以實現的，因此電噴印無法真正實現宏/微跨尺度制造；(4)打印材料受限，電噴印工作過程中導電噴嘴上需要施加很高的高壓，某些細胞或者生物活性組織材料的打印受限。此外，一些金屬材料或者導電性非常好的材料打印過程中容易產生短路放電現象，打印過程穩定性差，因此，電噴印在生物材料和金屬材料打印方面面臨很大的限制；(5)打印穩定性差。如果打印材料導電性較好(或者為金屬材料)，由于距離導電襯底距離很近，容易短路和火花放電，無法繼續打印。此外，非導電材料打印到導電襯底上，將引起電場的變化，影響打印精度和穩定性；(6)對于襯底的形貌和平整度要求高，為保證電場穩定，電噴印通常只能在水平導電襯底上方一定高度內進行，既無法在已有實物(超過3mm)表面打印，也無法在非平整、曲面等襯底上打印，限制了在許多方面的應用；(7)打印宏尺度結構和大尺寸零件時，效率低。因此，電流體動力噴射3d打印在打印材料、噴嘴、接收襯底、成形件高度、打印穩定性、共性打印能力等方面存在諸多問題和限制，尤其是難以實現宏微尺度結構一體化打印，也無法實現多材料多尺度3d打印。

因此，現有材料噴射沉積3d打印技術在打印材料、分辨率、接收襯底(基材)等存在諸多的不足和局限性，尤其是現有的工藝都還無法實現多尺度多材料一體化3d打印，這些問題已經嚴重影響和制約了這些技術性能的提高，以及更廣泛的工業化應用。亟待需要開發新型材料噴射沉積3d打印技術，提高材料噴射沉積3d打印技術的打印精度、穩定性和工藝普適性(打印材料、接收襯底等)，尤其是實現多材料多尺度3d打印，解決多材料跨尺度復雜三維結構低成本制造的難題。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種電場驅動噴射沉積3d打印裝置，突破了現有材料噴射沉積3d打印在打印材料、接收襯底、分辨率等方面的限制，尤其是結合多噴頭技術，能夠實現多尺度多材料結構一體化3d打印。

本發明具體的實現方案：(1)采用一種新的電場生成方式，即提取電極作為電場正極與高壓脈沖電源正極相連，不再需要接地的對電極。無論接收襯底是何種材質，當提取電極靠近接收襯底時，都會使襯底表面帶負電荷，提取電極與接收襯底之間形成穩定電場，接收襯底材質不受限制。(2)通過引入提取電極作為電場正極，在提取電極和接收襯底間形成電場，合理控制打印層厚使提取電極與接收襯底或已打印實體距離恒定，確保兩者之間形成穩定的電場，從而實現穩定的打印。并且電場力不會隨打印高度的提高而改變，克服電噴印等工藝導電襯底作為負極接地時打印高度受限的問題。(3)引入微尺度和宏尺度兩種打印模式，同時兼顧打印精度和打印效率。微尺度打印模式下，采用較小的背壓和較大的電場力，通過噴嘴的液體流量較小，強電場力使泰勒錐內部形成回流現象并為射流噴射提供足夠的動能，微量液體突破泰勒錐形成射流，液體以極細的射流噴射沉積在接收襯底或已完成實體上；宏尺度打印模式下，采用較大的背壓和較小的電場力，通過噴嘴的液體流量較大，較小的電場力無法維持大量液體在泰勒錐內部形成需要的回流，導致較大的液滴流被電場力拉出，被打印材料以較粗的線寬和較大厚度在接收襯底或已完成實體上沉積。

進一步的，本發明采用下述技術方案：

一種電場驅動噴射沉積3d打印裝置，包括二維工作臺，二維工作臺上設置打印平臺，接收襯底吸附設置于打印平臺上，所述接收襯底上方對應設置噴射單元，所述噴射單元與z向工作臺連接；

所述噴射單元包括電場生成電極和打印噴頭，所述打印噴頭設置于電場生成電極所形成的電場區域；

所述電場生成電極與高壓脈沖電源正極連接，所述打印噴頭包括相互連接的噴嘴和儲料筒，所述儲料筒分別與背壓控制單元、打印材料供給單元連接。

進一步的，所述電場生成電極為提取電極，所述提取電極中部設置通孔；所述噴嘴穿過通孔設置。提取電極采用平板電極，用于形成噴射所需電場，提取電極的材料具有優良的導電性，優先選用紫銅、鋁、銀等。提取電極的形狀是圓形或者方形或者其他形狀。

所述高壓脈沖電源的輸出脈沖電壓范圍為0-10kv，輸出脈沖頻率范圍為0-5000hz。優先選用直流高壓電源和高壓脈沖電源組合的方案，其中直流高壓電源的電壓范圍為0-7kv，高壓脈沖電源的電壓范圍為0-3kv。

進一步的，所述噴嘴中心和通孔中心同心。保證噴嘴處于提取電極所產生的電場區域內。

進一步的，所述背壓控制單元包括精密調壓閥，精密調壓閥一端與儲料筒連接，精密調壓閥另一端與壓縮空氣源連通。

進一步的，所述打印材料供給單元包括精密注射泵，精密注射泵與儲料筒連接。

進一步的，所述z向工作臺上還固定有uv固化組件，所述uv固化組件對應設置于噴嘴一側。當打印材料為光固化材料時，設置的uv固化組件可以實現液態打印材料快速固化。

進一步的，所述打印平臺內設置電加熱裝置。當打印材料為熱固化材料時，設置的電加熱裝置可以通過對打印材料進行加熱，實現液態打印材料快速固化。

優選的，所述噴射單元設置有三個，每一噴射單元的打印噴頭均與一打印材料供給單元連接。每一噴射單元設置不同的打印材料，可以實現多材料多尺度結構一體化打印。

上述電場驅動噴射沉積3d打印裝置的工作原理為：壓縮空氣經精密調壓閥調壓后推送儲料筒中的液體達到噴嘴位置，由于在提取電極上施加脈沖高壓電，提取電極與接收襯底或者已完成實體之間形成電場，誘導電荷在噴嘴處聚集并相互排斥，強電場力使噴嘴處液體形成泰勒錐，當電場力與氣體背壓之和大于表面張力和黏度力之和，液滴自泰勒錐尖端噴射而出。結合x-y工作臺按設定路徑運動，噴射的液體固化沉積在接收襯底上，形成零件的截面輪廓。零件的一層截面成形完成后，打印噴頭上升一個截面的高度，以已完成實體表面為目標打印位置再進行下一層截面的沉積，如此循環，最終形成三維實體。打印過程中，打印材料供給單元及時補充消耗的打印材料。

一種電場驅動噴射沉積3d打印裝置的工作方法，包括以下步驟：

步驟1：打印初始化，將二維工作臺和z向工作臺移動至打印工位，使打印噴頭距接收襯底設定距離，調節電場生成電極與噴嘴下端的距離；

步驟2：開始打印工作，電場生成電極和接收襯底之間形成電場，在背壓控制單元作用下，打印材料流至噴嘴處形成泰勒錐，進而噴射至接收襯底表面，二維工作臺按設定路徑運動，完成一層的打印過程；

步驟3：重復步驟2，直至完成所有層的打印過程，打印出成形零件；

步驟4：打印完成，將二維工作臺和z向工作臺移動至原始工位，取下接收襯底和成形零件。

由于本發明打印材料沒有限制，包括諸如溶液、熔體、懸浮液、膠體等；有機材料、無機材料、導電材料、非導電材料、生物材料材料、高分子材料、金屬材料、陶瓷材料等。利用本發明電場驅動噴射沉積3d打印裝置及其工作方法，并結合使用多個打印噴頭，每個打印噴頭內放置不同的打印材料，諸如成形件結構材料、支撐材料、導電材料、功能材料等，能夠實現多材料多尺度3d打印。實現“結構-材料-性能-器件”一體化制造。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

(1)噴嘴材料沒有限制，適用于導電和非導電噴嘴，克服電噴印3d打印必須使用導電噴嘴的限制。尤其是能夠使用陶瓷等耐高溫噴嘴，實現金屬等材料的打印。

(2)接收襯底材料沒有限制，適用于導電和非導電(甚至絕緣)襯底，克服電噴印3d打印通常要求襯底具有導電的限制。

(3)可打印高度沒有限制。結合襯底材質不受限制的優勢，能夠在任意高度實體表面上打印。突破了電噴印3d打印成形件高度的限制(一般限定在3毫米以下)，真正能夠實現宏/微跨尺度制造。

(4)打印材料廣泛，幾乎能夠轉化為“墨水”形式的材料都可以適用，尤其能夠實現細胞和生物活性組織材料的打印。克服了電噴印3d打印導電噴嘴直接連接高壓電源，不適合活性生物材料的打印問題。

(5)打印過程穩定性和可靠性高。噴嘴處不接電，打印材料與正極不直接接觸，只通過極化作用產生少量電荷，降低帶電液滴積累對電場的影響，并且打印高導電性材料時不會出現放電現象。

(6)噴嘴位于電場生成電極下方，有利于縮短噴嘴與目標襯底的距離，降低射流分散對打印精度的影響，并且能顯著減少衛星液滴的產生，提高打印的精度和穩定性。

(7)適用于非平整表面、曲面的打印，尤其是能夠實現共形襯底的打印。

(8)打印精度高。微尺度打印模式下利用強電場力形成的極細錐射流進行打印，可以實現微尺度甚至亞微尺度結構的高分辨率制作。

(9)打印效率高。設置微尺度和宏尺度兩種打印模式，對于精度要求不高的結構采用宏尺度打印模式，對于精度要求高的結構采用微尺度打印模式，兼顧打印精度和打印效率。

(10)宏微跨尺度結構一體化打印。既可用來制作宏尺度工件，也可用來制作微觀結構，突破傳統3d打印技術打印精度跨度小的限制，實現同一打印模型上宏微跨尺度結構一體化打印。

(11)噴射單元可移植性強，作為一獨立模塊可以移植到任何三軸工作臺上進行打印。

(12)能夠實現極高粘度材料的打印。

(13)操作簡單，成本低。

(14)結合配置的多個噴頭，能夠實現多材料多尺度一體化打印。

本發明可用于航空航天、微納機電系統、生物醫療、組織器官、新材料(點陣材料、超材料、功能梯度材料、復合材料等)、3d功能結構電子、可穿戴設備、新能源(燃料電池、太陽能等)、高清顯示、微流控器件、微納光學器件、微納傳感器、印刷電子、可延展電子、軟體機器人等諸多領域和行業。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。

圖1是本發明實施例1電場驅動噴射沉積3d打印裝置結構示意圖。

圖2是本發明實施例1電場生成結構局部放大圖。

圖3是本發明實施例2基于uv固化的電場驅動噴射沉積3d打印裝置的結構示意圖。

圖4是本發明實施例3結合多噴頭的電場驅動噴射沉積3d打印裝置結構示意圖。

圖中，1x-y工作臺，2打印平臺，3接收襯底，4提取電極，401圓形通孔，5電極固定架，6噴嘴，7高壓脈沖電源，8z向工作臺，9噴頭固定架，10儲料筒，11精密調壓閥，1101第一端，1102第二端，12精密注射泵，13uv固化燈，14uv燈固定架，15機架，16精密注射泵ⅰ，17z向工作臺ⅰ，18噴射單元ⅰ，19精密注射泵ⅱ，20z向工作臺ⅱ，21噴射單元ⅱ，22精密注射泵ⅲ，23z向工作臺ⅲ，24噴射單元ⅲ。

具體實施方式

應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術所介紹的，針對現有材料噴射沉積3d打印技術存在的不足和局限性，尤其是還無法實現多尺度多材料3d打印，為了解決如上的技術問題，本申請提出了一種電場驅動噴射沉積3d打印裝置及其工作方法。

本申請的一種典型的實施方式中，如圖1-2所示，提供了一種電場驅動噴射沉積3d打印裝置結構示意圖，它包括：x-y工作臺1(即二維工作臺)，打印平臺2，接收襯底3(基材或者基底)，提取電極4(即為電場生成電極)，電極固定架5，噴嘴6，高壓脈沖電源7，z向工作臺8，噴頭固定架9，儲料筒10，精密調壓閥11，精密注射泵12。其中噴嘴6和儲料筒10組成打印噴頭，提取電極4、電極固定架5、打印噴頭、噴頭固定架9組成噴射單元。打印平臺2置于x-y工作臺1之上；接收襯底3置于打印平臺2之上，并通過真空吸附或者電磁吸附等方式固定在打印平臺2上。噴射單元與z向工作臺8相連接，并置于打印平臺2的正上方。提取電極4通過電極固定架5安裝在噴頭固定架9上，并與高壓脈沖電源7的正極相連。噴嘴6安裝在儲料筒10下端并穿過提取電極4的中心圓形通孔401。打印噴頭通過噴頭固定架9安裝在z向工作臺8上。精密調壓閥11(背壓控制單元)第一端1101與壓縮空氣相連接，第二端1102與打印噴頭的儲料筒1001相連接。精密注射泵12(打印材料供給單元)與打印噴頭的儲料筒10相連接。

x-y工作臺1采用高速和高精度位移臺，優先選用直線電機驅動、伺服電機驅動、高精度步進電機驅動的方案。x-y工作臺的移動速度1-600mm/s，重復定位精度高不低于5微米。z向工作臺8是高精度z向位移臺，優先選用高精度納米級壓電位移臺、超高精度伺服電機位移臺等，定位精度不低于0.5微米。本實施例中x-y工作臺1采用高精度直線滑臺，工作行程200毫米，重復定位精度不低于0.4微米；z向工作臺8采用高精度納米級壓電位移臺，定位精度為0.1微米。

固化單元用于液態打印材料的快速固化，針對不同類型打印材料選擇不同的固化裝置。當打印材料為熱固化材料時，可在打印平臺上增加電加熱輔助裝置。電加熱裝置為電加熱棒或者電加熱片，電加熱裝置可以通過對打印材料進行加熱，實現液態打印材料快速固化。本實施例中在打印平臺2內包含電加熱片，加熱溫度范圍0-200攝氏度，通過對打印材料進行加熱，實現打印材料快速固化。

接收襯底3可以根據需要選用任意材質，例如鋁板、硅片、玻璃等。若要在已有實物表面進行打印，可將實物固定于打印平臺上再打印。本實施例中接收襯底3為厚度10毫米平整的鋁板。尺寸120x120毫米。

提取電極4為平板型電極，其中心設置有圓形通孔401，提取電極4用于形成噴射所需電場，提取電極4的材料具有優良的導電性，優先選用紫銅、鋁、銀等，本實施例中提取電極4的材料選用紫銅片。提取電極4的形狀是圓形或者方形或者其他形狀，中心設置有圓形通孔401，其外徑1-50毫米，中心圓形通孔的直徑0.1-10毫米，平板電極的厚度1-500微米。本實施例中，提取電極4的形狀是圓形，中心設置有圓形通孔401，其外徑20毫米，中心圓形401通孔直徑8毫米，平板電極的厚度200微米。

提取電極4通過電極固定架5安裝在噴頭固定架9上，提取電極4上下位置可調，使得打印噴頭的噴嘴穿過提取電極并伸出一定長度(0.1-3mm)，保證噴嘴與提取電極同心。

提取電極4與高壓脈沖電源7正極相連。提取電極在打印過程中，保持與目標打印位置距離恒定。打印第一層時，目標打印位置為接收襯底，從第二層開始以已完成實體表面為目標打印位置。

噴嘴可以選用任意材質，例如不銹鋼、塑料、陶瓷等，噴嘴內徑尺寸1-1000微米，本實施例中噴嘴6采用不銹鋼針頭，規格為25g，其內徑為0.26mm，外徑為0.5mm，安裝在儲料筒10最下端，儲料筒優先選用具有加熱功能的儲料裝置。噴嘴6與提取電極4上的圓形通孔401同心，通過調整電極固定架5上下位置，使噴嘴6最下端穿過提取電極4并伸出2mm。

高壓脈沖電源7輸出脈沖電壓范圍為0-5kv，輸出脈沖頻率范圍為0-1000hz。

精密調壓閥11第一端1101與壓縮空氣相連接，第二端1102通過氣路與打印噴頭20的儲料筒10相連接，氣路上可設置開關控制閥，精密調壓閥11調壓范圍為0-5bar。

精密注射泵12通過供料管路與打印噴頭的儲料筒10連接，在打印過程中向噴頭內及時補充打印材料。

本申請的另一種典型的實施方式中，提供了一種電場驅動噴射沉積3d打印裝置的工作方法，具體工藝步驟如下：

步驟1：打印初始化，x-y工作臺、z向工作臺從原位移動到打印工位，使固定在z向工作臺上打印噴頭噴嘴的最下端移動到距離接收襯底的預先設置的高度，調節好提取電極到噴嘴最下端距離；根據所打印的材料、精度、零件尺寸等，設置好高壓脈沖電源、精密調壓閥、精密注射泵所需參數。

步驟2：開啟高壓脈沖電源、精密調壓閥(背壓控制單元)、精密注射泵(打印材料供給單元)、固化單元。在背壓的作用下，儲料筒中的液體達到噴嘴位置，形成半月形的彎液面，在提取電極上施加脈沖高壓，提取電極與接收襯底之間形成電場，誘導電荷在噴嘴處聚集并相互排斥，強電場力使噴嘴處液體形成泰勒錐，當電場力與氣體背壓之和大于表面張力和黏度力之和，液滴自泰勒錐尖端噴射而出。結合x-y工作臺按設定路徑運動，噴射的液體固化沉積在接收襯底上，形成零件的截面輪廓。

步驟3：零件的一層截面成形完成后，關閉高壓脈沖電源、精密調壓閥、精密調壓閥、固化單元等，暫停噴射并通過z向工作臺控制打印噴頭上升一個截面的高度。開啟高壓脈沖電源、精密調壓閥、精密調壓閥、固化單元等，以第一層實體作為接收襯底,，結合x-y工作臺按設定路徑運動，噴射的液體固化沉積在第一層實體上，打印完成零件的第二層截面輪廓。如此循環，直至完成所有層的打印，最終形成三維實體。打印過程中精密注射泵及時補充消耗的打印材料。

步驟4：關閉高壓脈沖電源、精密調壓閥、精密注射泵、固化單元等，x-y工作臺、z向工作臺回到原始工位，從打印平臺上取下接收襯底和成形零件。

由于本發明打印材料沒有限制，包括諸如溶液、熔體、懸浮液、膠體等；有機材料、無機材料、導電材料、非導電材料、生物材料材料、高分子材料、金屬材料、陶瓷材料等。利用本發明電場驅動噴射沉積3d打印裝置及其工作方法，并結合使用多個打印噴頭，每個打印噴頭內放置不同的打印材料，諸如成形件結構材料、支撐材料、導電材料、功能材料等，能夠實現多材料多尺度3d打印。實現“結構-材料-性能-器件”一體化制造。

為了使得本領域技術人員能夠更加清楚地了解本申請的技術方案，以下將結合具體的實施例詳細說明本申請的技術方案。

選用液態熱固化材料聚二甲基硅氧烷(pdms)為打印材料，具體的打印工藝過程如下：

步驟1：打印初始化，x-y工作臺1、z向工作臺8從原位移動到打印工位，使固定在z向工作臺8上打印噴頭噴嘴6的最下端移動到距離接收襯底3的預先設置的高度，按設定調節提取電極4到噴嘴6最下端距離；根據所打印的材料、精度、零件尺寸等，設置好高壓脈沖電源7、精密調壓閥11、精密注射泵12所需參數，并開啟打印平臺2加熱裝置。

步驟2：開啟高壓脈沖電源7、精密調壓閥11、精密注射泵12。在背壓的作用下，儲料筒10中的液體自噴嘴6噴出，形成半月形的液面，在提取電極4上施加脈沖高壓，提取電極4與接收襯底3之間形成電場，誘導電荷在噴嘴6處聚集并相互排斥，強電場力使噴嘴6處液體形成泰勒錐，當電場力與氣體背壓之和大于表面張力和黏度力之和，液滴自泰勒錐尖端噴射而出。結合x-y工作臺1按設定路徑運動，噴射的液體固化沉積在接收襯底3上，形成零件的截面輪廓。

步驟3：零件的一層截面成形完成后，關閉高壓脈沖電源7、精密調壓閥11、精密注射泵12，暫停噴射并通過z向工作臺8控制打印噴頭上升一個截面的高度。開啟高壓脈沖電源7、精密調壓閥11、精密注射泵12，以第一層實體作為接收襯底，結合x-y工作臺1按設定路徑運動，噴射的液體固化沉積在第一層實體上，打印完成零件的第二層截面輪廓。如此循環，直至完成所有層的打印，最終形成三維實體。打印過程中精密注射泵12及時補充消耗的打印材料。

步驟4：關閉高壓脈沖電源7、精密調壓閥11、精密注射泵12、打印平臺2加熱裝置等，x-y工作臺1、z向工作臺8回到原始工位，從打印平臺2上取下接收襯底3和成形零件。

本申請的另一種典型的實施方式中，提供了一種電場驅動噴射沉積3d打印裝置，當打印材料為光固化材料時，可在打印噴頭一側或者兩側安裝uv固化裝置；本實施例中在打印噴頭左側安裝uv固化裝置。uv固化裝置為紫外led模組或者紫外led燈珠，固定在噴頭固定架上，聚焦后的光斑照射目標打印位置，實現液態打印材料快速固化。如圖3所示，uv固化燈13通過uv燈固定架14安裝在噴頭固定架9一側。uv固化燈13發出的聚焦光斑對準所述噴嘴6正下方目標打印位置，聚焦光斑大小為2mm，波長與光固化材料固化所需波長相同。打印過程中，打印噴頭與uv固化裝置位置固定不動，聚焦光斑始終對準液滴噴射沉積位置，從而使光固化材料快速固化。

本申請的另一種典型的實施方式中，提供了一種電場驅動噴射沉積3d打印裝置，在實施例2的基礎上，結合多噴頭技術，將噴射單元的數量由一個擴展為三個，分別對應不同的打印材料，可以實現多材料多尺度結構一體化打印。如圖4所示，電場驅動噴射沉積3d打印裝置主要包括：x-y工作臺1，打印平臺2，接收襯底3，高壓脈沖電源7，精密調壓閥11，機架15，精密注射泵ⅰ16，z向工作臺ⅰ17，噴射單元ⅰ18，精密注射泵ⅱ19，z向工作臺ⅱ20，噴射單元ⅱ21，精密注射泵ⅲ22，z向工作臺ⅲ23，噴射單元ⅲ24。裝置整體采用龍門架結構，z向工作臺i17、z向工作臺ⅱ20、z向工作臺ⅲ23固定在機架15的橫梁上。每個噴射單元均由提取電極、電極固定架、打印噴頭、噴頭固定架組成。

噴射單元ⅰ18安裝在z向工作臺ⅰ17上，打印材料為聚二甲基硅氧烷(pdms)，通過精密注射泵ⅰ16向打印噴頭內供給打印材料。

噴射單元ⅱ21安裝在z向工作臺ⅱ20上，打印材料為液態光敏樹脂，通過精密注射泵ⅱ19向打印噴頭內供給打印材料。

噴射單元ⅲ24安裝在z向工作臺ⅲ23上。打印材料為導電銀漿，通過精密注射泵ⅲ22向打印噴頭內供給打印材料。

由于不同材料的粘度、導電性、消耗量等均不相同，需預先設置好每種材料的打印參數，在切換打印噴頭的同時，調節高壓脈沖電源、精密調壓閥、精密注射泵等裝置參數使其適合該打印材料。

以上所述僅為本申請的優選實施例而已，并不用于限制本申請，對于本領域的技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的保護范圍之內。