Análise numérica da impressão eletrohidrodinâmica sob modo de foco de campo elétrico

Resumo Como uma tecnologia emergente de impressão 3D em micro/nanoscala, a impressão eletrohidrodinâmica (EHD) passou por um rápido desenvolvimento nos últimos anos. No entanto, na maioria dos processos de impressão EHD, a tensão é aplicada diretamente tanto ao bico quanto ao substrato, resultando na influência da altura de impressão no campo elétrico. Isso apresenta desafios para a impressão de estruturas tridimensionais de superfície curva. Este estudo apresenta uma investigação abrangente do processo de jato EHD, utilizando um novo método de carga de tensão que separa os eletrodos do bico e do substrato. Através de arranjos experimentais e simulações numéricas, esta pesquisa foi conduzida para examinar os efeitos da altura de impressão, tensão e diâmetro do eletrodo no comportamento de jato. Os resultados mostram que, em comparação com a forma tradicional do eletrodo, o novo método de carga de tensão aumentará a intensidade do campo elétrico da superfície líquida antes da ejeção em 37,1% e é mais favorável para a formação de cones de Taylor. Ele pode garantir que a flutuação de impressão seja inferior a 2,4% quando a altura de impressão varia entre 1,5-2,5 vezes o diâmetro do bico, o que é mais favorável para a impressão de estruturas em múltiplas camadas. A tensão limiar para ejeção é fornecida neste modelo. Quando o eletrodo é reduzido, a eficiência da utilização do campo elétrico será ainda mais aprimorada, mas a aceleração da velocidade do jato fará com que o tamanho das gotas aumente. Os achados destacam a capacidade do método de manter tamanhos de gotas consistentes e intensidades de campo elétrico em diferentes condições, melhorando assim a estabilidade e eficiência da impressão. As inovações do estudo oferecem insights valiosos para o avanço das tecnologias de impressão 3D em micro/nano, enfatizando o potencial para melhorar os processos de impressão EHD em aplicações de engenharia práticas.