近期,机械与动力工程学院2023级本科生丁峥以第一作者身份在SCI一区TOP期刊《Journal of Manufacturing Processes》上发表题为“Acoustic wave controlled active suppression of satellite-droplet in piezoelectric inkjet printing”的学术论文,机械与动力工程学院为第一作者单位,李德格副教授为该生的指导老师和论文的第一通讯作者。
压电式按需喷墨打印是一种能实现材料精准沉积的增材制造技术,而卫星液滴的产生始终是制约该技术实现高分辨率打印的瓶颈之一。本文结合高速成像技术与数值模拟方法,阐明了液滴喷射全过程的声流耦合机理和卫星液滴演化的动力学过程。通过对喷头管道内声学特性与喷嘴处弯月面动力学的分析,本文提出了两种仅通过声波调控实现的卫星液滴主动抑制方案。其中,方案(一)通过主动衰减喷头管道内的声压强度,从而降低弯月面运动的激励强度,最终促进卫星液滴与主液滴融合,实现卫星液滴的抑制;方案(二)通过次级正压力波在液线断裂形成卫星液滴前对其进行主动回吸,从根源上避免卫星液滴的产生。实验验证结果表明,两种方案均无需施加外场或改变墨水特性,在不同材料与环境条件下均可实现卫星液滴的有效抑制,获得轮廓清晰、一致性高的液滴阵列。本文为高精度液滴生成技术提供了一种通用的声学优化方法,有望显著提升喷墨增材制造技术的打印精度与工作可靠性。
近年来,学院持续深化本科生创新培养,依托资深导师带队,联动校企项目,积极引导学生立足产业需求攻克技术难题,培养科研实践能力,提升专业素质。
作者:李德格(机械与动力工程学院);审核:王康