嵌入式打印中浴液粘弹性驱动的低粘度墨水细丝铺展

传统直写式打印中沉积的墨水需要能够支撑自身重量和上层重量，且变形最小，以保持三维打印部件的结构完整性。这一限制将可用墨水的范围限制为高粘度材料。嵌入式打印通过将材料沉积在另一种提供外部支撑的流体浴中，使得使用更软的墨水成为可能，从而丰富了可打印的三维结构类型。然而，墨水与浴液之间的相互作用产生了一种独特的缺陷：在移动喷嘴后方，已分配的墨水发生铺展。通过打印由染色的水在Carbopol悬浮液浴中形成的水平细丝，我们证明铺展可归因于喷嘴相对运动在粘性浴中产生的压力场。由于压力梯度随浴液粘度增加而增加，而墨水粘度抵抗流动，因此对于低浓度Carbopol浴，较大的浴液-墨水粘度比导致更多的铺展。对于高浓度屈服应力流体浴，我们发现仅稳态粘度无法解释铺展，因为弹性应力变得与粘性应力相当，且分配墨水周围的浴液经历流化和再固化。通过使用简单的粘弹性模型参数化高浓度Carbopol悬浮液的瞬态流变学，我们提出只要屈服应力足够低以允许墨水稳定注入，墨水铺展会因弹性而加剧，但屈服应力可缓解铺展。这些结果有助于阐明嵌入式三维打印中浴液流变学与打印质量之间的联系。