TL-Trinity — трёхрежимная 3-в-1 система

TL-Trinity — электроформовочная установка прямого письма

TL-Trinity — многофункциональная платформа для формирования микро- и нановолокон, объединяющая три технологических режима: прямое письмо расплавом, ближнепольное электроформование растворов и классическое высоковольтное электроформование.

Установка применяется для исследований, разработки и производства материалов с контролируемой архитектурой. Оборудование позволяет формировать волокна и волоконные структуры на единой координатной платформе с ЧПУ, включая 2D, 2.5D и 3D-структуры, каркасные элементы, пленки, трубчатые изделия и структуры с заданной геометрией.

Назначение и технологические возможности

TL-Trinity рассчитана на задачи, где требуется управляемое построение волоконных структур по заданной траектории. В отличие от классических установок электроформования, система совмещает работу с растворами и расплавами полимеров, а также поддерживает прямое формирование структуры на плоских и криволинейных поверхностях.

• прямое письмо расплавом полимеров;
• ближнепольное электроформование растворов;
• классическое электроформование нановолокон;
• формирование 2D, 2.5D и 3D-структур;
• работа с прямыми и криволинейными траекториями;
• печать по плоским и криволинейным поверхностям;
• формирование пленок, каркасных структур и трубчатых изделий;
• послойное формирование структуры;
• импорт CAD и STL-файлов;
• автоматическое построение траекторий.

Конструкция установки

TL-Trinity построена на координатной платформе X-Y-Z и объединяет модули подачи материала, высоковольтного электроформования, нагрева, визуального контроля и программного управления. Такая компоновка позволяет работать с разными материалами, режимами нагрева и типами фильер в рамках одной системы.

• модуль прямого письма расплавом с несколькими типами нагревательных головок;
• модуль ближнепольного электроформования растворов;
• модуль высоковольтного электроформования;
• высоковольтные источники положительной и отрицательной полярности;
• шприцевые узлы и микропомпа для подачи растворов;
• система подачи давления воздухом или инертным газом;
• набор фильер: одинарные, коаксиальные и параллельные;
• плоский, нагреваемый и барабанный коллекторы;
• оправки различного диаметра для трубчатых структур;
• система визуального контроля струи;
• компьютер и программное обеспечение управления;
• лазерный датчик для работы по криволинейным поверхностям;
• многоканальная система нагрева;
• система управления давлением;
• система безопасности.

Принцип работы

Материал в виде раствора или расплава полимера подается в рабочую головку — шприц или фильеру. В зависимости от выбранного режима выполняется нагрев материала, подача раствора микропомпой или подача давления. При электроформовании на материал подается высокое напряжение, после чего формируется струя.

Струя вытягивается в волокно под действием электрического поля или за счет механического перемещения рабочей головки. Сформированное волокно осаждается на коллектор, подложку или формируемую поверхность. Перемещение платформы X-Y-Z обеспечивает построение заданной геометрии, включая прямые, криволинейные и послойные траектории.

Координатная система и управление

Координатная платформа TL-Trinity построена на жестком мраморном основании, что повышает стабильность системы при формировании точных волоконных структур. По осям X и Y используются линейные двигатели, по оси Z — серводвигатель.

Управление процессом выполняется через программное обеспечение. Оператор задает траекторию, скорость перемещения, параметры нагрева, давление, напряжение и другие технологические параметры. Поддерживается импорт CAD и STL-файлов, а также автоматическое построение траекторий.

Нагревательные головки

Для работы с расплавами TL-Trinity оснащается сменными нагревательными головками. Они отличаются температурным диапазоном, типом шприца или картриджа и областью применения.

Низкотемпературная головка

• диапазон нагрева: от комнатной температуры до 200 °C;
• поддержка высоковольтной подачи;
• использование стандартного стеклянного шприца 5 мл;
• совместимость с одноразовыми расходными материалами;
• комплект игл различных диаметров.

Среднетемпературная головка

• диапазон нагрева: от комнатной температуры до 300 °C;
• раздельные зоны нагрева иглы и цилиндра;
• использование промышленного шприца из нержавеющей стали 30 мл;
• комплект игл различных диаметров.

Высокотемпературная головка

• диапазон нагрева: от комнатной температуры до 400 °C;
• использование металлических или керамических картриджей 5 мл;
• многократное использование при исполнении из нержавеющей стали;
• упрощенная очистка;
• комплект игл различных диаметров.

Система подачи материала

TL-Trinity поддерживает подачу растворов и расплавов. Для растворов применяется микропомпа, для расплавов — нагреваемая рабочая головка с управлением температурой. Также предусмотрена система подачи давления с использованием воздуха или инертного газа.

Параметры подачи, давления, температуры и напряжения подбираются в зависимости от материала, вязкости, требуемого диаметра волокна, расстояния до коллектора и выбранной траектории формирования.

Фильеры и коллекторы

Установка поддерживает работу с различными фильерами, включая одинарные, коаксиальные и параллельные. Коаксиальные фильеры позволяют формировать структуры с внутренним и внешним каналом, а параллельные схемы применяются для композиционных материалов.

В зависимости от задачи могут использоваться плоские, нагреваемые и барабанные коллекторы, а также оправки различного диаметра для получения трубчатых структур. Нагреваемые коллекторы применяются для стабилизации процесса и управления морфологией материала.

Визуальный контроль процесса

TL-Trinity оснащается системой визуального контроля для онлайн-наблюдения струи. Оптическая система позволяет контролировать процесс формирования струи в реальном времени, наблюдать плавление материала и записывать процесс формирования волокна.

• регулируемое фокусное расстояние оптической системы;
• совместимость со всеми типами фильер;
• наблюдение струи в реальном времени;
• возможность записи процесса плавления и формирования волокна.

Работа по криволинейным поверхностям

Для печати по криволинейным поверхностям применяется лазерный датчик. Он используется для получения данных о поверхности и последующего формирования траектории движения. Это позволяет наносить волокна не только на плоские подложки, но и на поверхности сложной формы.

Система безопасности

В TL-Trinity предусмотрена комплексная система защиты оператора и оборудования. Она включает аварийную остановку, автоматическую защиту по напряжению и току, блокировку при открытии двери и многоточечную схему заземления.

• кнопка аварийной остановки в зоне быстрого доступа оператора;
• мгновенное отключение оборудования при аварийной остановке;
• автоматическое отключение при перенапряжении;
• автоматическое отключение при перегрузке по току;
• отключение высоковольтного питания при открытии корпуса;
• многоточечная схема заземления;
• заземление камеры;
• заземление источника питания;
• заземление насосов;
• заземление коллектора.

Примеры формируемых структур

TL-Trinity применяется для формирования волоконных структур с контролируемой архитектурой: сетчатых и каркасных элементов, трубчатых изделий, прямолинейных и криволинейных волоконных дорожек, многослойных структур, а также материалов с заданным шагом и ориентацией волокон.