本發(fā)明涉及膜過(guò)濾器的制造，具體為3D打印技術(shù)制造一種微型膜過(guò)濾器。

背景技術(shù)：

以超濾杯為代表的微型膜過(guò)濾器主要包括杯體，濾杯底座，膜片底座，在使用時(shí)在膜片底座上放置一濾膜，通過(guò)加壓或者抽真空即可對(duì)被過(guò)濾的物料進(jìn)行分離，得到濾液和上存液。超濾杯的應(yīng)用廣泛，可應(yīng)用到生物制藥、抗生素、中藥提純、血液制品、植物提純、食品、茶飲料、茶多酚以及實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下靜態(tài)膜通量及膜截留率等領(lǐng)域。

目前超濾杯的制造往往同時(shí)用到尼龍，聚砜，乙縮醛，聚乙烯，陽(yáng)極化鋁等多種材料，不同的部分采用不同的制造工藝和方式，整體較為復(fù)雜且由于超濾杯的精密性等原因?qū)е律a(chǎn)成本較高且產(chǎn)品尺寸種類有限。

3D打?。?D printing，又稱三維打印）是一種快速成形技術(shù)，它以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式構(gòu)造物體。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。

工業(yè)級(jí)光敏樹脂3D打印機(jī)目前的精度已經(jīng)達(dá)到0.1mm甚至更高，可以滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，光敏樹脂材料對(duì)化學(xué)試劑的耐腐蝕性能良好，采有3D打印方式制造微型膜過(guò)濾器可以有效降低生產(chǎn)成本，減少用材種類提高生產(chǎn)速率并快速開(kāi)發(fā)出各種適應(yīng)用戶尺寸需求的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化快速定制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了提出一種不同于傳統(tǒng)加工方式以生產(chǎn)微型膜過(guò)濾器的方法，使用光敏樹脂3D打印機(jī)，選用光敏樹脂材料根據(jù)前期建模完成的數(shù)字文件來(lái)制造，并經(jīng)后期去除支撐以保證表面的光滑。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下。

一種3D打印的微型膜過(guò)濾器，其特征在于，包括杯體，帶孔篩板，膜片底座，濾杯底座，帶孔濾板，杯體封蓋，封蓋連接螺母，整體支架，膜片；其中杯體，帶孔篩板，膜片底座，濾杯底座，帶孔濾板，杯體封蓋，封蓋連接螺母，整體支架均采用3D打印方式制造；

在杯體的頂部開(kāi)有進(jìn)水口，中部有卡口，帶孔篩板置于卡口上，卡口下方放置膜片底座，杯體和膜片底座上部邊緣的連接處采用硅膠O墊圈密封，在連接處的上方開(kāi)有環(huán)形凹槽增加密封性，杯體底部開(kāi)有內(nèi)螺紋；

在杯體的上部有杯體封蓋，杯體封蓋內(nèi)開(kāi)環(huán)形凹槽，并內(nèi)置硅膠O型圈密封，封蓋內(nèi)部有矩形橫梁以防止杯體和杯體封蓋連接過(guò)深，杯體封蓋側(cè)面開(kāi)有帶外螺紋的通道以接入外導(dǎo)管；

封蓋連接螺母有內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋與外螺紋連接，并內(nèi)置硅膠O型圈密封，封蓋連接螺母的內(nèi)部開(kāi)有孔以通入外導(dǎo)管；外導(dǎo)管連接加壓液體，并依次經(jīng)孔和通道把加壓液體通入進(jìn)水口；

在膜片底座3的上部側(cè)面有向外突起，用于和杯體側(cè)面的卡槽卡合固定；膜片底座的內(nèi)部為錐形，錐形頂部設(shè)有下沉臺(tái)階以放置帶孔濾板，帶孔濾板上放置膜片；錐體斜面匯聚濾液到錐體底部出水口排出，底部有向下突起用以和濾杯底座卡合；

在濾杯底座上開(kāi)有外螺紋，與杯體下部的內(nèi)螺紋配合連接；濾杯底座中心為空心圓，空心圓直徑與膜片底座的向下突起直徑相配合；

裝配好的微型膜過(guò)濾器內(nèi)置于整體支架中，以防水壓過(guò)大時(shí)杯體和杯體封蓋之間脫離。

本發(fā)明所述帶孔篩板上放置小磁子，磁子直徑大于篩孔直徑。

本發(fā)明所述所述帶孔濾板，膜片，膜片底座和杯體的環(huán)形凹槽之間以采用硅膠O型圈壓合密封。

本發(fā)明所述帶孔篩板上均勻開(kāi)有5個(gè)直徑 8mm的圓孔。

本發(fā)明所述帶孔濾板上均勻開(kāi)有40個(gè)直徑2mm的圓孔。

本發(fā)明所述杯體封蓋的通道和封蓋連接螺母之間采用硅膠O型圈壓合密封。

本發(fā)明所述3D打印采用光敏樹脂3D打印機(jī)。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種3D打印的微型膜過(guò)濾器的制備工藝，包括以下步驟：

步驟S1：使用3ds Max和Solidworks等建模軟件在計(jì)算機(jī)上繪制需要的膜過(guò)濾器的三維數(shù)字模型，并導(dǎo)入RPDate軟件進(jìn)行打印前處理，確定好造型方向及方位布置，分層厚度0.1mm；

步驟S2：輸入到光敏樹脂3D打印機(jī)中進(jìn)行打印，設(shè)置激光掃描速度為5500mm/s，光斑補(bǔ)償直徑為0.14mm，使用透明光敏樹脂材料；

步驟S3：打印結(jié)束后再通過(guò)：清洗→去除支撐→水砂紙打磨→后固化約15分鐘→光油處理，從而保證其整體透明和表面光滑，進(jìn)而保證其良好的密封性和透明度。

有益效果：本發(fā)明的杯體，帶孔篩板，膜片底座，濾杯底座，帶孔濾板，杯體封蓋，封蓋連接螺母，整體支架均采用3D打印技術(shù)制造，降低微型膜過(guò)濾器的生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)時(shí)間，簡(jiǎn)化制備工序，減少用材種類，適于批量生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，可實(shí)現(xiàn)個(gè)性化快速定制，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為一種3D打印的微型膜過(guò)濾器整體結(jié)構(gòu)示意圖；其中：1杯體，2帶孔篩板，3膜片底座，4濾杯底座，5帶孔濾板，6杯體封蓋，7封蓋連接螺母，8整體支架，9膜片。

圖2為杯體結(jié)構(gòu)的左視圖；其中：1-1為進(jìn)水口，1-2為杯體1和膜片底座3上部的連接處，1-3為卡槽，1-4為環(huán)形凹槽，1-5為內(nèi)螺紋，1-6為卡口。

圖3為膜片底座結(jié)構(gòu)的主視圖；3-1為下沉臺(tái)階，3-2為出水口，3-3為向外突起，3-4為錐體斜面，3-5為底部向下突起。

圖4為濾杯底座結(jié)構(gòu)的俯視圖；4-1外螺紋，4-2空心圓。

圖5為帶孔篩板結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖6為帶孔濾板結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖7為杯體頂部封蓋的主視圖；6-1環(huán)形凹槽，6-2矩形橫梁，6-3通道，6-4外螺紋。

圖8為封蓋連接螺母的主視圖；7-1內(nèi)螺紋，7-2孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步地解釋。下列實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，但并不用來(lái)限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。

一種3D打印的微型膜過(guò)濾器，包括杯體1，帶孔篩板2，膜片底座3，濾杯底座4，帶孔濾板5，杯體封蓋6，封蓋連接螺母7，整體支架8，膜片9，導(dǎo)管和多只硅膠O型圈，其中杯體1，帶孔篩板2，膜片底座3，濾杯底座4，帶孔濾板5，杯體封蓋6，封蓋連接螺母7，整體支架8，均采用3D打印方式制造。

在杯體1的頂部開(kāi)有進(jìn)水口1-1，中部有卡口1-6，帶孔篩板2置于卡口1-6上，卡口1-6下方放置膜片底座3，杯體1和膜片底座3上部邊緣的連接處1-2 采用硅膠O墊圈密封，在連接處1-2的上方開(kāi)有環(huán)形凹槽1-4增加密封性；膜片底座3和杯體1的環(huán)形凹槽1-4之間以采用硅膠O型圈壓合密封；杯體1下部開(kāi)有內(nèi)螺紋1-5。

在杯體1的上部有杯體封蓋6，杯體封蓋6內(nèi)開(kāi)環(huán)形凹槽6-1并內(nèi)置硅膠O型圈密封，封蓋內(nèi)部有矩形橫梁6-2以防止杯體1和杯體封蓋連接過(guò)深，杯體封蓋6側(cè)面開(kāi)有帶外螺紋6-4的通道6-3以接入外導(dǎo)管。

封蓋連接螺母7有內(nèi)螺紋7-1，內(nèi)螺紋7-1與外螺紋6-4連接，并內(nèi)置硅膠O型圈密封，封蓋連接螺母7的內(nèi)部開(kāi)有孔7-2以通入外導(dǎo)管；外導(dǎo)管連接加壓液體，并依次經(jīng)孔7-2和通道6-3把加壓液體通入進(jìn)水口1-1，通道6-3和封蓋連接螺母7之間采用硅膠O型圈壓合密封。

在膜片底座3的上部側(cè)面有向外突起3-3，用于和杯體1側(cè)面的卡槽1-3卡合固定；膜片底座3的內(nèi)部為錐形，錐形頂部設(shè)有下沉臺(tái)階3-1 以放置帶孔濾板5，帶孔濾板5上放置膜片9。錐體斜面3-4匯聚濾液到錐體底部出水口3-2 排出，底部有向下突起3-5用以和濾杯底座4卡合。

在濾杯底座4上開(kāi)有外螺紋4-1，與杯體1下部的內(nèi)螺紋1-5配合連接；濾杯底座4中心為空心圓4-2，空心圓4-2直徑與膜片底座3的向下突起3-5直徑相配合。

裝配好的微型膜過(guò)濾器內(nèi)置于整體支架8中，以防水壓過(guò)大時(shí)杯體1和杯體封蓋6之間脫離。

帶孔篩板2上均勻開(kāi)有5個(gè)直徑8mm的圓孔，帶孔篩板2上放置小磁子，磁子直徑大于篩孔直徑。

3D打印的微型膜過(guò)濾器工作過(guò)程如下：

在使用微型膜過(guò)濾器的時(shí)候，先把帶孔濾板5放置在膜片底座3上，用酒精溶液沖洗帶孔濾板5后，使用鑷子將待測(cè)膜片9放置于帶孔濾板5上，然后在膜片9上放置一個(gè)硅膠O型圈。將膜片底座3放置于杯體1和濾杯底座4之間，同時(shí)擰緊杯體1和濾杯底座4之間的螺紋，并在膜片底座3上接上導(dǎo)管。完成上步之后，將一個(gè)硅膠O型圈置于杯體封蓋6內(nèi)的環(huán)形凹槽6-1內(nèi)，并將杯體封蓋6和杯體1之間壓緊。將外導(dǎo)管依次經(jīng)孔7-2和通道6-3插入杯體1，并擰緊杯體封蓋6和封蓋連接螺母7之間的螺紋。將帶孔篩板2置于卡口1-6上，同時(shí)放置1顆小磁子在帶孔篩板2上，接著把上述裝置整體置于整體支架8內(nèi)，整體支架8放置于磁力攪拌器上，并設(shè)置參數(shù)。接著打開(kāi)鋼瓶，設(shè)定一定的壓力，使得加壓液體依次經(jīng)孔7-2和通道6-3通入進(jìn)水口1-1中，把從膜片底座上的導(dǎo)管流出的水接在燒杯中，同時(shí)做好計(jì)時(shí)工作和后期的數(shù)據(jù)處理工作。

本發(fā)明一種3D打印的微型膜過(guò)濾器的制備工藝，包括以下步驟：

步驟S1 、使用3ds Max和Solidworks等建模軟件在計(jì)算機(jī)上繪制需要的膜過(guò)濾器的三維數(shù)字模型，并導(dǎo)入RPDate軟件進(jìn)行打印前處理，確定好造型方向及方位布置，分層厚度0.1mm；

步驟S2 、輸入到光敏樹脂3D打印機(jī)中進(jìn)行打印，設(shè)置激光掃描速度為5500mm/s，光斑補(bǔ)償直徑為0.14mm，使用透明光敏樹脂材料。

步驟S3、打印結(jié)束后再通過(guò)：清洗→去除支撐→水砂紙打磨→后固化約15分鐘→光油處理，從而保證其整體透明和表面光滑，進(jìn)而保證其良好的密封性和透明度。

清洗是指用酒精溶液清洗掉殘留在樹脂原型上的液態(tài)樹脂，去除支撐是指去掉因加工工藝需要而生成的輔助支撐，水砂紙打磨是指用水砂紙打磨原型件表面以提高表面粗糙度和尺寸精度，后固化是指將樹脂原型放到后固化箱中進(jìn)行紫外光照射，以便進(jìn)一步提高原型強(qiáng)度，光油處理是為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品的透明度。