生物3d打印裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種生物3D打印裝置，包括打印平臺、三軸運動機構、擠絲機構、噴頭和保溫機構，三軸運動機構和打印平臺分別安裝在打印裝置的底盤上，擠絲機構和三軸運動機構相連，噴頭安裝在擠絲機構上，并且噴頭朝下指向打印平臺，保溫機構設在打印平臺上。本實用新型噴頭拆裝方便，根據不同打印材料可選擇安裝不同的噴頭，打印平臺具有保溫功能，既可加熱也可制冷，滿足高溫材料和低溫材料的打印要求，可定位裝配生物材料或活細胞，制造人工植入支架、組織器官和醫療輔具等生物醫學產品，使用靈活，使用范圍廣泛。
【專利說明】生物3D打印裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種打印設備，尤其涉及生物3D打印裝置。
【背景技術】
[0002]3D打印技術是一由數字化模型直接驅動的快速制造任意復雜形狀三維物理實體的快速成型技術，其基本原理均采用“分層制造、逐層疊加”的制造思想。它能夠借助計算機、激光、精密傳動和數控等現代手段，將計算機輔助設計和計算機輔助制造集成于一體，根據在計算機上構造的三維模型，能在很短時間內直接制造出產品樣品，無須傳統的機械加工機床和模具，具有成本低、周期短、修改簡單、尺寸穩定等諸多優點。但目前的3D打印機，受結構和材料的限制，一般都只能打印金屬或合金材料，基本上用在機械加工制造領域，無法實現生物材料的打印，使用范圍存在局限性。
【發明內容】
[0003]本實用新型主要解決原有3D打印機一般都只能打印金屬或合金材料，基本上用在機械加工制造領域，無法實現生物材料的打印，使用范圍存在局限性的技術問題；提供一種生物3D打印裝置，其能打印生物材料，根據不同打印需要可更換不同噴頭，使用靈活，使用范圍廣泛。
[0004]本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:本實用新型包括打印平臺、三軸運動機構、擠絲機構、噴頭和保溫機構，三軸運動機構和打印平臺分別安裝在打印裝置的底盤上，擠絲機構和三軸運動機構相連，所述的噴頭安裝在所述的擠絲機構上，并且噴頭朝下指向所述的打印平臺，保溫機構設在所述的打印平臺上。三軸運動機構能帶動噴頭作X向、Y向和Z向三個方向的移動，通過擠絲機構能擠壓噴頭內的生物材料使生物材料從噴頭內順利噴到打印平臺上從而按要求完成打印任務。保溫機構對打印平臺及打印到打印平臺上的生物材料起到保溫作用，根據所打印的生物材料的需要可加熱也可制冷，最低溫度可達0°c。本實用新型可打印多種生物材料，如:羥磷灰石、鈦、磷酸三鈣碳等用于骨骼再生的材料，聚已酸內酯、聚乳酸、乳酸-羥基乙酸共聚物等用于藥物控釋的材料，瓊脂、聚氨基葡萄糖、藻朊酸鹽、白明膠、骨膠原、纖維素等用于軟組織生物結構及器官打印的材料，聚氨基甲酸乙酯、硅酮等用于概念模型的材料。本實用新型可定位裝配生物材料或活細胞，制造人工植入支架、組織器官和醫療輔具等生物醫學產品，使用靈活，使用范圍廣泛。
[0005]作為優選，所述的擠絲機構包括安裝架、設于安裝架上的受電機控制的推塊及和推塊通過連桿相連的活塞，所述的噴頭安裝在安裝架的下部，所述的活塞設于所述的噴頭中。電機正轉或反轉，帶動推塊上升或下降,推塊通過連桿帶動活塞上升或下降，活塞下降時，擠壓加裝在噴頭中的生物材料，使生物材料隨著噴頭的移動從噴頭中流出并噴到打印平臺上,從而完成生物材料的3D打印。
[0006]作為優選，所述的噴頭為高溫噴頭或低溫噴頭。噴頭可拆卸式地安裝在擠絲機構上，如采用卡接結構或通過螺釘固定連接。根據不同的生物材料可選擇使用高溫噴頭或低溫噴頭，再通過溫控系統保持噴頭維持在設定溫度。高溫噴頭可采用加熱棒進行加熱，低溫噴頭可采用在其外圍設置通有冷卻液的流道實現制冷。高溫噴頭打印溫度在60?260°C，低溫噴頭打印溫度在O?60°C。滿足不同生物材料的需要，使用靈活，使用范圍廣泛。
[0007]作為優選，所述的保溫機構包括換熱盤管，所述的打印平臺的四周設有圍板，左側、右側和后側的圍板及打印平臺的背面均設有換熱盤管，換熱盤管中有熱流體或冷卻液，換熱盤管和換熱器相連。打印高溫材料時，換熱盤管中為熱流體，對打印平臺進行加熱；打印低溫材料時，換熱盤管中為冷卻液，對打印平臺進行制冷。當然，也可通過紅外線、激光或微波等對打印平臺進行加熱。
[0008]作為優選，所述的打印平臺前側的圍板是塊透明板。通過透明板，可看清生物材料的打印路線及層疊過程。
[0009]作為優選，所述的三軸運動機構包括Y向運動機構、X向運動機構和Z向運動機構，Y向運動機構設在打印裝置的底盤的左側和右側，Y向運動機構上安裝有一垂直設置的平臺，X向運動機構設在平臺頂部，X向運動機構上安裝有一支撐塊，所述的Z向運動機構設在所述的支撐塊上，所述的擠絲機構安裝在Z向運動機構上。Y向運動機構、X向運動機構和Z向運動機構可采用導軌絲杠實現。垂直設置的平臺作Y向移動，支撐板作X向移動，擠絲機構作Z向移動，從而帶動噴頭完成三軸運動。結構簡單，可靠性高。
[0010]本實用新型的有益效果是:噴頭拆裝方便，根據不同打印材料可選擇安裝不同的噴頭，打印平臺具有保溫功能，既可加熱也可制冷，滿足高溫材料和低溫材料的打印要求，可定位裝配生物材料或活細胞，制造人工植入支架、組織器官和醫療輔具等生物醫學產品，使用靈活，使用范圍廣泛。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的一種立體結構示意圖。
[0012]圖2是本實用新型中打印平臺及圍板的一種立體結構示意圖。
[0013]圖3是本實用新型中圍板的一種主視結構示意圖。
[0014]圖4是本實用新型中擠絲機構的一種主視結構示意圖。
[0015]圖中1.打印平臺，2.擠絲機構，3.噴頭，4.安裝架，5.電機，6.推塊，7.連桿，8.換熱盤管，9.透明板，10.Y向導軌，11.X向導軌，12.Z向導軌，13.底盤，14.平臺，15.支撐塊，
16.圍板。
【具體實施方式】
[0016]下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。
[0017]實施例:本實施例的生物3D打印裝置，如圖1所示，包括打印平臺1、三軸運動機構、擠絲機構2、噴頭3和保溫機構。三軸運動機構和打印平臺I分別安裝在打印裝置的底盤13上，三軸運動機構包括Y向運動機構10、X向運動機構11和Z向運動機構12，Y向運動機構安裝在打印裝置的底盤13的左側和右側，Y向運動機構10上安裝有一垂直設置的平臺14，X向運動機構11安裝在平臺14頂部，X向運動機構11上安裝有一支撐塊15，Z向運動機構12安裝在支撐塊15上，擠絲機構2安裝在Z向運動機構12上。如圖4所示，擠絲機構2包括安裝架4、安裝于安裝架4上的受電機5控制的推塊6及和推塊6通過連桿7相連的活塞，安裝架4安裝在Z向運動機構12上，噴頭3安裝在安裝架4的下部，活塞安裝在噴頭3中，噴頭3朝下指向打印平臺I。噴頭3采用可拆卸式結構，根據打印材料的需要可選擇使用高溫噴頭或低溫噴頭，高溫噴頭靠加熱棒進行加熱，低溫噴頭通過外圍設置通有冷卻液的流道實現制冷。高溫噴頭打印溫度在60?260°C，低溫噴頭打印溫度在O?60°C，保溫機構安裝在打印平臺I上，如圖2、圖3所示，保溫機構包括換熱盤管8，打印平臺I的四周各有一塊圍板16，前側的圍板是塊透明板9，左側、右側和后側的圍板及打印平臺的背面均安裝有換熱盤管8，換熱盤管8中流有換熱載體，需要加熱時，換熱盤管中是熱流體，需要制冷時，換熱盤管中是冷卻液，換熱盤管8的進口、出口分別和換熱器相連。
[0018]打印低溫生物材料時，采用低溫噴頭，低溫噴頭及打印平臺的圍板中通以一定溫度的冷卻液，從而保證打印溫度；打印高溫生物材料時，采用高溫噴頭，高溫噴頭單獨加熱，打印平臺的圍板中通以一定溫度的熱流體，從而保證打印溫度。
[0019]本實用新型能打印的生物材料種類多，如:羥磷灰石、鈦、磷酸三鈣碳等用于骨骼再生的材料，聚已酸內酯、聚乳酸、乳酸-羥基乙酸共聚物等用于藥物控釋的材料，瓊脂、聚氨基葡萄糖、藻朊酸鹽、白明膠、骨膠原、纖維素等用于軟組織生物結構及器官打印的材料，聚氨基甲酸乙酯、硅酮等用于概念模型的材料。本實用新型具有快速、準確、個性化及擅長制造復雜形狀的特性，可以針對患者特定的解剖構造、生理功能和治療需求，以計算機三維模型為基礎，通過軟件分層離散和數控成型的方法，在噴頭內定位裝配生物材料或活細胞，通過打印制造出人工植入支架、組織器官和醫療輔具等生物醫學產品，從而為開發突破性的醫學治療手段提供新的技術可能。本實用新型操作方便，使用靈活，使用范圍廣，對細胞損傷率低，打印精度高。
【權利要求】
1.一種生物3D打印裝置，其特征在于包括打印平臺(I )、三軸運動機構、擠絲機構(2)、噴頭(3)和保溫機構，三軸運動機構和打印平臺(I)分別安裝在打印裝置的底盤(13)上，擠絲機構(2)和三軸運動機構相連，所述的噴頭(3)安裝在所述的擠絲機構(2)上，并且噴頭(3)朝下指向所述的打印平臺(1)，保溫機構設在所述的打印平臺(I)上。
2.根據權利要求1所述的生物3D打印裝置，其特征在于所述的擠絲機構(2)包括安裝架(4)、設于安裝架(4)上的受電機(5)控制的推塊(6)及和推塊(6)通過連桿(7)相連的活塞，所述的噴頭(3)安裝在安裝架(4)的下部，所述的活塞設于所述的噴頭(3)中。
3.根據權利要求1所述的生物3D打印裝置，其特征在于所述的噴頭(3)為高溫噴頭或低溫嗔頭。
4.根據權利要求1或2或3所述的生物3D打印裝置，其特征在于所述的保溫機構包括換熱盤管(8)，所述的打印平臺(I)的四周設有圍板(16)，左側、右側和后側的圍板及打印平臺的背面均設有所述的換熱盤管(8)，換熱盤管(8)中有熱流體或冷卻液，換熱盤管(8)和換熱器相連。
5.根據權利要求4所述的生物3D打印裝置，其特征在于所述的打印平臺(I)前側的圍板是塊透明板(9)。
6.根據權利要求1或2或3所述的生物3D打印裝置，其特征在于所述的三軸運動機構包括Y向運動機構(10)、X向運動機構(11)和Z向運動機構(12)，Y向運動機構(10)設在打印裝置的底盤(13)的左側和右側，Y向運動機構(10)上安裝有一垂直設置的平臺(14)，X向運動機構(11)設在平臺(14)頂部，X向運動機構(11)上安裝有一支撐塊(15)，所述的Z向運動機構(12)設在所述的支撐塊(15)上，所述的擠絲機構(2)安裝在Z向運動機構(12)上。
【文檔編號】B22F3/20GK203665949SQ201320802256
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月6日 優先權日:2013年12月6日
【發明者】項偉燦, 曾健懷, 楊敏, 陳建偉, 徐銘恩, 趙曉波 申請人:杭州捷諾飛生物科技有限公司