[发明专利]一种生物3D打印装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种打印设备，尤其涉及一种生物3D打印装置。 

背景技术

3D打印技术是一由数字化模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维物理实体的快速成型技术，其基本原理均采用“分层制造、逐层叠加”的制造思想。它能够借助计算机、激光、精密传动和数控等现代手段，将计算机辅助设计和计算机辅助制造集成于一体，根据在计算机上构造的三维模型，能在很短时间内直接制造出产品样品，无须传统的机械加工机床和模具，具有成本低、周期短、修改简单、尺寸稳定等诸多优点。但目前的3D打印机，受结构和材料的限制，一般都只能打印金属或合金材料，基本上用在机械加工制造领域，无法实现生物材料的打印，使用范围存在局限性。 

发明内容

本发明主要解决原有3D打印机一般都只能打印金属或合金材料，基本上用在机械加工制造领域，无法实现生物材料的打印，使用范围存在局限性的技术问题；提供一种生物3D打印装置，其能打印生物材料，根据不同打印需要可更换不同喷头，使用灵活，使用范围广泛。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括打印平台、三轴运动机构、挤丝机构、喷头和保温机构，三轴运动机构和打印平台分别安装在打印装置的底盘上，挤丝机构和三轴运动机构相连，所述的喷头安装在所述的挤丝机构上，并且喷头朝下指向所述的打印平台，保温机构设在所述的打印平台上。三轴运动机构能带动喷头作X向、Y向和Z向三个方向的移动，通过挤丝机构能挤压喷头内的生物材料使生物材料从喷头内顺利喷到打印平台上从而按要求完成打印任务。保温机构对打印平台及打印到打印平台上的生物材料起到保温作用，根据所打印的生物材料的需要可加热也可制冷，最低温度可达0℃。本发明可打印多种生物材料，如：羟磷灰石、钛、磷酸三钙碳等用于骨骼再生的材料，聚已酸内酯、聚乳酸、乳酸-羟基乙酸共聚物等用于药物控释的材料，琼脂、聚氨基葡萄糖、藻朊酸盐、白明胶、骨胶原、纤维素等用于软组织生物结构及器官打印的材料，聚氨基甲酸乙酯、硅酮等用于概念模型的材料。本发明可定位装配生物材料或活细胞，制造人工植入支架、组织器官和医疗辅具等生物医学产品，使用灵活，使用范围广泛。

作为优选，所述的挤丝机构包括安装架、设于安装架上的受电机控制的推块及和推块通过连杆相连的活塞，所述的喷头安装在安装架的下部，所述的活塞设于所述的喷头中。电机正转或反转，带动推块上升或下降，推块通过连杆带动活塞上升或下降，活塞下降时，挤压加装在喷头中的生物材料，使生物材料随着喷头的移动从喷头中流出并喷到打印平台上，从而完成生物材料的3D打印。 

作为优选，所述的喷头为高温喷头或低温喷头。喷头可拆卸式地安装在挤丝机构上，如采用卡接结构或通过螺钉固定连接。根据不同的生物材料可选择使用高温喷头或低温喷头，再通过温控系统保持喷头维持在设定温度。高温喷头可采用加热棒进行加热，低温喷头可采用在其外围设置通有冷却液的流道实现制冷。高温喷头打印温度在60～260℃，低温喷头打印温度在0～60℃。满足不同生物材料的需要，使用灵活，使用范围广泛。

作为优选，所述的保温机构包括换热盘管，所述的打印平台的四周设有围板，左侧、右侧和后侧的围板及打印平台的背面均设有换热盘管，换热盘管中有热流体或冷却液，换热盘管和换热器相连。打印高温材料时，换热盘管中为热流体，对打印平台进行加热；打印低温材料时，换热盘管中为冷却液，对打印平台进行制冷。当然，也可通过红外线、激光或微波等对打印平台进行加热。

作为优选，所述的打印平台前侧的围板是块透明板。通过透明板，可看清生物材料的打印路线及层叠过程。

作为优选，所述的三轴运动机构包括Y向运动机构、X向运动机构和Z向运动机构，Y向运动机构设在打印装置的底盘的左侧和右侧，Y向运动机构上安装有一垂直设置的平台，X向运动机构设在平台顶部，X向运动机构上安装有一支撑块，所述的Z向运动机构设在所述的支撑块上，所述的挤丝机构安装在Z向运动机构上。Y向运动机构、X向运动机构和Z向运动机构可采用导轨丝杠实现。垂直设置的平台作Y向移动，支撑板作X向移动，挤丝机构作Z向移动，从而带动喷头完成三轴运动。结构简单，可靠性高。

本发明的有益效果是：喷头拆装方便，根据不同打印材料可选择安装不同的喷头，打印平台具有保温功能，既可加热也可制冷，满足高温材料和低温材料的打印要求，可定位装配生物材料或活细胞，制造人工植入支架、组织器官和医疗辅具等生物医学产品，使用灵活，使用范围广泛。

附图说明

图1是本发明的一种立体结构示意图。