[发明专利]用于生物陶瓷无丝3D打印的雾化加湿系统和3D打印系统

说明书

为解决无丝3D打印技术的生物陶瓷浆料在打印过程中易出现模型表面龟裂的问题，本发明提供了一种用于生物陶瓷无丝3D打印的雾化加湿系统和3D打印系统，雾化加湿系统包括自动雾化加湿控制器、湿度传感器、净化气源、超声波驱动器、储水罐和导向管；湿度传感器设置在3D打印腔室内；储水罐包括可拆卸连接的罐盖和罐体；罐体底部安装有超声雾化振子；罐盖上方可拆卸地设置有与罐体连通的导向管，导向管端部可拆卸地设置有雾化喷头；超声波驱动器用于驱动超声雾化振子工作；净化气源通过进气管道与储水罐的罐体连通；进气管道上设置有电磁阀；自动雾化加湿控制器与电磁阀、超声波驱动器以及湿度传感器均相连；储水罐、导向管、雾化喷头用不锈钢材料制成。

技术领域

本发明属于生物陶瓷3D打印技术领域，涉及一种用于生物陶瓷无丝3D打印的雾化加湿系统和3D打印系统。

背景技术

生物陶瓷因具有良好的生物相溶性，可作为骨缺损修复材料植入人体内，在诱导人体骨组织生长的同时，生物陶瓷能够降解或以物质交换的方式排出体外，因此生物陶瓷在骨科方面有广泛的应用。随着当前3D打印技术的发展，通过3D打印机可将生物陶瓷打印成各种形状的多孔立体结构，并能够按照病人的骨缺损形状进行定制化制作，可满足不同病人的需求。

在目前的生物陶瓷3D打印领域，有光固化和无丝打印两种技术类型，其中主要以光固化3D打印技术为主。

光固化打印首先通过在陶瓷材料中加入树脂、光引发剂、分散剂等物质形成具有光敏特性的陶瓷浆料，然后在3D打印过程中利用紫外光对生物陶瓷材料进行逐层光照、固化而形成三维立体结构。然而，光固化打印中必须加入的树脂、光引发剂、分散剂等材料不具有生物相溶性，无法满足生物医疗的安全性要求，不能植入人体内。

无丝3D打印技术对生物陶瓷中加入的辅助材料要求较少，可以选用具有生物相溶性的PVA等材料，能够满足生物医疗的安全性要求。

但是，目前采用无丝3D打印技术的生物陶瓷浆料在打印过程中，经常会出现模型表面龟裂的现象，在后期的模型处理中龟裂处容易破损。

发明内容

为了解决无丝3D打印技术的生物陶瓷浆料在打印过程中易出现模型表面龟裂的技术问题，本发明提供了一种用于生物陶瓷无丝3D打印的雾化加湿系统和3D打印系统。

本发明的发明构思：

经过大量试验和反复验证，排除了生物陶瓷和PVA材料本身的收缩、浆料驱动气压在压力释放时造成的胀裂等原因，最终确定为模型表面的水分蒸发后导致龟裂。在北方地区，冬季较干燥，夏季相对湿润一些，经过对比冬季和夏季测试结果、试验环境，也进一步佐证了环境湿度与生物陶瓷打印的龟裂现象有直接影响。经大量试验验证，发现将3D打印腔室内的相对湿度控制在75％～85％范围内，生物陶瓷打印的成型效果最佳。

由于植入人体的生物陶瓷在生产加工环节对环境要求非常严格，需要在洁净度等级为百级净化车间中开展，每次使用前都需要对所有设备进行消毒、杀菌处理，并且设备本身不得对百级净化车间造成污染，需要满足百级环境的要求。而传统加湿器设备中含有风扇，其发尘量较大，无法满足净化车间的要求，并且其内部结构封闭或存在难以清理、消毒的死角，无法做到全面清理、消毒处理；医用加湿器多是保证雾化加湿通道的洁净度，但设备本体对环境洁净度的影响却无法避免。

基于以上发明构思，为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于生物陶瓷无丝3D打印的雾化加湿系统，其特殊之处在于：包括自动雾化加湿控制器、湿度传感器、净化气源、超声波驱动器、储水罐和导向管；

湿度传感器设置在3D打印腔室内，用于采集3D打印腔室内的湿度；

储水罐包括可拆卸连接的罐盖和罐体；罐体底部开孔，在开孔处安装有超声雾化振子；罐盖上方可拆卸地设置有与罐体相连通的导向管，导向管的端部可拆卸地设置有雾化喷头；