[实用新型]一种生物3D打印机气动喷头的控制系统

说明书

本实用新型提供一种生物3D打印机气动喷头的控制系统。一种生物3D打印机气动喷头的控制系统，其中，包括气源和喷头，气源通过输气管路与喷头连接，输气管路上靠近喷头的一端设有电磁阀，电磁阀包括常开通道和常闭通道，常闭通道上连接有与外界相通的泄压支路，泄压支路上设有带开启压力的单向阀，气源和电磁阀之间的输气管路上设有调压阀。本实用新型的控制系统可以保证3D打印机的气动喷头由挤出状态切换为不挤出状态时，喷头的喷嘴无流涎现象；由不挤出状态恢复为挤出状态时，喷头内的气压可迅速响应并挤出材料。

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，更具体地，涉及一种生物3D打印机气动喷头的控制系统。

背景技术

3D打印技术是一种增材制造技术，3D打印机是一种依据特定格式的数字模型并利用各种原材料进行三维堆积成型的设备，所使用的材料有高分子线材和粒材、金属粉末、胶状生物材料和粉状无机材料等。根据成型原理不同，打印机的成型方式可分为熔融挤出成型、喷墨成型以及电纺丝成型等。

对于挤出式3D打印，其基本原理为依靠挤出式喷头为温敏材料提供特定的温度环境并依靠压力推动材料流动形成一定直径的细丝，通过层层累计获得需要的打印模型。高精度挤出式打印是3D打印发展的趋势之一，为了提高打印精度，方法之一是选用孔径更小的喷嘴以获得更小直径的细丝，另外，还要精确控制细丝在关键位置的启停，即要控制气压突变式的变化。常见的挤出式喷头一般无法实现气压的突变式控制，喷头腔内的残余压力无法及时释放，导致在不需要材料挤出时仍然在残余压力的带动下不断从喷嘴挤出。或者喷头腔内压力过低，导致需要材料及时挤出时，压力未达到所需要的挤出压力值。

实用新型内容

为克服上述现有技术中的至少一种缺陷，本实用新型提供一种生物3D打印机气动喷头的控制系统。该控制系统可以保证3D打印机的气动喷头由挤出状态切换为不挤出状态时，喷头的喷嘴无流涎现象；由不挤出状态恢复为挤出状态时，喷头内的气压可迅速响应并挤出材料。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种生物3D打印机气动喷头的控制系统，其中，包括气源和喷头，所述气源通过输气管路与所述喷头连接，具体地，所述喷头包括喷头腔和喷头腔前端的喷嘴，所述气源与所述喷头的喷头腔连接。优选的，所述气源为带气容的气泵或气瓶，这样可以保证气源向喷头内输送的气压更加稳定。所述输气管路上靠近所述喷头的一端设有电磁阀，所述电磁阀包括常开通道和常闭通道，所述常闭通道上连接有与外界相通的泄压支路，所述泄压支路上设有带开启压力的单向阀，所述输气管路上还设有调压阀。

本实用新型中，气体利用调压阀调节输出压力大小，调压阀调节后的压力输出刚好满足不同材料在所需温度下的挤出压力。调节后的气压通过电磁阀的常开通道进入喷头的喷头腔内并推挤喷头腔内的材料从喷嘴挤出，此时喷头处于挤丝打印状态，生物材料可以稳定连续不断的从喷嘴挤出。当需要打印暂停或程序设定材料不挤出时，喷头需要切换为不挤丝状态并严格保证喷嘴无多余材料流涎。当关闭电磁阀的常开通道时，由于喷头腔内保留的材料挤出压力无法及时释放且整个喷头腔只有喷嘴与外界保持相通，从而会造成材料继续挤出形成流涎。为了克服流涎现象，本实用新型可以在关闭电磁阀常开通道的同时打开电磁阀的常闭通道，使喷头腔通过泄压支路与外界相通，从而可以避免喷头腔内残余压力通过喷嘴继续挤出材料。