[实用新型]一种具有循环风道结构的3D打印机成型室

说明书

本实用新型提供一种具有循环风道结构的3D打印机成型室。一种具有循环风道结构的3D打印机成型室，其中，包括外壳和设在外壳内的内胆，外壳和内胆侧壁之间设有循环风道结构，循环风道结构包括风机和冷凝区，以及设在内胆顶部与外壳之间的洁净风室，风机的进风口与内胆内部连通，出风口与所述冷凝区导通，冷凝区顶部与洁净风室导通，洁净风室的底部设有与内胆内部相通的风室出风口，冷凝区的底部设有冷凝水出口。本实用新型将温度控制系统和洁净度控制系统集成为一个统一的整体，消除二者共存时可能产生的相互干扰问题的同时还解决了打印成型室容易出现冷凝水的问题。

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，更具体地，涉及一种具有循环风道结构的3D打印机成型室。

背景技术

生物3D打印所涉及到的一些生物材料特别是水凝胶类材料，在打印固化成型时容易出现问题，表现为坍塌和断层现象。一方面，出现上述问题多由于温敏类水凝胶材料本身温敏固化不可突变的特性造成的，另一方面，所使用的3D打印设备在对温敏类材料的温度控制上存在缺陷，导致此类材料在打印过程中由于经过了某些温度不可控或不稳定的区域引起材料固化不连续或反向跳变。为了解决以上问题，最有效的方法就是严格精确的控制生物材料在打印成型过程中所经过的区域温度严格稳定可控。

对于温敏类材料通过控制温度是一种比较理想的解决方法，生物3D打印时，除了使用温敏类生物材料，还会选择使用一些带有粘度的生物材料混合细胞的方式进行三维打印，因此，为了保证细胞在打印过程中的成活率，必须严格控制打印室的环境保持在无菌状态，即要控制成型室封闭空间的空气洁净度以防止对细胞的污染。在常用的洁净控制方法中一般使用紫外灭菌灯达到微生物灭菌的目的，而对于一些微粒的过滤常采用滤芯的方式进行物理隔离。一般生物3D打印机不能兼容控制成型室的温度和洁净度，一方面是控制温度和洁净度的系统均复杂且难以小型化，另一方面是两个系统在共同工作时存在一定的干扰。

目前，应用到3D打印中的生物材料几乎都具有正温敏特性，这就要求在打印此类材料时为熔融状态的生物材料提供一个温度梯度下降的阶变环境。在这个温度阶变中，生物材料处于最顶端温度区域并在该温度下维持可挤出的熔融状态或可喷射的流动状态，打印成型平台作为3D打印的末端支撑，处于阶变环境的最低端，为正温敏材料的固化成型提供一个较低的物理温度环境。打印时，由于打印成型平台温度较低会导致平台周围的饱和水蒸气释放能量而液化并贴附在低温成型平台表面，液化的冷凝水会严重降低首层材料与平台表面的粘附能力进而引发打印失败，严重时冷凝水霜化并结冰，降低平台与材料之间的热交换效率并改变喷头针尖与打印平台之间的距离识别进而导致针尖与平台碰撞或断层现象。

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具有循环风道结构的3D打印机成型室。本实用新型将温度控制系统和洁净度控制系统集成为一个统一的整体，克服二者共存时可能产生的相互干扰问题的同时，解决打印成型室容易出现冷凝水的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种具有循环风道结构的3D打印机成型室，其中，包括外壳和设在所述外壳内的内胆，所述外壳和内胆侧壁之间设有循环风道结构，所述循环风道结构包括风机和冷凝区，以及设在所述内胆顶部与外壳之间的洁净风室，洁净风室同时承担了内胆上壁的作用，所述风机的进风口与所述内胆内部连通，出风口与所述冷凝区导通，所述冷凝区顶部与所述洁净风室导通，所述洁净风室的底部设有与所述内胆内部相通的风室出风口，所述冷凝区的底部设有冷凝水出口。这样，3D打印机成型室在工作时，风机就可以将内胆内部的空气抽入到冷凝区，空气中的水蒸气在冷凝区被冷凝液化，经过冷凝后的空气从冷凝区顶部进入到洁净风室，过滤一定粒度直径的灰尘和细菌，最后洁净后的空气从风室出风口回到内胆内部，完成循环。在这过程中，在冷凝区液化的冷凝水在风机循环风力的作用下被集中在冷凝区的底部，然后通过冷凝水出口排出，从而避免冷凝水凝聚在成型室壁面后下落造成电气元件短路或腐蚀箱体的情况。如果直接通过冷凝水出口排到外界环境中会浪费冷凝区产生的冷量，因此，可以直接在冷凝水出口上连接管路，利用管路接入散热系统冷却液水箱中，用于降低冷却液的温度。