[实用新型]一种投影式光固化生物3D打印装置

说明书

本实用新型提供一种投影式光固化生物3D打印装置，包括机架，以及设于机架上的打印平台机构、料槽机构、剥离机构和光源机构；剥离机构包括：一侧通过剥离轴与机架铰接的剥离板；与剥离板另一侧铰接并驱动其绕剥离轴翻转的剥离电机；剥离电机通过一垂直于电机输出轴的铰接轴转接安装于机架上。本实用新型的3D打印装置，设置铰接轴使剥离电机与机架转接，实现在驱动剥离板绕剥离轴转动时，剥离电机随剥离板转动，有效降低因剥离板转动造成的电机输出轴弯曲或折断。本实用新型的3D打印装置结构紧凑，成型精度高，打印速度快；并且在本实用新型的打印过程中产生噪音小，与人交互性比较好，使用方便。

技术领域

本实用新型属于光聚合成型3D打印技术领域，具体涉及一种投影式光固化生物3D打印装置。

背景技术

投影式光固化3D打印技术是光聚合成型3D打印技术的一种，光聚合成型3D打印技术是一种利用光敏树脂类材料在光照下固化成型的3D打印技术的统称，其主要包括三种技术路线：其一是由美国公司开发并最早实现商业化的光固化成型技术(SLA)；其二是由德国公司基于数字光处理投影仪技术的基础上开发的光固化3D打印技术(DLP)；其三是由以色列公司开发的聚合物喷射技术(PolyJet)。

投影式光固化3D打印技术(DLP)也被称为数字光处理快速成型技术，其基本原理是通过以光敏树脂为原材料，计算机控制打印光源按照打印模型截面图形逐层照射，受光照的光敏树脂将发生光固化，从而形成一层固化图案聚合物，当成型平台上升一层的高度后，再进行下一层的光固化打印，新固化层图案聚合物牢固的黏合在上一层固化图案聚合物表面上，如此循环往复，直至完成整体模型的打印。

基于投影式光固化3D打印技术(DLP)人们实用新型了一种光固化3D打印机，其包括平台升降机构、成型平台、树脂槽、显示屏、光源和控制器等。光源所产生的光能够透过显示屏在树脂槽底部形成待固化的透射区域，位于成型平台成型面或已固化层底面与树脂槽底部之间的液态树脂在透射区域光的作用下固化成型。在液态树脂逐层成型的过程中，首先成型的固化层粘结在成型平台的成型面上，接着成型平台在平台升降机构的带动下在树脂槽内进行上升动作，使得已固化层脱离树脂槽底面，同时在已固化层和树脂槽底面之间留出预固化成型的下一层树脂层的高度，以便液态树脂填充进入已固化层与树脂槽底部之间的间隙。当光源所产生的光透过显示屏在树脂槽底部形成新的待固化透射区域时，位于已固化层与树脂槽间隙之间的液态树脂会完成新的固化，从而形成新固化层。

生物3D打印技术是一种以计算机三维模型为“图纸”，装配特制“生物墨水”，最终制造出人造器官和生物医学产品的新科技手段。从狭义上讲，我们将操纵含细胞的“生物墨水”构造活性结构的过程称为生物3D打印，也可称为细胞打印。与传统材料3D打印所不同的是，生物3D打印需要为“生物墨水”等生物活性材料提供适宜其生存、生长以及具有良好生物学功能的条件，如温度与湿度，并且还需要考虑生物材料所具有的完全不同于常规打印材料的特性。水凝胶属于“生物墨水”的一种，由于水凝胶生物材料大多数具有温敏性，温度过低时会发生冷凝现象，这就需要3D打印设备具有加热材料的功能。

生物3D打印机主要分为三类：挤出式生物3D打印机、SLA生物3D打印机和投影式光固化生物3D打印机。挤出式生物3D打印机在打印水凝胶等“生物墨水”材料时，水凝胶等“生物墨水”材料在机械力的作用下从制冷喷头挤出，因而存在打印精度低、对细胞产生机械或热损伤等问题；SLA生物3D打印机在打印水凝胶等“生物墨水”材料时，是通过控制激光器和振镜反射紫外光使水凝胶等“生物墨水”材料逐点固化成二维平面，进而逐层固化成三维结构，因而存在制造成本高、打印时间长和紫外线对细胞有伤害等问题；常规的投影式光固化生物3D打印机在打印水凝胶等“生物墨水”材料时，3D打印设备在剥离过程中易将已固化部分的水凝胶等“生物墨水”材料损坏从而导致打印失败。