一种生物打印机运动平台和生物打印机制造技术

本实用新型专利技术涉及生物打印机技术领域，特别涉及一种生物打印机运动平台和生物打印机。本实用新型专利技术的生物打印机运动平台，包括第一Y轴运动模组、第二Y轴运动模组、X轴运动模组、Z轴运动模组、第一驱动机构和第二驱动机构，第一驱动机构通过驱动第一Y轴运动模组的第一传动机构运动来驱动X轴运动模组的第一端沿着第一Y轴运动模组的第一导向装置运动，第二驱动机构通过驱动第二Y轴运动模组的第二传动机构运动来驱动X轴运动模组的第二端沿着第二Y轴运动模组的第二导向装置运动。本实用新型专利技术采用Y轴双边驱动方式，不仅能够减小两侧的运动误差，提高生物打印精度；而且能够提高打印效率，使生物墨汁中的细胞保持更好的活性和更优良的生理功能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及生物打印机
，特别涉及一种生物打印机运动平台和生物打印机。
技术介绍
生物3D打印是指通过3D打印的原理和方法，将生物材料(包括天然生物材料和合成生物材料或细胞溶液)打印成为设计的三维结构体的技术。与普通的3D打印技术相比，生物3D打印技术的特点在于其所生产的生物组织或器官还具有一定的生物学功能，需为细胞和组织的进一步生长提供条件，而且，由于构建生物组织的细胞，只有在微观上按照生物学规律精确排布才能实现细胞间的信号传递和组织的复杂生物学功能，因此，生物3D打印的过程除了要让细胞存活之外，还需要不断追求实现细胞更为精确的排布。可见，生物3D打印技术在发展中面临着许多不同于普通3D打印技术的特定技术问题。生物3D打印设备采用喷头将由活体细胞制成的生物墨汁喷出，生物墨汁随着喷头的移动在打印载体上排列成预设结构，最终形成生物组织。目前，如何进一步提高生物打印机的打印精度，使细胞排布更加精确，以及如何提高生物打印机的打印效率，保证打印过程中细胞具有更高的存活率和更好的生理功能，成为制约生物3D打印技术进一步发展的关键技术问题。现有的生物打印机，其包括喷头和与喷头和/或打印载体连接的生物打印机运动平台等，其中生物打印机运动平台在X、Y、Z三个方向上分别设有直线驱动机构，在直线驱动机构的驱动作用下，生物打印机运动平台能够驱动喷头和打印载体之间沿着X、Y、Z三个方<br>向相对运动，进而调整打印位置，最终打印形成预设结构。由于相对于用于加工较大量级产品(例如量级为m的大理石和木材等)的机床等普通工业设备，3D打印设备的加工量极小、行程短、驱动力需求也很低，因此，现有的3D打印设备均只采用Y轴单边驱动方式。而生物打印机相对于普通的3D打印设备具有更小的加工量级和更短的行程，例如生物打印机所打印的血管只有cm量级，因此，业内普遍认为，生物打印机运动平台也只需采用Y轴单边驱动方式即可，所以，现有的生物打印机运动平台只包括一个Y轴驱动机构。然而，专利技术人经过研究发现，这种Y轴单边驱动的生物打印机运动平台实际上正是导致现有生物打印机的打印精度及打印效率较低的一个重要原因，现具体分析如下：(1)现有Y轴单边驱动的生物打印机运动平台，其难以满足将喷头精准移动并定位的高精度打印需求。由于在生物打印领域，三维构建体量级小，尤其当喷头以点状喷射的方式喷出生物墨汁时，需要对打印的细胞进行更精确的排布，这就对生物打印机运动平台的定位精度提出了非常高的要求，极小的误差都有可能造成打印产品的不合格，而现有的采用Y轴单边驱动方式的生物打印机运动平台，其主动侧和从动侧容易产生误差，影响运动精度，从而无法达到生物3D打印设备的高量级打印精度要求。尤其当Y轴行程较长时，这种影响更加明显，专利技术人经过多次试验发现，在Y轴行程长度为300mm时，Y轴单边驱动方式的生物打印机运动平台，从动侧与主动侧在Y轴上的误差可以达到0.05mm，虽然该误差在一般工业领域，甚至普通3D打印领域都属于很小的误差，但是该误差对于生物3D打印领域中几十到几百微米的细胞来说，会严重影响细胞的精确排布。(2)而且更为重要的，现有Y轴单边驱动的生物打印机运动平台，其限制了生物打印机打印效率的进一步提高。由于生物3D打印原材料的特性，生物墨汁中细胞的活性和存活率会随打印时间的增加而降低，这就对于生物打印机运动平台的运动速度和打印效率提出了非常严苛的要求，而现有的生物打印机运动平台，其运动和工作所需的力矩均由单侧驱动机构提供，在一定精度要求的前提下，Y轴单边驱动的方式无法提供更高的输出动力，并且受限于生物打印机整体的刚性，现有生物打印机运动平台在Y轴方向上的加速度也受到限制。可见，现有Y轴单边驱动的生物打印机运动平台难以满足生物3D打印的打印速度和打印效率的要求。
技术实现思路
本技术所要解决的一个技术问题是：如何进一步提高生物打印的打印精度和打印效率。为了解决上述技术问题，本技术第一方面提供了一种生物打印机运动平台，其包括安装座、第一Y轴运动模组、第二Y轴运动模组、X轴运动模组和Z轴运动模组，第一Y轴运动模组和第二Y轴运动模组分别设置在安装座相对的两侧，第一Y轴运动模组包括第一导向装置和第一传动机构，X轴运动模组的第一端与第一传动机构连接，第二Y轴运动模组包括第二导向装置和第二传动机构，X轴运动模组的第二端与第二传动机构连接，其还包括第一驱动机构和第二驱动机构，第一驱动机构通过驱动第一传动机构运动来驱动X轴运动模组的第一端沿着第一导向装置运动，第二驱动机构通过驱动第二传动机构运动来驱动X轴运动模组的第二端沿着第二导向装置运动。可选地，第一驱动机构包括第一伺服电机；和/或，第二驱动机构包括第二伺服电机。可选地，第一驱动机构包括第一伺服电机，第一伺服电机采用绝对值编码器；和/或，第二驱动机构包括第二伺服电机，第二伺服电机采用绝对值编码器。可选地，第一传动机构和第二传动机构均为研磨级滚珠丝杠。可选地，第一导向装置和第二导向装置均包括形位误差小于或等于0.05mm的直线导轨。可选地，安装座相对的两侧分别设有第一龙门支架和第二龙门支架，第一Y轴运动模组连接在第一龙门支架上，第二Y轴运动模组连接在第二龙门支架上，安装座、第一龙门支架和第二龙门支架的形位误差小于或等于0.02mm。可选地，X轴运动模组包括X轴导向装置和X轴运动机构，生物打印机运动平台还包括第三驱动机构，第三驱动机构用于驱动X轴运动机构沿着X轴导向装置运动。可选地，第三驱动机构包括第三伺服电机。可选地，第三伺服电机采用绝对值编码器。可选地，X轴导向装置的第一端通过第一移动架与第一传动机构连接，第一移动架能够沿着第一导向装置运动；X轴导向装置的第二端通过第二移动架与第二传动机构连接，第二移动架能够沿着第二导向装置运动。本技术第二方面还提供了一种生物打印机，其包括以上任一生物打印机运动平台,生物打印机运动平台用于实现喷头与打印载体之间的相对运动。可选地，生物打印机运动平台的X轴运功模组与喷头连接。可选地，喷头为用于实现点状喷射打印的喷头。本技术打破传统的设计思维，为两侧的Y轴运动模组分别设置一个驱动机构，将生物打印机运动平台由Y轴单边驱动方式改进为Y轴双边驱动方式，一方面能够减小两侧的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物打印机运动平台，包括安装座(1)、第一Y轴运动模组(31)、第二Y轴运动模组(32)、X轴运动模组(6)和Z轴运动模组，所述第一Y轴运动模组(31)和所述第二Y轴运动模组(32)分别设置在所述安装座(1)相对的两侧，所述第一Y轴运动模组(31)包括第一导向装置和第一传动机构，所述X轴运动模组(6)的第一端与所述第一传动机构连接，其特征在于，所述第二Y轴运动模组(32)包括第二导向装置和第二传动机构，所述X轴运动模组(6)的第二端与所述第二传动机构连接，所述生物打印机运动平台还包括第一驱动机构和第二驱动机构，所述第一驱动机构通过驱动所述第一传动机构运动来驱动所述X轴运动模组(6)的第一端沿着所述第一导向装置运动，所述第二驱动机构通过驱动所述第二传动机构运动来驱动所述X轴运动模组(6)的第二端沿着所述第二导向装置运动。

【技术特征摘要】
1.一种生物打印机运动平台，包括安装座(1)、第一Y轴运动模组(31)、第二Y轴运动模组(32)、X轴运动模组(6)和Z轴运动模组，所述第一Y轴运动模组(31)和所述第二Y轴运动模组(32)分别设置在所述安装座(1)相对的两侧，所述第一Y轴运动模组(31)包括第一导向装置和第一传动机构，所述X轴运动模组(6)的第一端与所述第一传动机构连接，其特征在于，所述第二Y轴运动模组(32)包括第二导向装置和第二传动机构，所述X轴运动模组(6)的第二端与所述第二传动机构连接，所述生物打印机运动平台还包括第一驱动机构和第二驱动机构，所述第一驱动机构通过驱动所述第一传动机构运动来驱动所述X轴运动模组(6)的第一端沿着所述第一导向装置运动，所述第二驱动机构通过驱动所述第二传动机构运动来驱动所述X轴运动模组(6)的第二端沿着所述第二导向装置运动。
2.根据权利要求1所述的生物打印机运动平台，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一伺服电机(41)；和/或，所述第二驱动机构包括第二伺服电机(42)。
3.根据权利要求2所述的生物打印机运动平台，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一伺服电机(41)，所述第一伺服电机(41)采用绝对值编码器；和/或，所述第二驱动机构包括第二伺服电机(42)，所述第二伺服电机(42)采用绝对值编码器。
4.根据权利要求1所述的生物打印机运动平台，其特征在于，所述第一传动机构和所述第二传动机构均为研磨级滚珠丝杠。
5.根据权利要求1所述的生物打印机运动平台，其特征在于，所述第一导向装置和所述第二导向装置均包括形位误差小于或等于0.05mm的直线导轨。
6.根据权利要求1所述的生物打印机运动平台，其特征在于，所述安...

【专利技术属性】
技术研发人员：温学敏，王德明，
申请(专利权)人：四川蓝光英诺生物科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51