一种生物3D打印机的超低温打印平台制造技术

本发明专利技术提供一种生物3D打印机的超低温打印平台。一种生物3D打印机的超低温打印平台，其中，包括冷板和热板，所述冷板和热板之间设有半导体制冷片组，所述半导体制冷片组中半导体制冷片的冷端与所述冷板的底面紧贴，半导体制冷片组中半导体制冷片的热端与所述热板的顶面紧贴，所述热板内部设有供循环冷却水流过的流道组，所述热板一侧设有与所述流道组连通的进水口和出水口，所述冷板设有温度传感器。本发明专利技术的超低温打印平台为三层独立式制冷平台，冷板制冷效率高，降温快；热板散热效率高，可以快速的降低平台的温度。

An ultra low temperature printing platform for biological 3D printer

The invention provides a super low temperature printing platform for a biological 3D printer. An ultra-low temperature printing platform for a bio-3D printer includes a cold plate and a hot plate. A semiconductor refrigeration plate group is arranged between the cold plate and the hot plate. The cold end of the semiconductor refrigeration plate in the semiconductor refrigeration plate group is close to the bottom of the cold plate, and the hot end and the hot plate of the semiconductor refrigeration plate in the semiconductor refrigeration plate group. The hot plate is provided with a flow passage group for circulating cooling water, and a water inlet and a water outlet connected with the flow passage group are arranged on one side of the hot plate, and the cold plate is provided with a temperature sensor. The ultra-low temperature printing platform of the invention is a three-layer independent refrigeration platform, with high refrigeration efficiency of the cold plate and fast cooling, high heat dissipation efficiency of the hot plate and rapid temperature reduction of the platform.

【技术实现步骤摘要】
一种生物3D打印机的超低温打印平台
本专利技术涉及3D打印
，更具体地，涉及一种生物3D打印机的超低温打印平台。
技术介绍
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、粒材、金属粉末、胶状生物材料和粉状无机材料等，通过特定的喷头将生物材料加热或常温状态下转移到一个成型平台上形成特定的模型结构。对于温敏性打印材料，打印平台一般需要为材料的成型提供一个合适的成型固化温度，一般与材料直接接触的平台表面或载物面需要维持较低的温度，当处于相对高温熔融状态的生物材料被喷头转移至平台上时，低温可以帮助生物材料迅速固化成型。为了实现平台温度快速响应以及平台小型化目的，一般选用半导体制冷片作为平台的制冷器件，半导体制冷片在制冷工作时热端容易积聚热量，如果排热不及时会导致半导体冷端制冷效率降低甚至使得冷端温度升高，如何更快速的降低平台的温度以及更有效的实现半导体热端的换热是半导体制冷打印平台的研究重点。
技术实现思路
为实现上述目的，本专利技术提供一种生物3D打印机的超低温打印平台。该超低温打印平台为三层独立式制冷平台，冷板制冷效率高，降温快；热板散热效率高，可以快速的降低平台的温度。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种生物3D打印机的超低温打印平台，其中，包括冷板和热板，所述冷板和热板之间设有半导体制冷片组，所述半导体制冷片组中半导体制冷片的冷端与所述冷板的底面紧贴，半导体制冷片组中半导体制冷片的热端与所述热板的顶面紧贴，所述半导体制冷片组中半导体制冷片的冷端与所述冷板底面之间填充有导热硅脂，所述半导体制冷片组中半导体制冷片的热端与所述热板顶面之间填充有导热硅脂。所述半导体制冷片组由多组半导体制冷片同平面并列布置而成，每组半导体制冷片包括两个半导体制冷片单元。这样，可以使得半导体制冷片单元均匀的布满打印平台的冷板截面，在进行制冷时可以使冷板均匀且迅速的获得较低的表面温度。所述热板内部设有供循环冷却水流过的流道组，所述热板的同一侧设有与所述流道组连通的进水口和出水口。制冷工作时，每个半导体制冷片单元的热端与热板贴合，半导体制冷片单元的热端产生的热量通过热板传递至热板中的循环冷却水，循环冷却水是一个不断循环的通路，循环冷却水把传递来的热量输送到外界并通过物理的方式排出热量。这样就使得半导体制冷片单元热端更迅速的获得更低更稳定的温度，进而保证半导体制冷片单元冷端更高的制冷量。所述冷板一侧设有温度传感器，以方便检测冷板的温度。进一步的，所述流道组包括设在所述热板内部的一级流道，所述一级流道由多个一级流道单元并列排布并依次首尾连通组成，所述各一级流道单元内设有若干凸起，所述凸起将所述一级流道单元分隔成若干并列排布的二级流道。对于半导体制冷片单元热端的换热处理，一般有两种换热方式，一种是利用热管的把热量直接转移到另一个区域，然后利用风扇灯物理方式排出热量，另一种是将半导体制冷片单元的热端直接与散热器表面贴合，散热器内部具有密集的网格孔道，当循环水流经散热器的密集孔道时可以将热量带走并物理排出。对于第一种换热方式，存在的限制较多，热管散热需要保证散热位置高于半导体制冷片单元热端的产热位置，且热管的热容能力较小，不足以长时间稳定维持热量转移功能。对于普通密集型网格流道换热器，由于网格密度较大且流道采用整体均质设计，循环水在通过密集流道时会产生较大流阻，对于超低温制冷工况下，密集流道换热效率较低且需要增压泵辅助冷却水循环。另外，冷却水在通过大截面的均质网格结构的流道时，整个流道截面的冷却水流阻均匀性差，在截面某些区域会存在低流速区，在这部分区域，半导体制冷片单元热端与冷却水的换热效率较低，不利于超低温制冷工况。而本专利技术中，一级流道和二级流道组成一个独立的流道组，根据半导体制冷片的组数和冷板的面积可以选择合适数量的一级流道单元和二级流道。其中，一级流道单元中间部分的流体流动截面较大，进水端与出水端的流动截面较小，整个一级流道单元呈收敛状，相邻的一级流道单元通过进水端与出水端首尾连接，用于约束循环冷却水的流动方向；二级流道以并联的方式贯穿整个一级流道单元的截面，一方面，二级流道的设置具有一定的分流作用，可以有效地消除了流体流动死角，控制循环水均匀的贯穿一级流道单元的整个流动截面，另一方面，二级流道的支流道较密集，可以增加冷却水与热板的接触面积，提高换热效率。进一步的，所述各一级流道单元分别与所述各组半导体制冷片相对应，所述一级流道单元的数量为2的倍数。所述一级流道单元的宽度略大于半导体制冷片单元的宽度，一级流道单元的长度略大于两个半导体制冷片单元的长度之和。这样，每个一级流道单元可同时满足两片半导体制冷片单元的散热需求，提高了散热效率。一级流道单元的个数是2的倍数，保证了循环冷却水水路进水口和出水口在同一侧。进一步的，所述冷板和热板之间设有绝热棉，所述绝热棉上设有用于容纳各组半导体制冷片的隔热槽孔，各组半导体制冷片分别置于所述隔热槽孔中。所述绝热棉的厚度略大于半导体制冷片单元的厚度且绝热棉可压缩。降温初始阶段，打印平台的冷板温度开始较低，低温容易造成冷板周围空气中饱和水蒸气冷凝析出，析出的冷凝水一般依附在冷板表面并渗透到底端的半导体制冷片单元中，容易引起电子元器件的短路。本专利技术中采用可压缩绝热棉包裹半导体制冷片单元，为每组半导体制冷片开辟独立的绝热保温空间，即克服了上述的不足，同时减少距离较近的冷板与热板之间发生热辐射。进一步的，所述每组半导体制冷片中的两个半导体制冷片单元的接线端相对设置。这样可以保证所有半导体制冷片单元的线缆集中通过中间通道引出，线缆统一向内，便于对线缆集成梳理和控制。进一步的，所述热板底部设有密封盖，所述密封盖与所述热板之间设有密封圈，所述热板底部端面上设有凹槽，所述密封圈设于所述凹槽中。在超低温制冷工况下，循环冷却水水路的水压较高，本专利技术在热板底部端面上设计了凹槽，凹槽可以约束密封圈在常温装配以及在高温工况膨胀变形时始终保持密封位置稳定不发生位移，进而保证热板流道有效密封。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的超低温打印平台为三层独立式制冷平台，冷板与热板之间采用绝热棉隔热，绝热棉设计了多组隔热槽孔，每组隔热槽孔仅允许一对半导体制冷片单元对称排布，可有效隔绝冷板与热板的热交换以及半导体制冷片单元冷端与外界的热交换。同时绝热棉阻止了冷板的低温冷凝水接触半导体器件引起短路。本专利技术在热板底部与密封盖接触面设计了凹槽，可有效固定密封圈，并且凹槽可以约束当密封圈受热膨胀时的膨胀方向，避免密封失效，从而保证循环冷却水水路在大流量高水压时的良好密封性。本专利技术的热板内部采用两级并联水路流道设计，二级流道贯穿一级流道单元的流道截面，一级流道用于约束循环水流向，二级流道用于保证流动均匀性，并增加热板与循环水的接触面积，提高了热交换效率。本专利技术的一级流道单元的宽度略大于半导体制冷片单元的宽度，一级流道单元的长度略大于两个半导体制冷片单元的长度之和，每个一级流道单元可同时满足两片半导体制冷片单元的散热需求，提高了散热效率。一级流道单元的个数是2的倍数，保证了循环水路进、出水口在同一侧。本专利技术的各组半导体制冷片中的半导体制冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物3D打印机的超低温打印平台，其特征在于，包括冷板（1）和热板（2），所述冷板（1）和热板（2）之间设有半导体制冷片组（3），所述半导体制冷片组（3）中半导体制冷片的冷端与所述冷板（1）的底面紧贴，半导体制冷片组（3）中半导体制冷片的热端与所述热板（2）的顶面紧贴，所述热板（2）内部设有供循环冷却水流过的流道组（4），所述热板（2）设有与所述流道组（4）连通的进水口（21）和出水口（22），所述冷板（1）设有温度传感器（11）。

【技术特征摘要】
1.一种生物3D打印机的超低温打印平台，其特征在于，包括冷板（1）和热板（2），所述冷板（1）和热板（2）之间设有半导体制冷片组（3），所述半导体制冷片组（3）中半导体制冷片的冷端与所述冷板（1）的底面紧贴，半导体制冷片组（3）中半导体制冷片的热端与所述热板（2）的顶面紧贴，所述热板（2）内部设有供循环冷却水流过的流道组（4），所述热板（2）设有与所述流道组（4）连通的进水口（21）和出水口（22），所述冷板（1）设有温度传感器（11）。2.根据权利要求1所述的一种生物3D打印机的超低温打印平台，其特征在于，所述半导体制冷片组（3）由多组半导体制冷片同平面并列布置而成，每组半导体制冷片包括两个半导体制冷片单元（31）。3.根据权利要求2所述的一种生物3D打印机的超低温打印平台，其特征在于，所述流道组（4）包括设在所述热板（2）内部的一级流道（41），所述一级流道（41）由多个一级流道单元（411）并列排布并依次首尾连通组成，所述各一级流道单元（411）内设有若干凸起（42），所述凸起（42）将所述一级流道单元（41）分隔成若干并列排布的二级流道（43）。4.根据权利要求3所述的一种生物3D打印机的超低温打印平台，其特征在于，所述各一级流道单元（411）分别与所述各组半导体制冷片相对应，所述一级流道单元（411）的数量为2的倍数。5.根据权利要求4所述的一种生物3D打...

【专利技术属性】
技术研发人员：张传杰，邓坤学，袁玉宇，唐学文，肖芳煌，钟怀秋，陈瑞，
申请(专利权)人：广州迈普再生医学科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44