一种生成多微孔结构的打印方法、系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种生成多微孔结构的打印方法、系统及装置，根据多微孔结构模型规划激光扫描轨迹和打印材料的烧结程度；结合所述烧结程度利用激光的能量将所述打印材料熔融成熔融状打印材料，根据所述激光扫描轨迹将所述熔融状打印材料进行打印；在所述熔融状打印材料进行打印时，向打印机内部加压，使所述打印机内部相对于所述打印机外部形成正压环境，非熔融材料残渣随着所述打印机的内部的气体排出。本发明专利技术提高了打印产品内部或打印层面材料的纯净度、提高了产品的孔隙率，降低了产品的弹性模量，具有利于人体新生骨的生长的效果。

A printing method, system and device for generating microporous structure

【技术实现步骤摘要】
一种生成多微孔结构的打印方法、系统及装置
本专利技术涉及3D打印
，尤指一种生成多微孔结构的打印方法、系统及装置。
技术介绍
3D打印时，激光光斑有大小，意味着能量在光斑内部呈同心圆分布。打印温度为1700～3560℃之间。越靠近中间温度越高，越靠近光斑边缘温度越低。激光打印时，灼烧中心温度最高，材料可以被熔融，处于熔融的液体状态。随着远离光斑中心，温度递减，在距离激光中点为R的地方(R印材料而定)，会因为温度不够高，而不能完全熔融材料，但温度又低不到不熔融材料。此时，材料在单个粉末颗粒范围内，或多个粉末颗粒范围内，处于熔融于非熔融之间的状态，材料状态不稳定，会产生飞溅火花，以及因火花产生而带来的，飞溅状态的燃烧或半熔融的残渣。残渣在飞溅过程中，由于离开了激光的热源和能量，在半空中温度降低，回到非熔融态。飞溅轨迹为抛物线，飞溅范围为以飞溅点为中心，抛物线投影在打印底板的距离为R的一个圆内。该范围若与打印的产品相交，或周围的产品相交，在下一层打印的过程中，此残渣所在处就会产生材料不熔融的内在缺陷，以及因为残渣的不规则形状，而影响产品的致密度，容易产生微裂纹。另外，传统3D打印出的产品，只能形成300-900um的微孔，产品密度过高，不利于植入后刺激新生骨生长。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种生成多微孔结构的打印方法、系统及装置，实现提高打印产品内部或打印层面材料的纯净度、提高产品的孔隙率，降低产品的弹性模量，利于人体新生骨的生长的效果。本专利技术提供的技术方案如下：本专利技术提供一种生成多微孔结构的打印方法，包括步骤：根据多微孔结构模型规划激光扫描轨迹和打印材料的烧结程度。结合所述烧结程度利用激光的能量将所述打印材料熔融成熔融状打印材料，根据所述激光扫描轨迹将所述熔融状打印材料进行打印。在所述熔融状打印材料进行打印时，向打印机内部加压，使所述打印机内部相对于所述打印机外部形成正压环境，非熔融材料残渣随着所述打印机的内部的气体排出。进一步，在所述的非熔融材料残渣随着所述打印机的内部的气体排出之前包括步骤：在所述能量中心与所述能量边缘之间存在温差的情况下，在所述能量中心形成第一熔融状打印材料，在所述能量边缘处形成第二熔融状打印材料。在所述第一熔融状打印材料与第二熔融状打印材料之间熔融状态不稳定的情况下产生火花，所述第一熔融状打印材料的熔融程度大于所述第二熔融状打印材料的熔融程度。所述火花在飞溅过程中逐渐远离所述激光的能量，温度降低，形成所述非熔融材料残渣。进一步，还包括步骤：根据所述非熔融材料残渣飞溅的高度、距离调节所述加压的压力值或压力差值。进一步，在所述的结合所述烧结程度利用激光的能量将所述打印材料熔融成熔融状打印材料之前还包括步骤：在第一打印原材料内掺入第二打印原材料，将所述第一打印原材料与所述第二打印原材料均匀混合，形成所述打印材料。进一步，所述的使得流动气体附近的所述熔融材料的表层处于局部负压状态下，打印形成多微孔结构具体包括步骤：当所述第二打印原材料的熔点低于所述第一打印原材料的熔点时，在使得流动气体附近的所述熔融材料的表层处于局部负压状态下，第二打印原材料气化形成孔洞。所述第一打印原材料不会将第一打印原材料气化形成的孔洞填满，从而打印形成多孔微结构，所述第一打印原材料粘度大于第二打印原材料。本专利技术提供一种生成多微孔结构的打印系统，包括相互连接的智能终端和打印装置：所述智能终端，用于创建多微孔结构模型。所述打印装置包括：中央控制处理器，用于根据所述多微孔结构模型规划激光扫描轨迹和打印材料的烧结程度。激光打印组件，与所述中央控制处理器连接，用于结合所述烧结程度利用激光的能量将所述打印材料熔融成熔融状打印材料，根据所述激光扫描轨迹将所述熔融状打印材料进行打印。加压组件，与所述中央控制处理器连接，用于在所述熔融状打印材料进行打印时，向打印机内部加压，使所述打印机内部相对于所述打印机外部形成正压环境，将非熔融材料残渣随着所述打印机的内部的气体排出。激光打印组件，与所述中央控制处理器连接，在所述打印机内部加压源处的气体快速流动，使得流动气体附近的所述熔融状打印材料的表层处于局部负压状态下，打印形成多微孔结构。进一步的，所述打印装置还包括：压力调节组件，与所述中央控制处理器连接，用于根据所述非熔融材料残渣飞溅的高度、距离调节所述加压的压力值或压力差值。混料组件，与所述中央控制处理器连接，用于在第一打印原材料内掺入第二打印原材料，将所述第一打印原材料与所述第二打印原材料均匀混合，形成所述打印材料。本专利技术提供一种生成多微孔结构的打印装置，包括：第一中央控制处理器，用于创建多微孔结构模型。第二中央控制处理器，用于根据所述多微孔结构模型规划激光扫描轨迹和打印材料的烧结程度。激光打印组件，与所述第二中央控制处理器连接，用于结合所述烧结程度利用激光的能量将所述打印材料熔融成熔融状打印材料，根据所述激光扫描轨迹将所述熔融状打印材料进行打印。加压组件，与所述第二中央控制处理器连接，用于在所述熔融状打印材料进行打印时，向打印机内部加压，使所述打印机内部相对于所述打印机外部形成正压环境，将非熔融材料残渣随着所述打印机的内部的气体排出。激光打印组件，与所述第二中央控制处理器连接，在所述打印机内部加压源处的气体快速流动，使得流动气体附近的所述熔融状打印材料的表层处于局部负压状态下，打印形成多微孔结构。进一步的，还包括：压力调节组件：与所述第二中央控制处理器连接，用于根据所述非熔融材料残渣飞溅的高度、距离调节所述加压的压力值或压力差值。混料组件：与所述第二中央控制处理器连接，用于在第一打印原材料内掺入第二打印原材料，将所述第一打印原材料与所述第二打印原材料均匀混合，形成所述打印材料。通过本专利技术提供的一种生成多微孔结构的打印方法、系统及装置，向打印机内部加压，使打印机内部形成正压环境，在正压环境下，打印时产生的残渣以及因高温产生的其他气体和物质，随着打印机内部原有的气体一同排出，保证、提高打印产品内部或打印层面材料的纯净度。同时，加压时形成的气流柱附近压强低于气流柱周围压强，形成局部负压，通过局部负压产生的均匀的疏松微孔，可以提高产品的孔隙率，降低产品的弹性模量，利于人体新生骨的生长。另外，在打印材料内掺入比其熔点低的打印材料，将两者均匀混合，打印形成保留有一定孔隙的产品，打印成的产品强度比实体或单纯的类骨质结构的强度低，更利于新骨生长。附图说明下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种生成多微孔结构的打印方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。图1是本专利技术一种生成多微孔结构的打印方法的一个实施例的流程图。图2是本专利技术一种生成多微孔结构的打印方法的一个实施例的流程图。图3是本专利技术一种生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生成多微孔结构的打印方法，其特征在于，包括步骤：/n根据多微孔结构模型规划激光扫描轨迹和打印材料的烧结程度；/n结合所述烧结程度利用激光的能量将所述打印材料熔融成熔融状打印材料，根据所述激光扫描轨迹将所述熔融状打印材料进行打印；/n在所述熔融状打印材料进行打印时，向打印机的内部加压，使所述打印机的内部相对于所述打印机的外部形成正压环境，非熔融材料残渣随着所述打印机的内部的气体排出；/n在所述打印机的内部加压源处的气体快速流动，使得流动气体附近的所述熔融状打印材料的表层处于局部负压状态下，打印形成多微孔结构。/n

【技术特征摘要】
20190929 CN 20192164480161.一种生成多微孔结构的打印方法，其特征在于，包括步骤：
根据多微孔结构模型规划激光扫描轨迹和打印材料的烧结程度；
结合所述烧结程度利用激光的能量将所述打印材料熔融成熔融状打印材料，根据所述激光扫描轨迹将所述熔融状打印材料进行打印；
在所述熔融状打印材料进行打印时，向打印机的内部加压，使所述打印机的内部相对于所述打印机的外部形成正压环境，非熔融材料残渣随着所述打印机的内部的气体排出；
在所述打印机的内部加压源处的气体快速流动，使得流动气体附近的所述熔融状打印材料的表层处于局部负压状态下，打印形成多微孔结构。


2.根据权利要求1所述的一种生成多微孔结构的打印方法，其特征在于，在所述的非熔融材料残渣随着所述打印机的内部的气体排出之前包括步骤：
在能量的中心与能量的边缘之间存在温差的情况下，在所述能量的中心形成第一熔融状打印材料，在所述能量的边缘处形成第二熔融状打印材料；
在所述第一熔融状打印材料与第二熔融状打印材料之间熔融状态不稳定的情况下产生火花，所述第一熔融状打印材料的熔融程度大于所述第二熔融状打印材料的熔融程度；
所述火花在飞溅过程中逐渐远离所述激光的能量，温度降低，形成所述非熔融材料残渣。


3.根据权利要求1所述的一种生成多微孔结构的打印方法，其特征在于，还包括步骤：
根据所述非熔融材料残渣飞溅的高度、距离调节所述加压的压力值或压力差值。


4.根据权利要求1所述的一种生成多微孔结构的打印方法，其特征在于，在所述的结合所述烧结程度利用激光的能量将所述打印材料熔融成熔融状打印材料之前还包括步骤：
在第一打印原材料内掺入第二打印原材料，将所述第一打印原材料与所述第二打印原材料均匀混合，形成所述打印材料。


5.根据权利要求1所述的一种生成多微孔结构的打印方法，其特征在于，所述的使得流动气体附近的所述熔融材料的表层处于局部负压状态下，打印形成多微孔结构具体包括步骤：
当所述第二打印原材料的熔点低于所述第一打印原材料的熔点时，在使得流动气体附近的所述熔融材料的表层处于局部负压状态下，第二打印原材料气化形成孔洞；
所述第一打印原材料不会将第一打印原材料气化形成的孔洞填满，从而打印形成多孔微结构，所述第一打印原材料粘度大于第二打印原材料。


6.一种生成多微孔结构的打印系统，其特征在于，包括相互连接的智能终端和打印装置：
所述智能终端...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡方舟，丁伟，
申请(专利权)人：上海凯利泰医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31