一种多轴悬浮3D打印系统技术方案

本实用新型专利技术涉及3D打印技术领域，具体公开了一种多轴悬浮3D打印系统，所述多轴悬浮3D打印系统包括控制器、成型缸、辐照模块、以及设于成型缸周围的多个供料模块和多个回收模块；所述控制器对各模块进行控制；所述成型缸承载有凝胶介质；所述辐照模块用于辐照固化；所述供料模块包括供料机械臂和与供料机械臂连接的供料单元，所述供料单元包括打印针头；所述回收模块包括回收机械臂和与回收机械臂连接的回收单元，所述回收单元包括回收针头；本实用新型专利技术采用多轴打印针头微挤出模式，在凝胶介质内多维度、多角度运动，实现全形状的成型；同时在凝胶介质中，生物墨水处于悬浮状态，在未进行光辐照时，可以通过回收针头抽取出来，随时调整打印进程。

【技术实现步骤摘要】
一种多轴悬浮3D打印系统
本技术涉及3D打印
，具体公开了一种多轴悬浮3D打印系统。
技术介绍
目前，关于细胞生长支架的3D打印技术采用的是喷头挤出式，将细胞与生物材料混合成凝胶状后，挤出形成一条丝线状，再多次往复形成面，通过面的堆积继续形成相应的三维结构。在实际应用中发现，该喷头挤出式存在有如下问题：一是效率低。由单孔或多孔挤出头挤出凝胶状，挤出头需要沿单层成型面往复运动，将整层成型面涂覆完全，完成单层打印。通常挤出式打印机制作一个样件需要3-6小时才可完成。二是成型幅面限制。受限于以制造平台为制造面的传统3D打印模式，不能脱离平台面积进行加工制造。三是特殊结构的样件无法成型。采用挤出式打印机，往往在制备生物修复软组织等产品时，出现形变、塌陷，无法完好成型的现象，所以有时必须添加支撑，然而去除支撑又会造成支撑设计、产品形变，操作复杂等问题。四是细胞存活率低。打印过程中生物材料由熔融态转变为固态，其中含有的细胞等微粒很容易在这过程中失去活性，造成细胞的存活率较低。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术提供了一种多轴悬浮3D打印系统，采用多轴打印针头微挤出模式，在凝胶介质内多维度、多角度运动，实现全形状的成型；同时在凝胶介质中，生物墨水处于悬浮状态，在未进行光辐照时，可以通过回收针头抽取出来，随时调整打印进程。为了解决上述技术问题，本技术提供的具体方案如下：一种多轴悬浮3D打印系统，包括控制器、成型缸、辐照模块、以及设于成型缸周围的多个供料模块和多个回收模块；所述控制器对各模块进行控制；所述成型缸承载有凝胶介质；所述辐照模块用于辐照固化；所述供料模块包括供料机械臂和与供料机械臂连接的供料单元，所述供料单元包括打印针头；所述回收模块包括回收机械臂和与回收机械臂连接的回收单元，所述回收单元包括回收针头。可选的，所述供料单元还包括打印材料储料腔；所述打印材料储料腔与打印针头之间设置有挤出组件；所述回收单元还包括回收材料储料腔；所述回收材料储料腔与回收针头之间设置有回收组件；打印材料储料腔用于存储打印用的生物墨水，并在挤出组件的作用下，将打印材料储料腔内的生物墨水从打印针头挤出；回收材料储料腔用于将凝胶介质内的生物墨水进行回收存储，在回收组件的作用下，生物墨水通过回收针头进行抽取回收。可选的，所述打印材料储料腔的腔壁采用避光材料；所述回收材料储料腔的腔壁采用避光材料；将打印材料储料腔的腔壁和回收材料储料腔的腔壁采用避光材料，能够实现避光作用，对生物墨水起到更好的存储作用。可选的，所述辐照模块设于成型缸的一侧，所述成型缸为透明成型缸，透明材质的成型缸对于光辐照的阻挡低，便于辐照模块的辐照固化。可选的，所述供料机械臂为多轴供料机械臂；所述回收机械臂为多轴回收机械臂，实现多维度、多角度的运动，实现全形状的成型。与现有技术相比，本技术的有益效果在于：本技术提供的一种多轴悬浮3D打印系统，采用多轴打印针头微挤出模式，打印针头不沿着平台往复运动，而是在凝胶介质内多维度、多角度运动，由于是立体式的成型，能够突破传统3D打印工艺，有利于打印复杂结构、多层次结构的软组织修复体；在凝胶介质中成型，可以实现全形状的成型，凝胶介质作为成型件的支撑物，使得打印不需要添加支撑，实现悬浮式成型，针对细胞培养支架等三维镂空结构样件制作，不会出现塌陷等问题，对成型样件没有形状要求；同时在凝胶介质中，生物墨水处于悬浮状态，在未进行光辐照的时候，可以随时利用回收针头抽取出来，这样可以随时调整打印进程，进行改错；凝胶介质承装在成型缸内，成型缸尺寸可以突破目前打印机限制，采用透明材质的桶类，缸类等容器，并且在打印完毕后成型缸可以随时取出，成型件在成型缸中，一直处于悬浮状态，整体搬运、存储非常方便；大尺寸的成型空间非常适合一维度或者二维度特别大的软组织修复体，比如血管，皮肤；打印针头在凝胶介质内挤出光固化的生物墨水，生物墨水采用紫光或蓝光等可见光波段光源作为固化光源，光源能量高、照射时间短，对后期活性细胞的生长干扰小，同时凝胶介质采用生物相容性材料，打印的生物组织不会暴露在空气中，细胞存活率高。附图说明图1为本技术实施例中提供的一种多轴悬浮3D打印系统的整体结构示意图。其中，1为成型缸；2为辐照模块；3为供料模块；31为供料机械臂；32为打印针头；33为打印材料储料腔；34为挤出组件；4为回收模块；41为回收机械臂；42为回收针头；43为回收材料储料腔；44为回收组件；5为凝胶介质。具体实施方式为了详细说明本技术的技术方案，下面将结合本技术实施例的附图，对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。例如，一种多轴悬浮3D打印系统，包括控制器、成型缸、辐照模块、以及设于成型缸周围的多个供料模块和多个回收模块；所述控制器对各模块进行控制；所述成型缸承载有凝胶介质；所述辐照模块用于辐照固化；所述供料模块包括供料机械臂和与供料机械臂连接的供料单元，所述供料单元包括打印针头；所述回收模块包括回收机械臂和与回收机械臂连接的回收单元，所述回收单元包括回收针头。本实施例提供的一种多轴悬浮3D打印系统，采用多轴打印针头微挤出模式，在凝胶介质内多维度、多角度运动，实现全形状的成型；同时在凝胶介质中，生物墨水处于悬浮状态，在未进行光辐照时，可以通过回收针头抽取出来，随时调整打印进程。请参照图1，图1示出的是一种多轴悬浮3D打印系统的整体结构示意图。如图1所示，该多轴悬浮3D打印系统，包括控制器、成型缸、辐照模块、以及设于成型缸周围的多个供料模块和多个回收模块。该控制器用于对各模块进行控制，如控制辐照模块的辐照时间、辐照强度，控制多个供料模块的供料动作和控制多个回收模块的回收动作。该成型缸内承载有凝胶介质，在打印前，需确认成型缸内凝胶介质均一稳定无杂质，以确保打印成型件的质量。凝胶介质为透明的生物相容性材料，使得成型的生物组织不接触空气，细胞存活率高，同时没有氧阻聚，在蓝紫光辐照下无变性、交联反应，并且具备一定的密度，能够使成型件稳定的悬浮，可以反复利用。也可以在凝胶介质中添加有益于细胞生长、增殖的有益物质，没有细胞毒性，适合细胞生长存活。该辐照模块主要由壳体、蓝紫光源和光路等组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多轴悬浮3D打印系统，其特征在于，包括控制器、成型缸(1)、辐照模块(2)、以及设于成型缸(1)周围的多个供料模块(3)和多个回收模块(4)；/n所述控制器对各模块进行控制；/n所述成型缸(1)承载有凝胶介质(5)；/n所述辐照模块(2)用于辐照固化；/n所述供料模块(3)包括供料机械臂(31)和与供料机械臂(31)连接的供料单元，所述供料单元包括打印针头(32)；/n所述回收模块(4)包括回收机械臂(41)和与回收机械臂(41)连接的回收单元，所述回收单元包括回收针头(42)。/n

【技术特征摘要】
1.一种多轴悬浮3D打印系统，其特征在于，包括控制器、成型缸(1)、辐照模块(2)、以及设于成型缸(1)周围的多个供料模块(3)和多个回收模块(4)；
所述控制器对各模块进行控制；
所述成型缸(1)承载有凝胶介质(5)；
所述辐照模块(2)用于辐照固化；
所述供料模块(3)包括供料机械臂(31)和与供料机械臂(31)连接的供料单元，所述供料单元包括打印针头(32)；
所述回收模块(4)包括回收机械臂(41)和与回收机械臂(41)连接的回收单元，所述回收单元包括回收针头(42)。


2.根据权利要求1所述的多轴悬浮3D打印系统，其特征在于，所述供料单元还包括打印材料储料腔(33)；
所述打印材料储料腔(33)与...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昕，韦佳成，李娜娜，李春新，张思伟，
申请(专利权)人：深圳市光韵达增材制造研究院，深圳市呈仪科技有限公司，深圳协同创新高科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44