静电辅助三维打印设备制造技术

本发明专利技术公开一种静电辅助三维打印设备，其包括打印平台、进料装置、喷头以及高压电源。进料装置与喷头设置于打印平台的上方。喷头连接进料装置，且位于进料装置与打印平台之间。喷头与打印平台之间的距离小于或等于1厘米。高压电源具有输出端与接地端，其中输出端电连接喷头，且接地端电连接打印平台。且接地端电连接打印平台。且接地端电连接打印平台。

【技术实现步骤摘要】
静电辅助三维打印设备


[0001]本专利技术涉及一种三维打印技术，且尤其是涉及一种静电辅助三维打印设备。

技术介绍

[0002]再生医学可大概分为四大领域，其中又以细胞治疗(Cell Therapy)与组织工程(Tissue Engineering)的发展较为成熟。详细而言，组织工程必须统合生物、医学以及材料科学等专业知识与技术，用以开发出创伤修复、组织重建、器官重建以及手术辅助器材(例如支架)等相关产品。随着三维打印技术日趋成熟，在将三维打印技术导入组织工程后，已能逐渐创建出结构复杂且具备特殊功能的组织、器官以及手术辅助器材。
[0003]就人造生物组织而言，其可大概分为膜层与被膜层包覆的核层，其中膜层可模拟为细胞外基质，且核层可模拟为细胞与细胞间质。因此，在采用三维打印技术制作人造生物组织的过程中，膜层材料为持续性地挤出，视细胞与细胞间质的分布，核层材料为间歇性地挤出以被膜层材料包覆。
[0004]因三维打印技术应用于人造生物组织是采挤出方式为主，且大多存在着挤出线径过大或挤出线径固定不变等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术是针对一种静电辅助三维打印设备，其有助于缩减挤出线径，并控制挤出线径的大小。
[0006]根据本专利技术一实施例的静电辅助三维打印设备，其包括打印平台、进料装置、喷头以及高压电源。进料装置与喷头设置于打印平台的上方。喷头连接进料装置，且位于进料装置与打印平台之间。喷头与打印平台之间的距离小于或等于1厘米。高压电源具有输出端与接地端，其中输出端电连接喷头，且接地端电连接打印平台。
附图说明
[0007]包含附图以便进一步理解本专利技术，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本专利技术的实施例，并与描述一起用于解释本专利技术的原理。
[0008]图1是本专利技术一实施例的静电辅助三维打印设备的示意图；
[0009]图2是图1的区域A的局部放大示意图；
[0010]图3是图2的喷头的剖面示意图；
[0011]图4是图1的高压电源的电压变化与微米纤维的截面变化的对照示意图。
[0012]附图标号说明
[0013]100：静电辅助三维打印设备；
[0014]110：打印平台；
[0015]120：进料装置；
[0016]120a：第一进料装置；
[0017]120b：第二进料装置；
[0018]121a、121b：针筒；
[0019]122a、122b：推杆；
[0020]123a、123b：推送机构；
[0021]124a、124b：温控单元；
[0022]130：喷头；
[0023]131：第一出料管；
[0024]132：第二出料管；
[0025]133：第一连通管；
[0026]134：第二连通管；
[0027]140：高压电源；
[0028]141：输出端；
[0029]142：接地端；
[0030]150：温控装置；
[0031]160：三维移动机构；
[0032]170：控制器；
[0033]10：微米纤维；
[0034]A：区域；
[0035]D：距离；
[0036]X、Y、Z：轴。
具体实施方式
[0037]现将详细地参考本专利技术的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。
[0038]图1是本专利技术一实施例的静电辅助三维打印设备的示意图。图2是图1的区域A的局部放大示意图。请参考图1与图2，在本实施例中，静电辅助三维打印设备100包括打印平台110、进料装置120、喷头130以及高压电源140，其中进料装置120与喷头130设置于打印平台110的上方，且进料装置120与喷头130具有沿着空间中的Z轴移动的运动自由度。另外，打印平台110具有沿着空间中的X轴、Y轴以及Z轴移动的运动自由度。
[0039]喷头130连接进料装置120，且位于进料装置120与打印平台110之间。进料装置120适于提供打印材料至喷头130，并自喷头130挤出以沉积成型于打印平台110上。详细而言，高压电源140具有输出端141与接地端142，其中输出端141电连接喷头130，且接地端142电连接打印平台110，当高压电源140作用时，可以在喷头130与打印平台110之间形成高压电场。据此，自喷头130挤出的打印材料受到高压电场的牵引形成微米纤维，并沉积成型于打印平台110上。换句话说，静电辅助三维打印设备100可以缩减打印材料的挤出线径，例如将打印材料的挤出线径控制于80微米至450微米之间。
[0040]另一方面，喷头130与打印平台110之间的距离D小于或等于1厘米，即便输出电压产生高低变化，喷头130与打印平台110之间的高压电场仍具有足够强度，以使微米纤维能够准确地依据打印图案或打印路径沉积成型于打印平台110上。
[0041]图3是图2的喷头的剖面示意图。请参考图1至图3，在本实施例中，进料装置120包括第一进料装置120a与并列于第一进料装置120a的第二进料装置120b，其中第一进料装置120a适于提供核层材料至喷头130，且第二进料装置120b适于提供膜层材料至喷头130。举例来说，核层材料可为细胞溶液、药液或其他生物溶液，且膜层材料可为聚乙烯醇(PVA)制备而成的溶液或其他生物兼容材料制备而成的溶液。
[0042]当上述溶液自喷头130挤出时，受高压电场作用，液滴的表面聚集电荷，并承受反向于表面张力的电场力。当高压电场逐渐增强时，液滴自半球状被拉长为锥状，并形成泰勒锥(Taylor cone)。一旦高压电场强度增加至临界值，电场力克服液滴的表面张力，液滴便脱离喷头130向打印平台110喷出液柱。
[0043]详细而言，喷头130包括第一出料管131与环绕第一出料管131的第二出料管132，其中第一出料管131作为内管，且第一进料装置120a连接第一出料管131。第二出料管132作为外管，且第二进料装置120b连接第二出料管132。第一出料管131与第二出料管132采同轴配置，当核层材料自第一出料管131挤出且膜层材料自第二出料管132挤出时，核层材料被膜层材料包覆，且核层材料与膜层材料受到高压电场的牵引形成微米纤维，并沉积成型于打印平台110上。
[0044]举例来说，第一出料管131与第二出料管132采用导电性佳的金属管，且彼此固接。另一方面，高压电源140的输出端141通过铜线缠绕于喷头130，据以施加相同的高压电压至第一出料管131与第二出料管132。
[0045]进一步而言，喷头130还包括第一连通管133与第二连通管134，其中第一进料装置120a通过第一连通管133连接第一出料管131，且第二进料装置120b通过第二连通管134连接第二出料管132。也就是说，核层材料自第一进料装置120a经由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种静电辅助三维打印设备，其特征在于，包括：打印平台；进料装置，设置于所述打印平台的上方；喷头，设置于所述打印平台的上方，且连接所述进料装置，其中所述喷头位于所述进料装置与所述打印平台之间，且所述喷头与所述打印平台之间的距离小于或等于1厘米；以及高压电源，具有输出端与接地端，其中所述输出端电连接所述喷头，且所述接地端电连接所述打印平台。2.根据权利要求1所述的静电辅助三维打印设备，其特征在于，所述喷头包括第一出料管与环绕所述第一出料管的第二出料管，且所述进料装置包括第一进料装置与并列于所述第一进料装置的第二进料装置，所述第一进料装置连接所述第一出料管，且所述第二进料装置连接所述第二出料管。3.根据权利要求2所述的静电辅助三维打印设备，其特征在于，所述喷头还包括第一连通管与第二连通管，所述第一进料装置通过所述第一连通管连接所述第一出料管，且所述第二进料装置通过所述第二连通管连接所述第二出料管。4.根据权利要求2所述的静电辅助三维打印设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈欣欣，李昌周，赖豊文，刘育秉，沈盈妏，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：