一种用于产生纤维的原位生物打印机及控制方法技术

本发明专利技术涉及溶液喷射纺丝技术领域，具体公开了一种用于产生纤维的原位生物打印机及控制方法，包括：打印平台支架，其上设置有用于实现喷头进行x向和y向移动的X向滑移机构和Y向滑移机构，和用于实现收集平台在z向移动的升降机构；所述喷头随着X向滑移机构进行x向移动，所述X向滑移机构滑动随着Y向滑移机构进行y向移动；收集平台，设置在喷头下方；气压调节系统，用于向喷头提供气体；溶液推进系统，用于向喷头提供聚合物溶液；控制系统，用于控制气压调节系统和溶液推进系统的启停以及控制喷头的x向移动和y向移动、收集平台的z向移动。本发明专利技术能够实现纤维的自动化沉积，精准控制溶液推进速率、喷涂气压和纤维膜打印轨迹。喷涂气压和纤维膜打印轨迹。喷涂气压和纤维膜打印轨迹。

【技术实现步骤摘要】
一种用于产生纤维的原位生物打印机及控制方法


[0001]本专利技术涉及溶液喷射纺丝
，具体涉及一种用于产生纤维的原位生物打印机及控制方法。

技术介绍

[0002]基于溶液喷射纺丝技术产生纤维有很多优点，比如溶液喷射纺丝技术的纺丝速率高，不需要高电压工作场景，易于实现多喷头纺丝，具备安全性和快速沉积纤维的条件。
[0003]市面上有很多基于溶液纺丝技术制造的生产纤维的设备，但是大部分都是对气泵，溶液推进器和商用喷枪的进行简单连接形成的纤维生产设备，这种设备主要是通过手动控制，可以简单进行纤维的打印，但是如果需要更为精确的打印路径和打印速度时，手持设备就很难做到这些。
[0004]因此，需要设计一种能够实现自动化打印，且能够控制溶液推进速率，喷涂气压，以及纤维膜打印轨迹的打印设备。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于产生纤维的原位生物打印机及控制方法，实现纤维的自动化沉积，精准控制溶液推进速率、喷涂气压和纤维膜打印轨迹。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种用于产生纤维的原位生物打印机，包括气压调节系统、溶液推进系统、喷头、打印平台支架、收集平台和控制系统；
[0008]所述打印平台支架上设置有用于实现喷头进行x向和y向移动的X向滑移机构和Y向滑移机构，所述打印平台支架上设置有用于实现收集平台在z向移动的升降机构；
[0009]所述喷头随着X向滑移机构进行x向移动，用于打印纤维，所述X向滑移机构滑动随着Y向滑移机构进行y向移动；
[0010]所述收集平台设置在喷头下方，用于收集纤维；
[0011]所述气压调节系统用于向喷头提供气体，且能调节喷涂气压；
[0012]所述溶液推进系统用于向喷头提供聚合物溶液，且能调节溶液推进速率；
[0013]所述控制系统与气压调节系统、溶液推进系统、X向滑移机构、Y向滑移机构和升降机构通信连接，用于控制气压调节系统和溶液推进系统的启停以及控制喷头的x向移动和y向移动、收集平台的z向移动。
[0014]本专利技术所述升降机构能够实现收集平台在z向移动，即能实现收集平台与喷头之间间距的调节，而收集平台与喷头之间间距为打印距离，且升降机构能够通过控制系统进行自动控制升降，即本专利技术能够实现打印距离的自动控制。
[0015]本专利技术通过控制系统控制X向滑移机构、Y向滑移机构实现喷头在x向和y向移动，通过喷头在x向和y向移动实现纤维膜打印轨迹的自动控制。
[0016]同时本专利技术的气压调节系统和溶液推进系统能够分别实现喷涂气压调节和溶液
推进速率调节。
[0017]综上，本专利技术基于溶液喷射纺丝技术集成了气压调节系统、溶液推进系统、喷头和打印平台支架等，实现了高压气体开关、溶液推进速率、打印距离、打印速度以及打印轨迹的精确控制，并且可以使喷头按预定义轨迹进行运动完成纤维的自动打印。
[0018]进一步地，X向滑移机构和Y向滑移机构实现移动的方式包括皮带传动或线性导轨。
[0019]进一步地，X向滑移机构包括X轴移动电机、X向传动皮带和定位横杆；
[0020]所述X向传动皮带由X轴移动电机驱动传动，所述喷头和溶液推进系统中的溶液推进装置均能在X向传动皮带的传动下沿着X向移动；
[0021]Y向滑移机构包括Y轴移动电机、Y向传动皮带、X向水平滑杆、Y向滑杆和滑块；
[0022]X向水平滑杆对称设置有两个，Y轴移动电机的动力输出轴与其中一个X向水平滑杆连接，Y向传动皮带对称设置有两个，两个Y向传动皮带的两端分别套在两个X向水平滑杆的两端，所述Y向滑杆与Y向传动皮带一一对应且平行设置，所述滑块滑动设置在Y向滑杆上，且滑块与Y向传动皮带连接；
[0023]所述定位横杆的两端分别与两个滑块连接。
[0024]进一步地，升降机构采用丝杆传动。
[0025]进一步地，升降机构包括z轴移动电机、竖向丝杆和螺纹套筒；
[0026]所述z轴移动电机设置在打印平台支架的顶部；
[0027]所述竖向丝杆一端与z轴移动电机的动力输出轴连接；所述竖向丝杆另一端与螺纹套筒螺纹连接；
[0028]所述螺纹套筒穿设在收集平台上，所述螺纹套筒螺纹套设在竖向丝杆上。
[0029]进一步地，气压调节系统包括气压调节器和气泵；
[0030]所述气泵的出口与气压调节器连接，用于提供气体；
[0031]所述气压调节器用于调节气压；所述气压调节器与控制系统通信连接。
[0032]进一步地，气泵包括储气罐、气泵电源和第三气管接口；
[0033]所述储气罐内存储有气体，
[0034]所述第三气管接口与储气罐连通，通过管道与气压调节器连接。
[0035]进一步地，溶液推进系统包括溶液推进装置、速度控制板和针筒；
[0036]所述溶液推进装置包括滑杆、丝杆和推进电机，所述溶液推进装置和喷头均安装在固定支架上，所述固定支架随着X向滑移机构进行x向移动；
[0037]所述针筒的出口与喷头连接，速度控制板推进电机的转速，从而控制针筒的在垂直方向的移动速率，实现针筒中溶液挤出速率的控制。
[0038]进一步地，喷头包括外套筒和针管，所述针管设置在外套筒内侧；
[0039]所述外套筒与气压调节系统的出气口连接，所述针管与溶液推进系统的出液口连接。
[0040]如上述原位生物打印机的控制方法，包括以下步骤：
[0041]S1、确定溶液推进速率、喷涂气压和纤维膜打印轨迹；
[0042]S2、由溶液推进系统和气压调节系统分别调节溶液推进速率和喷涂气压；
[0043]S3、由控制系统控制开启溶液推进系统和气压调节系统，分别向喷头提供气体和
聚合物溶液开始打印纤维；打印过程中，由控制系统根据纤维膜打印轨迹控制X向滑移机构、Y向滑移机构和升降机构，使喷头按照纤维膜打印轨迹进行打印。
[0044]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0045]本专利技术的原位生物打印机采用溶液喷射纺丝技术产生纤维，能够精准控制溶液推进速率，打印距离，打印速度以及打印轨迹控制，有效实现纤维的实时沉积和个性化打印，并且相较于手持式纤维生产设备，展现出喷涂纤维的均匀性和喷涂轨迹的精确性，同时纤维的形态更清晰，纤维之间的缠结情况得到了更好的改善。
附图说明
[0046]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：
[0047]图1为本专利技术原位生物打印机的结构示意图；
[0048]图2为气压调节器的结构示意图；
[0049]图3为气泵的结构示意图；
[0050]图4为溶液推进装置的结构示意图；
[0051]图5为手持打印和自动打印的纤维形态对比图；其中，(a)为手动打印，(b)为自动打印。
[0052]附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于产生纤维的原位生物打印机，其特征在于，包括气压调节系统、溶液推进系统、喷头(5)、打印平台支架(4)、收集平台(2)和控制系统；所述打印平台支架(4)上设置有用于实现喷头(5)进行x向和y向移动的X向滑移机构和Y向滑移机构，所述打印平台支架(4)上设置有用于实现收集平台(2)在z向移动的升降机构；所述喷头(5)随着X向滑移机构进行x向移动，用于打印纤维，所述X向滑移机构滑动随着Y向滑移机构进行y向移动；所述收集平台(2)设置在喷头(5)下方，用于收集纤维；所述气压调节系统用于向喷头(5)提供气体，且能调节喷涂气压；所述溶液推进系统用于向喷头(5)提供聚合物溶液，且能调节溶液推进速率；所述控制系统与气压调节系统、溶液推进系统、X向滑移机构、Y向滑移机构和升降机构通信连接，用于控制气压调节系统和溶液推进系统的启停以及控制喷头(5)的x向移动和y向移动、收集平台(2)的z向移动。2.根据权利要求1所述的一种用于产生纤维的原位生物打印机，其特征在于，所述X向滑移机构和Y向滑移机构实现移动的方式包括皮带传动或线性导轨。3.根据权利要求2所述的一种用于产生纤维的原位生物打印机，其特征在于，所述X向滑移机构包括X轴移动电机(9)、X向传动皮带和定位横杆；所述X向传动皮带由X轴移动电机(9)驱动传动，所述喷头(5)和溶液推进系统中的溶液推进装置(11)均能在X向传动皮带的传动下沿着X向移动；所述Y向滑移机构包括Y轴移动电机(10)、Y向传动皮带(7)、X向水平滑杆(6)、Y向滑杆和滑块；X向水平滑杆(6)对称设置有两个，Y轴移动电机(10)的动力输出轴与其中一个X向水平滑杆(6)连接，Y向传动皮带(7)对称设置有两个，两个Y向传动皮带(7)的两端分别套在两个X向水平滑杆(6)的两端，所述Y向滑杆与Y向传动皮带(7)一一对应且平行设置，所述滑块滑动设置在Y向滑杆上，且滑块与Y向传动皮带(7)连接；所述定位横杆的两端分别与两个滑块连接。4.根据权利要求1所述的一种用于产生纤维的原位生物打印机，其特征在于，所述升降机构采用丝杆传动。5.根据权利要求4所述的一种用于产生纤维的原位生物打印机，其特征在于，所述升降机构包括z轴移动电机(12)、竖向丝杆和螺纹套筒；所述z轴移动电机(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜海，曾志，秦梅，刘与之，赵锐，包郁，彭倍，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：