[发明专利]一种变深等距螺杆式生物3D打印挤出装置

说明书

本发明公开了一种变深等距螺杆式生物3D打印挤出装置，包括电机，所述电机通过支架固定在竖直设置的基板上侧，其底端通过联轴器与螺杆连接；所述螺杆顶部套设有固定架，杆身的螺纹部分套装有料筒；所述固定架侧面与基板固定；所述料筒顶端连通有料斗座，料斗座下侧的料筒外壁依次设置有固定顶座、加热件和固定底座；所述固定顶座和固定底座均与基板固定，固定底座下侧的料筒底端设置有喷头；所述料斗座上连通有料斗；所述基板对应加热件设置有风扇。本发明旨在提供一种能产生较强的挤出压力，克服传统3D打印材料为线状的限制，能将颗粒状或粉末状的生物型材料变为熔融态，再挤出的生物3D打印挤出装置。

技术领域

本发明涉及生物3D打印挤出装置领域，尤其涉及一种变深等距螺杆式生物3D打印挤出装置。

背景技术

近些年来，生物3D打印技术在组织工程领域中得到了广泛的研究与应用，该技术在数字三维模型驱动下可精确成型复杂生物结构。随着相关技术的不断深入研究，与该技术密切相关的生物3D打印机也得到了快速发展。按打印方式可将生物3D打印系统分为激光打印、喷墨打印和挤出打印，其中最常用的打印方式是挤出打印，简称为挤出式。依据打印温度的高低，挤出式分为低温沉积打印(LDM)和高温熔融打印(FDM)，这两种打印方式通常用于高低温不同场合下，其中FDM的应用最为广泛，用于打印各种熔点高、粘度大的生物材料。

但在生物打印材料中，有许多生物材料(如PCL、PLGA、PEEK等)或糖类(如壳聚糖、蔗糖等)通常情况下是以颗粒状或粉末状存在，无法通过线材熔融挤出的打印方式进行打印。虽然有研究者在打印之前通过拉丝机将生物打印材料制成线状材料，然后采取线材熔融挤出的打印方式进行打印，但这增加了制造成本和劳动量，费时费力。因此极需一种FDM挤出装置能够满足打印颗粒状或粉末状材料的要求。依据提供挤出动力的不同，基于FDM技术的挤出装置可分为电机驱动和气压驱动，分别称之为机械式和气压式。气压式打印装置的机械结构比较简单，但是在打印过程中需要空气压缩机提供稳定连续的压缩气体，会产生非常大的噪声，并且打印材料在刚开始受压的过程中常伴随有挤出不稳定的情况发生。与气压式相比，机械式由电机直接或间接驱动，具有控制精准、反应灵敏、成本较低等优势。机械式打印装置按挤出部件可分为推杆挤出式和螺杆挤出式。对于熔点较高、粘度较大的材料，推杆挤出式需要很大的推力才能将材料挤出，对电机的输出扭矩有很高的要求，往往对电机造成很大的负担。另外，推杆挤出式的活塞不仅要具有良好的密封性，还需要具备耐高温的特性，这对机械硬件方面有较高的要求。而螺杆挤出式可以很好地克服上述推杆挤出式所具有的缺点，并且经过螺旋挤压熔融材料可以有效地将材料中的气泡排出，对熔融材料有较好的压缩效果。因此，现急需一种压缩比较大，能将颗粒状或粉末状的生物型材料变为熔融态，可稳定挤出生物材料的3D打印挤出装置。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，旨在提供一种能产生较强的挤出压力，克服传统3D打印材料为线状的限制，能将颗粒状或粉末状的生物型材料变为熔融态，再挤出的生物3D打印挤出装置。

为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案予以实现的：

一种变深等距螺杆式生物3D打印挤出装置，包括电机，所述电机通过支架固定在竖直设置的基板上侧，其底端通过联轴器与螺杆连接；所述螺杆顶部套设有固定架，杆身的螺纹部分套装有料筒；所述固定架侧面与基板固定；所述料筒顶端连通有料斗座，料斗座下侧的料筒外壁依次设置有固定顶座、加热件和固定底座；所述固定顶座和固定底座均与基板固定，固定底座下侧的料筒底端设置有喷头；所述料斗座上连通有料斗；所述基板对应加热件设置有风扇。

进一步的，所述加热件共设置有三个，位于上侧的第一加热件对应螺杆的螺槽深度为3mm，位于中部的第二加热件对应螺杆的螺槽深度由3mm线性渐变至1mm，位于下侧的第三加热件对应螺杆的螺槽深度为1mm。

进一步的，所述螺杆的螺距为10mm，螺径为14mm，长径比为18，压缩比为3。