[发明专利]一种3D生物打印机喷头控制装置及喷头换料控制方法

说明书

本发明一种3D生物打印机喷头控制装置及喷头换料控制方法，属于3D生物打印机喷头控制技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种3D生物打印机喷头结构、控制装置的硬件结构及喷头换料控制方法的改进；解决该技术问题采用的技术方案为：包括电机控制架、打印喷头和换料装置，电机控制架设置在3D生物打印机的顶部，电机控制架的一侧设置有步进电机，电机控制架的两端向外延伸设置有固定梁，固定梁上设置有螺纹轴，螺纹轴通过步进电机驱动打印装置在Y轴打印平面上的运动；打印装置包括连接端与固定端，连接端与固定端通过螺栓连接固定，连接端与螺纹轴传动连接，固定端的延伸端设置有固定夹，固定夹用于夹持打印喷头；本发明应用于3D生物打印机。

技术领域

本发明一种3D生物打印机喷头控制装置及喷头换料控制方法，属于3D生物打印机喷头控制技术领域。

背景技术

3D打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。

3D生物打印机则是一种能够在数字三维模型驱动下，按照增材制造原理定位装配生物材料或细胞单元，制造医疗器械、组织工程支架和组织器官等制品的装备；在实际使用中，由于生物材料的粘度值较大，普通工业用压电喷头无法喷射粘度值超过20cps的生物材料，3D打印机使用一段时间后，喷头位置极易出现粘性材料堆积造成喷嘴堵塞。

喷嘴堵塞后为保持打印的持续进行，需要及时对打印喷筒进行清洗，目前市面上的3D打印机料筒、喉管、喷头都是可重复使用的，但其存在以下缺陷：在换料清理时不仅容易造成喷头的破坏，进行消毒、清洗费时费力；料筒清洗不干净会导致用来打印的生物材料受到污染，严重影响打印成品的质量；另一方面，在使用多种材料打印时，当打印完一种材料时，必须通过人工操作换料的方式，会导致打印过程中不能完全处于无菌环境下操作，同样存在打印材料受到污染的风险。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种3D生物打印机喷头结构、控制装置的硬件结构及喷头换料控制方法的改进。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种3D生物打印机喷头控制装置，包括电机控制架、打印喷头和换料装置，所述电机控制架设置在3D生物打印机的顶部，所述电机控制架的一侧设置有步进电机，所述电机控制架的两端向外延伸设置有固定梁，所述固定梁上设置有螺纹轴，所述螺纹轴通过步进电机驱动打印装置在Y轴打印平面上的运动；

所述打印装置包括连接端与固定端，所述连接端与固定端通过螺栓连接固定，所述连接端与螺纹轴传动连接，所述固定端的延伸端设置有固定夹，所述固定夹用于夹持打印喷头；

所述打印喷头包括料筒，所述料筒的内部设置有生物打印材料，所述料筒的底部设置有喉管，所述喉管的出口处活动设置有喷头；

所述料筒的外表面还设置有保护壳；

所述换料装置设置在3D生物打印机外壳的一侧，所述换料装置上设置有存储料仓，所述存储料仓内设置有多个型号的生物打印材料；

所述电机控制架的内部设置有控制电路板，所述控制电路板上集成有中央控制器，所述中央控制器通过导线分别与显示屏、键盘、电机驱动模块、喷头控制模块、数据通信模块相连；

所述电机驱动模块的信号输出端与步进电机相连；

所述喷头控制模块的信号输出端与打印喷头相连；

所述数据通信模块通过导线与3D生物打印机控制器相连；

所述中央控制器还连接有位置传感器，所述位置传感器设置在固定梁内部；