[实用新型]一种基于低温沉积制造的生物3D打印装置

说明书

本实用新型公开了一种基于低温沉积制造的生物3D打印装置，包括成型腔，以及位于成型腔内的三维龙门运动成型平台和打印喷头；所述成型腔的两侧对称地设置有两个以上的半导体温控风道；所述半导体温控风道包括风道、导温翅片、半导体片和水冷通道；所述风道嵌于成型腔的腔体壁合金板与外部保温层之间；所述水冷通道位于保温层内的铝块内；所述导温翅片的一面固定在铝块内的水冷通道上，另一面与导温翅片的一端固定连接，导温翅片的另一端位于风道内；所述风道的底部与顶部均与成型腔内部连通，风道的底部设有引风机，顶部设有排风机。

技术领域

本实用新型属于3D打印装置领域，具体涉及一种基于低温沉积制造的生物3D打印装置。

背景技术

支架是组织工程中的关键要素之一，并且在细胞行为中扮演着重要的角色，比如益于细胞附着、增殖、长入和分化等。理想的支架必须具有良好的生物相容性、机械性能以及受控的生物降解性等，其中，机械性能可由支架的复杂结构、可控制的孔径大小以及打印丝材表面的微孔等来控制。传统的快速成型技术对于打印丝材表面的微孔无法直观有效的形成，而清华大学提出将一种材料的挤压/喷射过程和相分离过程集成起来的快速成型新工艺，即低温沉积制造(Low-temperature Deposition Manufacturing， LDM。相比其它快速成形工艺，LDM存在以下特点：

(1)材料的挤压/喷射过程是传统快速成型工艺中的挤出工艺与喷射工艺，其工艺特点为增材制造、复杂结构的快速成型；相分离过程为工业中常见的相分离法(又称为热致相分离法)，与工业方法中不同的是，LDM工艺中制造低温环境，经由升华和冷冻干燥除去溶剂实现丝材表面微孔的形成。LDM综合了两种工艺各自的优点，克服了各自的不足，在成形室中，通过一次成形，实现既包含大孔又包含微孔的分级结构，极大地增强了支架的生物化学性能和机械性能。

(2)与熔融沉积制造和选择性激光烧结两种工艺对比，LDM由于其非加热特征可以很好的保持材料的生物学性能，具有更广泛的材料适应性。在制造过程中，材料始终在室温或低于室温的环境下处理，有利于保证材料原有的理化性能，生物学性能基本不受影响。

由于这些独特的特性，LDM特别适用于制造多孔组织工程支架，经由LDM制作的支架已被用作用于细胞培养，骨置换，以及其他组织工程的应用。除了组织工程应用，LDM也已经应用到用于锂离子电池的多孔电极的制作以及柔性传感器的制作。

LDM技术是具有宽广应用前景的绿色制造技术，在快速制造与绿色制造相结合的领域，占据重要的地位。但是，就目前基于低温沉积制造的生物3D打印装置而言，还存在以下几方面的不足：

(1)成型腔内部温控设备目前主流为空压机，但是空压机存在的问题为温度不能够在一个范围内进行调控。其他专利中也有涉及半导体制冷的方式，但是主要利用在喷头或成型底板上，当打印层数过多后，效果显著下降。

(2)当成型腔内部温度降至-30℃后，空气中的水蒸气容易在成型底板上成霜，所以需要增加干燥盒或空气干燥机对成型腔内进行干燥处理。

(3)目前多数该方面设备大多为单喷头打印，对于更加复杂成分组成的生物组织打印工作效果会较差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能够使得控制成型腔内温度恒定，保证打印时温度的需求的3D打印装置。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种基于低温沉积制造的生物3D打印装置，包括成型腔，以及位于成型腔内的三维龙门运动成型平台和打印喷头；所述成型腔的两侧对称地设置有两个以上的半导体温控风道；