[發(fā)明專利]一種自動(dòng)配料和混料的多噴頭生物3D打印設(shè)備及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610302055.7
• 申請日: 2016-05-07
• 公開（公告）號: CN105796206B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張斌;谷龍;羅熠晨;馬梁
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: A61F2/00
• 分類號: A61F2/00;B33Y30/00;B33Y10/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司33200
• 代理人: 鄭海峰

1.一種自動(dòng)配料和混料的多噴頭生物3D打印設(shè)備，其特征在于，包括氣壓壓料罐（1）、壓料罐管夾（2）、固定板（3）、電磁換向閥閥組a、電磁換向閥閥組b、混料罐組件(4)、面噴頭(5)、點(diǎn)噴頭(6)、噴頭托架(7)、線噴頭(8)、電機(jī)固定架 (9)、移動(dòng)頂梁 (10)、取料驅(qū)動(dòng)臂(11)、工作臺(12)、側(cè)板(13)；所述電磁換向閥閥組a和電磁換向閥閥組b均至少由兩個(gè)電磁換向閥組成，電磁換向閥閥組a和電磁換向閥閥組b固定安裝在側(cè)板(13)上，其進(jìn)出口接口均與料管連接；所述氣壓壓料罐(1)上部與進(jìn)氣管連接，下部與混料罐組件(4)旋蓋上部料管連接，中部與壓料罐管夾(2)同軸配合安裝，且通過壓料罐管夾(2)與側(cè)板(13)固定安裝，氣壓壓料罐(1)的數(shù)量與電磁換向閥閥組a內(nèi)的電磁換向閥的數(shù)量相同；所述混料罐組件(4)上部與電機(jī)固定架(9)前端固定卡套同軸固定安裝，中部與固定板(3)中心孔同軸固定安裝；所述固定板(3)、電機(jī)固定架(9)、噴頭托架(7)與側(cè)板(13)前板面固定安裝，側(cè)板(13)底部與工作臺(12)一側(cè)的頂部固定安裝；所述面噴頭(5)、點(diǎn)噴頭(6)和線噴頭(8)的筒體與噴頭托架(7)中的通孔同軸固定安裝，筒體上部與混料罐組件(4)底部料管連接；所述取料驅(qū)動(dòng)臂(11)的豎直伸縮段可上下移動(dòng)，其上部與移動(dòng)頂梁 (10)的滑道配合安裝，可沿移動(dòng)頂梁 (10)滑道左右移動(dòng)；所述移動(dòng)頂梁 (10)兩端下部與工作臺(12)上部的滑道配合安裝，可沿工作臺(12)滑道前后移動(dòng)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)配料和混料的多噴頭生物3D打印設(shè)備，其特征在于，所述混料罐組件(4)由電機(jī)(4.1)、聯(lián)軸器(4.2)、旋蓋(4.3)、混料筒(4.4)、攪拌器(4.5)組成；所述攪拌器(4.5)上部與旋蓋(4.3)中心孔同軸安裝，且能相對轉(zhuǎn)動(dòng)，攪拌器(4.5)的上部軸端與聯(lián)軸器(4.2)的下部連接，整體與混料筒(4.4)同軸安裝；所述混料筒(4.4)中部與固定板(3)中心孔同軸固定安裝，上部與旋蓋(4.3)同軸固定安裝，底部連接接頭與混料罐組件(4)底部料管連接，旋蓋(4.3)上部的連接接頭中一個(gè)與進(jìn)氣管連接，其余連接接頭與混料罐組件(4)旋蓋上部料管連接；所述電機(jī)(4.1)機(jī)體與電機(jī)固定架 (9)前端電機(jī)卡套同軸固定安裝，電機(jī)(4.1)下端與聯(lián)軸器(4.2)上端連接，電機(jī)(4.1)通過聯(lián)軸器(4.2)驅(qū)動(dòng)攪拌器(4.5)在混料筒(4.4)中旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)混料過程。

3.如權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)配料和混料的多噴頭生物3D打印設(shè)備，其特征在于，所述點(diǎn)噴頭(6)的噴頭頭部安裝有壓電元件。

4.如權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)配料和混料的多噴頭生物3D打印設(shè)備，其特征在于，所述面噴頭(5)的噴頭頭部至少開有2個(gè)噴孔。

5.如權(quán)利要求2所述的一種自動(dòng)配料和混料的多噴頭生物3D打印設(shè)備，其特征在于，所述旋蓋(4.3)上部至少有三個(gè)連接接頭。

6.如權(quán)利要求2所述的一種自動(dòng)配料和混料的多噴頭生物3D打印設(shè)備，其特征在于，所述混料筒(4.4)下部至少有1個(gè)連接接頭。

7.一種如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述多噴頭生物3D打印設(shè)備的控制方法，其特征在于包括如下步驟：

工作前，將所需氣壓壓料罐(1)內(nèi)填充打印生物材料；

混料過程：根據(jù)當(dāng)前的打印材料需求，向氣壓壓料罐(1)上部進(jìn)氣管加壓，此時(shí)與氣壓壓料罐(1)下部對應(yīng)的電磁換向閥閥組a的電磁換向閥得電開啟，將所需生物材料按照配比輸送到混料罐組件(4)的混料筒(4.4)內(nèi)，待達(dá)到要求后，電磁換向閥閥組a的電磁換向閥失電關(guān)閉，切斷氣壓壓料罐(1)的進(jìn)氣；然后混料罐組件(4)上部的電機(jī)(4.1)起動(dòng)，通過聯(lián)軸器(4.2)帶動(dòng)下部的攪拌器(4.5)旋轉(zhuǎn)，將混料筒(4.4)內(nèi)的生物材料混合均勻；

打印過程：移動(dòng)頂梁 (10)在工作臺(12)滑道上可前后移動(dòng)，取料驅(qū)動(dòng)臂(11)在移動(dòng)頂梁 (10)滑道上可左右移動(dòng)，取料驅(qū)動(dòng)臂(11)自身豎直伸縮段可上下調(diào)節(jié)，在移動(dòng)頂梁 (10)和取料驅(qū)動(dòng)臂(11)的配合運(yùn)動(dòng)下使取料驅(qū)動(dòng)臂(11)的前部卡抓可以卡住噴頭托架(7)中任意一個(gè)噴頭的筒體部位，然后取料驅(qū)動(dòng)臂(11)上移，將所需噴頭從噴頭托架(7)中取出，在移動(dòng)頂梁 (10)和取料驅(qū)動(dòng)臂(11)的配合運(yùn)動(dòng)下控制所需噴頭移動(dòng)到打印位置，然后通過旋蓋(4.3)上的進(jìn)氣管對混料筒(4.4)內(nèi)通氣加壓，當(dāng)電磁換向閥閥組b中與所需噴頭對應(yīng)的電磁換向閥得電開啟，便可將混料筒(4.4)內(nèi)的生物材料通過混料罐組件(4)底部料管從噴頭中擠出，在移動(dòng)頂梁 (10)和取料驅(qū)動(dòng)臂(11)配合運(yùn)動(dòng)下按照預(yù)定路徑完成生物材料的打印工作；

根據(jù)所需打印生物組織的要求，可選擇相應(yīng)的點(diǎn)噴頭(6)、線噴頭(8)或面噴頭(5)或者交叉選用，精確、快速和高效地完成打印過程。