[發明專利]一種自動調節出料方式的溫度可控3D打印噴頭

有效

• 申請號: 201810476124.5
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108501373B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 桑勝波;趙冬;張強;張益霞;袁仲云;張虎林;菅傲群;段倩倩;冀建龍
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B29C64/209
• 分類號: B29C64/209;B29C64/295;B29C64/393;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 冷錦超

本發明一種自動調節出料方式的溫度可控3D打印噴頭，屬于3D打印技術領域；所要解決的技術問題為現有噴頭調控不便，打印材料溫度控制和出料方式控制困難；采用的技術方案為：噴頭外殼為底部敞口，頂部中心開孔的空心圓筒，圓環形固定板固定在噴頭外殼內壁的中下部形成出料口；裝料桶為空心圓管，同心套裝在噴頭外殼內部，擠壓活塞套裝在裝料桶內；電阻絲均勻纏繞在導熱層的外壁上，導熱層套裝在裝料桶外并和裝料桶外壁緊密貼合；三個收斂片相互之間緊密貼合形成一個頂部開口的倒圓錐，三個收斂片分別通過轉軸與出料口相連，三個壓縮彈簧分別固定在三個收斂片和噴頭外殼內壁之間；兩個外加電場電極片對稱嵌裝在噴頭外殼內壁底部。

技術領域

本發明一種自動調節出料方式的溫度可控3D打印噴頭，屬于3D打印技術領域。

背景技術

生物3D打印機是一種可采用多種生物材料打印的快速成型設備，利用相關數據打印出實體3D生物材料相容性結構，其制作的生物打印模型具有符合設計要求的外在形式和開放性的內在結構。簡單來說，生物3D打印機通過控制打印材料筒在三維空間的移動，將處于流體、膠體或糊狀的生物材料通過氣壓擠出，材料通過層層堆積后成型出不同形狀的模型，從而完成3D打印過程。

然而，由于材料性質不同，其對打印的條件的需求也不同，例如溫度高低、材料粒徑大小。或者對打印材料出料方式的要求不同，所需求的打印條件也不盡相同。現有3D打印噴頭通常在噴頭處設計一個加熱模塊，從而達到加熱生物材料的目的。或者采用不同直徑的多通道多噴頭進行生物3D打印，實現不同粒徑的生物材料的打印。

現有技術中，溫控生物3D打印噴頭只能進行單點溫度控制，會導致生物材料加熱不均勻，影響生物材料打印質量。現有的生物3D打印噴頭無法實現根據材料粒徑大小來控制噴頭直徑，導致生物打印噴頭容易堵塞，在打印細胞時，甚至導致細胞死亡。除此之外，現有的生物3D打印噴頭無法控制材料的出料方式，導致打印的生物3D結構與預期結構出現偏差。

發明內容

本發明克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題為現有噴頭調控不便，打印材料溫度控制和出料方式控制困難。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種自動調節出料方式的溫度可控3D打印噴頭，包括：噴頭外殼、生物裝料模塊、溫度控制模塊、噴口直徑控制模塊和外加電場電極片；

所述噴頭外殼為底部敞口，頂部中心開孔的空心圓筒，圓環形固定板固定在噴頭外殼內壁的中下部形成出料口，噴頭外殼上開有兩個對稱分布的散熱孔；

所述生物裝料模塊包括裝料桶和擠壓活塞，裝料桶為空心圓管，同心套裝在噴頭外殼內部并固定在圓環形固定板上，擠壓活塞套裝在裝料桶內；

所述溫度控制模塊包括電阻絲和導熱層，電阻絲均勻纏繞在導熱層的外壁上，導熱層套裝在裝料桶外并和裝料桶外壁緊密貼合；

所述噴口直徑控制模塊包括三片收斂片和三個壓縮彈簧，所述三個收斂片相互之間緊密貼合形成一個頂部開口的倒圓錐，三個收斂片分別通過轉軸與出料口相連，三個壓縮彈簧分別固定在三個收斂片和噴頭外殼內壁之間；

兩個外加電場電極片對稱嵌裝在噴頭外殼內壁底部。

所述收斂片的截面為Z字形，三個收斂片之間相互搭接，緊密貼合。

所述溫度控制模塊還包括溫度傳感器和主控模塊，溫度傳感器焊接在導熱層內壁上，溫度傳感器與主控模塊的輸入端連接，主控模塊的輸出端與溫度控制模塊的加熱控制開關相連。

所述溫度傳感器為接觸式溫度傳感器。

所述溫度控制模塊還包括兩個散熱扇，分別嵌裝于噴頭外殼上的兩個散熱孔內，兩個散熱扇的控制開關與溫度控制模塊中主控模塊的輸出端相連。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果。