[發明專利]一種3D打印裝置及其打印方法

在審

• 申請號: 202010635666.X
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111716706A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 林雪霞;方飛祥
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: B29C64/112
• 分類號: B29C64/112;B29C64/20;C12M3/00;C12N5/00;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 韓雪梅

1.一種3D打印裝置，其特征在于：包括三維移動平臺，所述三維移動平臺上安裝有三軸機械臂，所述三軸機械臂電連接有控制器，所述三軸機械臂上安裝有打印噴頭，所述打印噴頭電連接有驅動電源，所述驅動電源無線連接有計算機，所述計算機內置有控制軟件；所述三維移動平臺上固定設置有接收平臺，所述接收平臺位于所述打印噴頭下方，所述打印噴頭內裝有打印墨水。

2.根據權利要求1所述的3D打印裝置，其特征在于：所述打印噴頭內均勻設置有多條打印通道，每條所述打印通道內均設置有墨囊，所述墨囊內盛裝有所述打印墨水；所述墨囊底部開設有噴嘴，所述墨囊側壁上安裝有壓電陶瓷片，所述打印通道與所述驅動電源通過導線電連接；所述壓電陶瓷片外側設置有隔膜。

3.根據權利要求1所述的3D打印裝置，其特征在于：所述三軸機械臂包括水平固定設置于所述三維移動平臺上的Y軸，所述Y軸上滑動設置有豎直安裝的Z軸，所述Z軸頂部固定安裝有水平設置的X軸，且所述X軸的水平投影與所述Y軸的水平投影垂直設置，所述X軸上通過鏈輪結構水平滑動設置有控制端，所述控制端側壁上通過鏈輪結構豎直滑動設置有機械臂，所述機械臂末端固定安裝有機械手，所述打印噴頭安裝于所述機械手上。

4.根據權利要求2所述的3D打印裝置，其特征在于：所述驅動電源上開設有連接端口，所述連接端口通過導線與所述打印通道連接。

5.根據權利要求2所述的3D打印裝置，其特征在于：所述打印噴頭內均勻設置有五條打印通道，每條所述打印通道內均設置有墨囊，五個所述墨囊內分別采用5mL注射器灌注有不同的打印墨水。

6.根據權利要求4所述的3D打印裝置，其特征在于：所述驅動電源采用并聯電路，所述并聯電路采用控制信號驅動兩個高壓開關，將高壓信號切成方波，實現對驅動電壓大小的調節轉換；并聯電路中并聯設置有多個開關，每個開關分別通過導線連接有一個所述打印通道。

7.一種3D打印方法，其特征在于：包括對細胞進行打印和培養的方法，步驟如下：

步驟一；打開計算機的控制軟件，輸入控制參數，在控制器中輸入打印圖案模型的坐標；

步驟二；清洗打印通道；將細胞打印懸浮液注入墨囊，封閉墨囊入口，電壓驅動噴墨打印頭將細胞打印懸浮液噴涂于玻璃基底；細胞打印懸浮液包括DMEM完全培養基、質量百分含量為0.2％～1.2％的海藻酸鈉水溶液和待打印細胞；所述DMEM完全培養基和質量百分含量為0.2％～1.2％的海藻酸鈉水溶液的體積比為1：1；細胞打印懸浮液中待打印細胞的濃度為1×10⁶～9×10⁶個/mL；在噴涂有細胞打印懸浮液的玻璃基底上覆蓋聚二甲基硅氧烷通道，利用微量注射泵從進樣孔依次通入0.2～0.3M的CaCl₂水溶液和DMEM完全培養基，于35～40℃、15％～25％的CO₂的條件下培養；

步驟三；開始打印，控制器驅動三軸機械臂移動，從而帶動打印噴頭按預定圖案坐標移動；驅動電源施加脈沖波形，脈沖電壓上升和持續過程中，壓電陶瓷片產生形變，利用壓電陶瓷片的伸縮形變使墨囊中的打印墨水液滴從噴嘴噴射出去，進行打印；通過控制軟件控制并切換打印通道電壓的斷連，設置打印時的工作電壓為50～500V，打印間距為100～300μm，打印滴數為1～9滴；直至打印完成。

8.根據權利要求7所述的3D打印方法，其特征在于：步驟2中所述玻璃基底的制備包括：將玻璃和三氯硅烷混合，抽真空至-0.8MPa，在-0.8MPa條件下保持真空狀態0.8～1.2h，得到玻璃基底；所述聚二甲基硅氧烷通道的高度為20～100μm，寬度為0.6～1.2mm。