[發(fā)明專利]冷凍3D打印裝置及三維結構打印方法

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• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112123760A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 薛龍建;謝宇;陳雯慧;楊柏松;楊茜晨
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B29C64/20
• 分類號: B29C64/20;B29C64/386;B29C64/393;B29C64/321;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/00;B33Y50/02;B33Y40/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 朱宏偉

1.一種冷凍3D打印裝置，包括進料單元和位于打印室內部的主噴管、水平位移機構、升降機構、光照單元和冷臺，所述進料單元與主噴管連接，所述主噴管的末端設有噴嘴，所述水平位移機構驅動所述主噴管移動，所述升降機構驅動冷臺上下移動；其特征在于，所述進料單元包括原料倉、注射泵、進料管和內噴頭，所述內噴頭與主噴管連接，所述主噴管包括混合段和取向段，所述混合段內部設有蛇形管腔，所述取向段內部平直光滑。

2.根據(jù)權利要求1所述的冷凍3D打印裝置，其特征在于，還包括控溫模塊、微處理器和網(wǎng)絡接口通信控制模塊，所述控溫模塊通過網(wǎng)絡接口通信模塊設置噴嘴的溫度、打印室內部環(huán)境溫度和冷臺溫度，所述網(wǎng)絡接口通信控制模塊與微處理器、進料模塊、位移控制模塊、光照模塊以及冷臺進行通信；所述網(wǎng)絡接口通信控制模塊與電腦相連。

3.根據(jù)權利要求1所述的冷凍3D打印裝置，其特征在于，所述混合段的長度不少于5厘米；所述取向段的長度不少于5厘米。

4.如權利要求1所述的3D打印裝置，其特征在于：所述進料單元設置有一個或多個；每個進料單元由一個原料倉、一個進料管、一個注射泵和一個內噴頭連接而成；多個進料單元的內噴頭匯聚到主噴管，主噴管末端連接噴嘴；每個注射泵推進速度單獨控制；多個進料單元之間相互獨立控制。

5.根據(jù)權利要求2所述的冷凍3D打印裝置，其特征在于，所述噴嘴內設有控溫元件，所述冷臺內部設有通液氮的管道，通液氮的管道與液氮儲存容器相連，液氮流速通過流量閥控制；所述冷臺內部設有加熱元件，所述冷臺內部設有感溫元件，所述流量閥、加熱元件和感溫元件與控溫模塊相連。

6.根據(jù)權利要求5所述的冷凍3D打印裝置，其特征在于，所述冷臺外接樣品籃，材質為金屬；所述冷臺通過互鎖裝置與樣品籃緊密接觸；所述互鎖裝置包括設置在冷臺上的定位件，所述樣品籃下方設有可滑動插入定位件的到位件，定位件與到位件完全接觸即形成互鎖。

7.根據(jù)權利要求1所述的冷凍3D打印裝置，其特征在于，所述光照單元采用LED平行光源，LED平行光源位于噴嘴四周；所述光照單元前端設有線性或圓形光柵。

8.根據(jù)權利要求1所述的冷凍3D打印裝置，其特征在于，所述打印室設有防紫外線窗戶和溫控單元。

9.根據(jù)權利要求1所述的冷凍3D打印裝置，其特征在于，所述打印室內的冷臺與液氮管道連接。

10.一種利用權利要求1所述冷凍3D打印裝置打印三維結構的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：將打印原料分別加入不同原料倉，將樣品籃裝上冷臺；檢查XYZ位移系統(tǒng)并歸零，打印室內通入氮氣來干燥腔體；

步驟二：通過控溫模塊分別設置噴嘴、冷臺和打印室的溫度，并進行預熱預冷；

步驟三：通過電腦輸入打印參數(shù)，打印參數(shù)包括切片文件、不同注射泵各自推進速度、光照強度和光柵、掃描路徑和掃描速度，打開光照模塊，在樣品籃中開始打印樣品；

步驟四：打印結束后，關閉光照單元，取下樣品籃并將其和樣品一同放入冷凍干燥機進行干燥，獲得最終樣品；

步驟五：關閉冷臺冷凍，將冷臺加熱至室溫，關閉通入氣體，位移控制單元復位，關閉打印機。