CN107225752B - 一种3d打印装置 - Google Patents

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CN107225752B CN201710582013.8A CN201710582013A CN107225752B CN 107225752 B CN107225752 B CN 107225752B CN 201710582013 A CN201710582013 A CN 201710582013A CN 107225752 B CN107225752 B CN 107225752B
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Abstract

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印装置。所述装置包括：运动单元，所述运动单元包括X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元；冷冻床；液态水喷头，所述液态水喷头在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；生物材料喷头，所述生物材料喷头在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；冷却喷头，所述冷却喷头的喷头方向设置在朝向冷冻床方向，使所述冷却喷头能够将冷却物喷向3D打印模型。通过上述技术方案，解决了现有技术3D打印由支撑材料引起的细胞毒性、生物排异性的技术问题，具有安全可靠、易在低温环境保存，保证生物活性的技术效果。

Description

一种3D打印装置
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印装置。
背景技术
3D打印技术的快速发展为生物工程领域带来了新的解决方案，通过3D打印技术可以实现三维多细胞体系结构的生产制造。现有技术中，生物材料的3D打印多以水凝胶作为支撑材料。水凝胶是以水为分散介质的交联聚合物，具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，能被水溶胀但不溶于水，它在水中能够吸收大量的水分显著溶胀，并在显著溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。
目前，有关高分子凝胶的理论还很不完善，凝胶溶胀的理论模型的研究尚处于发展阶段。现有技术中使用水凝胶作为3D打印的支撑材料，存在细胞毒性、生物排异性的技术问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种3D打印装置，解决了现有技术3D打印由支撑材料引起的细胞毒、生物排异性的技术问题，具有安全可靠、易在低温环境保存，保证生物活性的技术效果。
本申请实施例提供一种3D打印装置，应用于制造一3D打印模型，所述装置包括：运动单元，所述运动单元包括X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元；冷冻床，所述冷冻床与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接，并在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；液态水喷头，所述液态水喷头与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接，并在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；生物材料喷头，所述生物材料喷头与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接，并在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；冷却喷头，所述冷却喷头与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接，并在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；且，所述冷却喷头的喷头方向设置在朝向冷冻床方向，使所述冷却喷头能够将冷却物喷向3D打印模型。
进一步地，所述装置还包括：生物材料储料罐，所述生物材料储料罐通过管路给所述生物材料喷头输送生物材料。
进一步地，所述装置还包括：液态水储料罐，所述液态水储料罐通过管路给所述液态水喷头输送液态水。
进一步地，所述装置还包括：冷却物罐，所述冷却物罐通过管路给所述冷却喷头提供冷却物。
进一步地，所述装置还包括：减压阀，所述减压阀设置在所述冷却喷头和所述冷却物罐之间。
进一步地，所述装置还包括：制冷件，所述制冷件与所述冷冻床相配合，给所述冷冻床提供冷却能量。
进一步地，所述装置还包括：一壳体，所述壳体具有一容置空间；其中，所述冷却喷头、所述生物材料喷头、所述液态水喷头、所述冷冻床设置在所述容置空间内。
进一步地，所述装置还包括：所述壳体包括隔热材料。
进一步地，所述装置还包括：所述壳体为封闭空间。
进一步地，所述装置还包括：控制单元，所述控制单元与所述运动单元、所述液态水喷头、所述生物材料喷头、所述冷却喷头连接，并控制所述运动单元、所述液态水喷头、所述生物材料喷头、所述冷却喷头的动作。
本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
1、本申请实施例提供一种3D打印装置，所述装置包括：运动单元，所述运动单元包括X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元；冷冻床；液态水喷头，所述液态水喷头在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；生物材料喷头，所述生物材料喷头在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；冷却喷头，所述冷却喷头的喷头方向使所述冷却喷头能够将冷却物喷向3D打印模型。通过所述运动单元驱动所述液态水喷头，将所述液态水挤出至所述冷冻床的预定位置，且在所述液态水的挤出过程中，使用冷却喷头喷出的冷却物将所述液态水快速冷冻固化，形成第一基层支撑体，然后运动单元驱动所述生物材料喷头，将生物材料挤出至所述第一基层支撑体上，形成第一层生物材料层，如此反复形成基层支撑体和生物材料层，直至完成所述3D模型的打印。通过上述技术方案，解决了现有技术3D打印由支撑材料引起的细胞毒性、生物排异性的技术问题，具有安全可靠、易在低温环境保存，保证生物活性的技术效果。
2、本申请实施例通过使用控制单元控制所述运动单元，驱动所述冷冻床，液态水喷头，冷却喷头在三维空间的运动，具有将所述液态水挤出至所述冷冻床的预定位置，且所述液态水挤出后迅速冷冻，形成基层支撑体的技术效果。
3、本申请实施例通过使用控制单元控制所述运动单元，驱动所述冷冻床，生物材料喷头在三维空间的运动，具有将所述生物材料挤出至所述基层支撑体的预定位置，形成生物材料层的技术效果。
4、本申请实施例通过使用制冷件给所述冷冻床提供冷却能量，使所述冷冻床保持较低的温度，使所述3D打印过程维持在较低的温度条件下，具有保证所述生物材料的活性的技术效果。
5、本申请实施例通过在氮气储气罐与冷却喷头之间设置减压阀，具有降低氮气的气压的技术效果。
6、本申请实施例通过使用封闭的3D打印室，能够隔离打印区域与外部环境的热交换，将所述3D打印室维持在较低的温度条件下，具有保持生物活性的技术效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供一种3D打印装置的结构示意图；
附图标号说明：1-运动单元，2-冷冻床，3-液态水喷头，4-生物材料喷头，5-冷却喷头，6-生物材料储料罐，7-液态水储料罐，8-冷却物罐，9-减压阀，10-制冷件，11-壳体，121-上位机，122-主控电路板。
具体实施方式
本发明实施例通过提供一种3D打印装置，解决了现有技术3D打印由支撑材料引起的细胞毒性、生物排异性的技术问题，具有安全可靠、易在低温环境保存，保证生物活性的技术效果。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
图1所示为一种3D打印装置示意图，所述装置应用于制造一3D打印模型，所述装置包括：
运动单元1，所述运动单元1包括X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元；
具体来说，在本申请实施例的3D打印技术中，通过运动单元1驱动冷冻床2，液态水喷头3，生物材料喷头4，冷却喷头5在三维空间的运动，以实现冷冻床2，液态水喷头3，生物材料喷头4，冷却喷头5在所述X轴、Y轴、Z轴方向的运动，具有将所述液态水和生物材料挤出至所述冷冻床的预定位置，且所述液态水挤出后迅速冷冻的技术效果。所述运动单元1包括X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元；所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元分别驱动所述冷冻床2，液态水喷头3，生物材料喷头4，冷却喷头5在X轴、Y轴、Z轴方向的运动，所述X轴、Y轴、Z轴方向是空间内互不平行的三个方向。
冷冻床2，所述冷冻床2与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接，并在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；
具体来说，冷冻床2是进行3D打印时放置所述打印模型的托盘，冷冻床2的底部是制冷件10，所述制冷件10与所述冷冻床2相配合，给所述冷冻床2提供冷却能量，使所述冷冻床2保持较低的温度，使所述3D打印过程维持在较低的温度条件下，具有保证所述生物材料的活性的技术效果。在进行3D打印时，使X轴、Y轴所在平面与所述冷冻床所在平面保持平行。
液态水喷头3，所述液态水喷头3与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接，并在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；
具体来说，所述液态水喷头3与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接。通过Z轴运动单元驱动所述液态水喷头3移动至所述冷冻床2上方第一固定距离，保持所述液态水喷头3在X轴、Y轴方向不动；然后所述X轴运动单元、Y轴运动单元驱动所述冷冻床2在X轴、Y轴方向沿着第一预定轨迹运动，所述冷冻床2沿X轴、Y轴运动的同时，所述液态水喷头3根据第一预定速度和第一预定水量挤出液态水，使所述挤出的液态水按照第一预定轨迹打印到所述冷冻床2上。
其中，所述第一固定距离正好可以使液态水喷头3挤出的液态水可以打印到所述冷冻床2上，所述第一预定速度、第一预定水量、第一预定轨迹设定在控制单元12中，由控制单元控制所述运动单元1、所述冷冻床2、所述液态水喷头3的动作。
冷却喷头5，所述冷却喷头5与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接，并在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；且，
所述冷却喷头5的喷头方向设置在朝向冷冻床2方向，使所述冷却喷头5能够将冷却物喷向3D打印模型。
具体来说，所述冷却喷头5与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接。所述冷却喷头5喷出冷却物，本实施例中所述冷却物为冷冻氮气。所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动所述冷却喷头5跟随所述液态水喷头3的运动路径，使所述液态水喷头3在挤出所述液态水时，所述冷却喷头5同时喷出所述冷冻氮气至刚挤出的液态水上，使所述刚挤出的液态水遇冷迅速固化，形成第一基层支撑体。
生物材料喷头4，所述生物材料喷头4与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接，并在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；
具体来说，所述生物材料喷头4与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接。通过Z轴运动单元驱动所述生物材料喷头4移动至所述第一基层支撑体上方第二固定距离，保持所述生物材料喷头4在X轴、Y轴方向不动；然后所述X轴运动单元、Y轴运动单元驱动所述冷冻床2在X轴、Y轴方向沿着第二预定轨迹运动，所述冷冻床2沿X轴、Y轴运动的同时，所述生物材料喷头4根据第二预定速度和第二预定剂量挤出生物材料，使所述生物材料按照第二预定轨迹打印到所述第一基层支撑体上。
其中，所述第二固定距离正好可以使生物材料喷头4挤出的生物材料可以打印到所述第一基层支撑体上，所述第二预定速度、第二预定剂量、第二预定轨迹设定在控制单元12中，由控制单元12控制所述运动单元1、所述冷冻床2、所述生物材料喷头4的动作。
进一步地，所述装置还包括：生物材料储料罐6，所述生物材料储料罐6通过管路给所述生物材料喷头4输送生物材料，在本实施例中，所述管路为塑料软管。
进一步地，所述装置还包括：液态水储料罐7，所述液态水储料罐7通过管路给所述液态水喷头3输送液态水，在本实施例中，所述管路为塑料软管。
进一步地，所述装置还包括：冷却物罐8，所述冷却物罐8通过管路给所述冷却喷头5提供冷却物。具体来说，所述冷却物为冷冻氮气，所述冷却物罐8为氮气储气罐。
进一步地，所述装置还包括：减压阀9，所述减压阀9设置在所述冷却喷头5和所述冷却物罐8之间。由于氮气储气罐8直接喷出的氮气的压力较高，不能直接喷射到水介质上，因此，在氮气储气罐8与冷却喷头5之间设置减压阀9，降低氮气的气压。
进一步地，所述装置还包括：
一壳体11，所述壳体11具有一容置空间；
其中，所述冷却喷头5、所述生物材料喷头4、所述液态水喷头3、所述冷冻床2设置在所述容置空间内。
具体来说，所述壳体为一封闭的3D打印室，所述冷却喷头5、所述生物材料喷头4、所述液态水喷头3、所述冷冻床2均设置于所述3D打印室内，能够隔离打印区域与外部环境的热交换，将所述3D打印室维持在较低的温度条件下，具有保持生物活性的技术效果。
进一步地，所述装置还包括：所述壳体11包括隔热材料，所述隔热材料能够减少打印区域与外部环境的热交换，将所述3D打印室维持在较低的温度条件下，具有保持生物活性的技术效果。
进一步地，所述装置还包括：
控制单元12，所述控制单元12与所述运动单元1、制冷件10连接连，通过所述运动单元1控制所述冷冻床2，液态水喷头3，生物材料喷头4，冷却喷头5的动作，并控制制冷件10的工作状态。
具体来说，控制单元12包括：
主控电路板122，所述主控电路板122与运动单元1、制冷件10连接；
上位机121，所述上位机121与所述主控电路板122连接。
所述上位机121中存储有所述3D打印模型的打印信息，所述3D打印模型的打印信息包括所述液态水的挤出速度，水量，所述生物材料的挤出速度，挤出剂量，打印温度、喷头运动轨迹、冷却物喷出量等参数。
所述上位机121将所述3D打印模型的打印信息传输给所述主控电路板122，所述主控电路板122与所述运动单元1连接，所述主控电路板根据所述3D打印模型的打印信息，控制所述运动单元1驱动所述冷冻床2，液态水喷头3，生物材料喷头4，冷却喷头5。进一步地，所述主控电路板122控制所述制冷件10，使所述制冷件10给所述冷冻床2提供冷却能量，使所述冷冻床保持在较低的温度。
实施例2
图1所示为一种3D打印装置示意图，所述装置应用于制造一3D打印模型，所述装置包括：
运动单元1，所述运动单元1包括X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元；
具体来说，在本申请实施例的3D打印技术中，通过运动单元1驱动冷冻床2，液态水喷头3，生物材料喷头4，冷却喷头5在三维空间的运动，以实现冷冻床2，液态水喷头3，生物材料喷头4，冷却喷头5在所述X轴、Y轴、Z轴方向的运动，具有将所述液态水和生物材料挤出至所述冷冻床的预定位置，且所述液态水挤出后迅速冷冻的技术效果。所述运动单元1包括X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元；所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元分别驱动所述冷冻床2，液态水喷头3，生物材料喷头4，冷却喷头5在X轴、Y轴、Z轴方向的运动，所述X轴、Y轴、Z轴方向是空间内互不平行的三个方向。
冷冻床2，所述冷冻床2与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接，并在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；
具体来说，冷冻床2是进行3D打印时放置所述打印模型的托盘，冷冻床2的底部是制冷件10，所述制冷件10与所述冷冻床2相配合，给所述冷冻床2提供冷却能量，使所述冷冻床2保持较低的温度，使所述3D打印过程维持在较低的温度条件下，具有保证所述生物材料的活性的技术效果。在进行3D打印时，使X轴、Y轴所在平面与所述冷冻床所在平面保持平行。
液态水喷头3，所述液态水喷头3与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接，并在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；
具体来说，所述液态水喷头3与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接。通过Z轴运动单元驱动所述液态水喷头3移动至所述冷冻床2上方第三固定距离，保持所述冷冻床2不动；然后所述X轴运动单元、Y轴运动单元驱动所述液态水喷头3在X轴、Y轴方向沿着第三预定轨迹运动，所述液态水喷头3沿X轴、Y轴运动的同时，根据第三预定速度和第三预定水量挤出液态水，使所述挤出的液态水按照第三预定轨迹打印到所述冷冻床2上。
其中，所述第三固定距离正好可以使液态水喷头3挤出的液态水可以打印到所述冷冻床2上，所述第三预定速度、第三预定水量、第三预定轨迹设定在控制单元12中，由控制单元控制所述运动单元1、所述冷冻床2、所述液态水喷头3的动作。
冷却喷头5，所述冷却喷头5与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接，并在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；且，
所述冷却喷头5的喷头方向设置在朝向冷冻床2方向，使所述冷却喷头5能够将冷却物喷向3D打印模型。
具体来说，所述冷却喷头5与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接。所述冷却喷头5喷出冷却物，本实施例中所述冷却物为冷冻氮气。所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动所述冷却喷头5跟随所述液态水喷头3的运动路径，使所述液态水喷头3在挤出所述液态水时，所述冷却喷头5同时喷出所述冷冻氮气至刚挤出的液态水上，使所述刚挤出的液态水遇冷迅速固化，形成第一基层支撑体。
生物材料喷头4，所述生物材料喷头4与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接，并在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；
具体来说，所述生物材料喷头4与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接。通过Z轴运动单元驱动所述生物材料喷头4移动至所述第一基层支撑体上方第四固定距离，保持所述冷冻床2不动；然后所述X轴运动单元、Y轴运动单元驱动所述生物材料喷头4在X轴、Y轴方向沿着第四预定轨迹运动，所述生物材料喷头4沿X轴、Y轴运动的同时，根据第四预定速度和第四预定剂量挤出生物材料，使所述生物材料按照第四预定轨迹打印到所述第一基层支撑体上，形成第一生物材料层。
其中，所述第四固定距离正好可以使生物材料喷头4挤出的生物材料可以打印到所述第一基层支撑体上，所述第四预定速度、第四预定剂量、第四预定轨迹设定在控制单元12中，由控制单元12控制所述运动单元1、所述冷冻床2、所述生物材料喷头4的动作。
在本申请实施例中，所述冷冻床2、所述液态水喷头3、所述生物材料喷头4在三维运动的方式不限于本申请已提供的实施例，只要能将所述液态水及所述生物材料按照预定轨迹打印至预定位置上即可。
进一步地，所述装置还包括：生物材料储料罐6，所述生物材料储料罐6通过管路给所述生物材料喷头4输送生物材料，在本实施例中，所述管路为塑料软管。
进一步地，所述装置还包括：液态水储料罐7，所述液态水储料罐7通过管路给所述液态水喷头3输送液态水，在本实施例中，所述管路为塑料软管。
进一步地，所述装置还包括：冷却物罐8，所述冷却物罐8通过管路给所述冷却喷头5提供冷却物。具体来说，所述冷却物为冷冻氮气，所述冷却物罐8为氮气储气罐。
进一步地，所述装置还包括：减压阀9，所述减压阀9设置在所述冷却喷头5和所述冷却物罐8之间。由于氮气储气罐8直接喷出的氮气的压力较高，不能直接喷射到水介质上，因此，在氮气储气罐8与冷却喷头5之间设置减压阀9，降低氮气的气压。
进一步地，所述装置还包括：
一壳体11，所述壳体11具有一容置空间；
其中，所述冷却喷头5、所述生物材料喷头4、所述液态水喷头3、所述冷冻床2设置在所述容置空间内。
具体来说，所述壳体为一封闭的3D打印室，所述冷却喷头5、所述生物材料喷头4、所述液态水喷头3、所述冷冻床2均设置于所述3D打印室内，能够隔离打印区域与外部环境的热交换，将所述3D打印室维持在较低的温度条件下，具有保持生物活性的技术效果。
进一步地，所述装置还包括：所述壳体11包括隔热材料，所述隔热材料能够减少打印区域与外部环境的热交换，将所述3D打印室维持在较低的温度条件下，具有保持生物活性的技术效果。
进一步地，所述装置还包括：
控制单元12，所述控制单元12与所述运动单元1、制冷件10连接连，通过所述运动单元1控制所述冷冻床2，液态水喷头3，生物材料喷头4，冷却喷头5的动作，并控制制冷件10的工作状态。
具体来说，控制单元12包括：
主控电路板122，所述主控电路板122与运动单元1、制冷件10连接；
上位机121，所述上位机121与所述主控电路板122连接。
所述上位机121中存储有所述3D打印模型的打印信息，所述3D打印模型的打印信息包括所述液态水的挤出速度，水量，所述生物材料的挤出速度，挤出剂量，打印温度、喷头运动轨迹、冷却物喷出量等参数。
所述上位机121将所述3D打印模型的打印信息传输给所述主控电路板122，所述主控电路板122与所述运动单元1连接，所述主控电路板根据所述3D打印模型的打印信息，控制所述运动单元1驱动所述冷冻床2，液态水喷头3，生物材料喷头4，冷却喷头5。进一步地，所述主控电路板122控制所述制冷件10，使所述制冷件10给所述冷冻床2提供冷却能量，使所述冷冻床保持在较低的温度。
实施例3
下面从使用方法的角度介绍本申请实施例提供的一种3D打印装置。
通过控制单元12控制所述制冷件10，使所述制冷件10提供冷却能量，使所述冷冻床2的温度达到预定温度。
通过控制单元12使所述冷冻床2保持不动，通过Z轴运动单元驱动所述液态水喷头3移动至所述冷冻床2上方第三固定距离，通过所述X轴运动单元、Y轴运动单元驱动所述液态水喷头3在X轴、Y轴方向沿着第三预定轨迹运动，所述液态水喷头3沿X轴、Y轴运动的同时，根据第三预定速度和第三预定水量挤出液态水至所述冷冻床2上。
在所述液态水喷头3挤出所述液态水的同时，所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动所述冷却喷头5跟随所述液态水喷头3的运动路径，使所述冷却喷头5同时喷出所述冷冻氮气至刚挤出的液态水上，使所述刚挤出的液态水遇冷迅速固化，形成第一基层支撑体。
通过控制单元12使所述冷冻床2保持不动，通过Z轴运动单元驱动所述生物材料喷头4移动至所述第一基层支撑体上方第四固定距离，通过所述X轴运动单元、Y轴运动单元驱动所述生物材料喷头4在X轴、Y轴方向沿着第四预定轨迹运动，所述生物材料喷头4沿X轴、Y轴运动的同时，根据第四预定速度和第四预定剂量挤出生物材料，使所述生物材料按照第四预定轨迹打印到所述第一基层支撑体上，形成第一生物材料层。
通过控制单元12继续控制冷冻床2、液态水喷头3和冷却喷头5，将液态水打印至所述第一生物材料层上，并固化，形成第二基层支撑体。
通过控制单元12继续控制冷冻床2和生物材料喷头3，将液态水打印至所述第二基层支撑体上，形成第二生物材料层。
重复上述过程，交替形成多层基层支撑体和生物材料层，直至完成3D模型的打印。
本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
1、本申请实施例提供一种3D打印装置，所述装置包括：运动单元，所述运动单元包括X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元；冷冻床；液态水喷头，所述液态水喷头在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；生物材料喷头，所述生物材料喷头在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；冷却喷头，所述冷却喷头的喷头方向使所述冷却喷头能够将冷却物喷向3D打印模型。通过所述运动单元驱动所述液态水喷头，将所述液态水挤出至所述冷冻床的预定位置，且在所述液态水的挤出过程中，使用冷却喷头喷出的冷却物将所述液态水快速冷冻固化，形成第一基层支撑体，然后运动单元驱动所述生物材料喷头，将生物材料挤出至所述第一基层支撑体上，形成第一层生物材料层，如此反复形成基层支撑体和生物材料层，直至完成所述3D模型的打印。通过上述技术方案，解决了现有技术3D打印由支撑材料引起的细胞毒性、生物排异性的技术问题，具有安全可靠、易在低温环境保存，保证生物活性的技术效果。
2、本申请实施例通过使用控制单元控制所述运动单元，驱动所述冷冻床，液态水喷头，冷却喷头在三维空间的运动，具有将所述液态水挤出至所述冷冻床的预定位置，且所述液态水挤出后迅速冷冻，形成基层支撑体的技术效果。
3、本申请实施例通过使用控制单元控制所述运动单元，驱动所述冷冻床，生物材料喷头在三维空间的运动，具有将所述生物材料挤出至所述基层支撑体的预定位置，形成生物材料层的技术效果。
4、本申请实施例通过使用制冷件给所述冷冻床提供冷却能量，使所述冷冻床保持较低的温度，使所述3D打印过程维持在较低的温度条件下，具有保证所述生物材料的活性的技术效果。
5、本申请实施例通过在氮气储气罐与冷却喷头之间设置减压阀，具有降低氮气的气压的技术效果。
6、本申请实施例通过使用封闭的3D打印室，能够隔离打印区域与外部环境的热交换，将所述3D打印室维持在较低的温度条件下，具有保持生物活性的技术效果。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种3D打印装置，应用于制造一3D打印模型，其特征在于，所述装置包括：
运动单元，所述运动单元包括X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元；
冷冻床，所述冷冻床与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接，并在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；
液态水喷头，所述液态水喷头与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接，并在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；
生物材料喷头，所述生物材料喷头与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接，并在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；
冷却喷头，所述冷却喷头与所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元连接，并在所述X轴运动单元、Y轴运动单元、Z轴运动单元驱动下做三维运动；且，
所述冷却喷头的喷头方向设置在朝向冷冻床方向，使所述冷却喷头能够将冷却物喷向3D打印模型，所述冷却喷头喷出的冷却物将所述3D打印模型中的液态水快速冷冻固化，形成第一基层支撑体。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
生物材料储料罐，所述生物材料储料罐通过管路给所述生物材料喷头输送生物材料。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
液态水储料罐，所述液态水储料罐通过管路给所述液态水喷头输送液态水。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
冷却物罐，所述冷却物罐通过管路给所述冷却喷头提供冷却物。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
减压阀，所述减压阀设置在所述冷却喷头和所述冷却物罐之间。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
制冷件，所述制冷件与所述冷冻床相配合，给所述冷冻床提供冷却能量。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
一壳体，所述壳体具有一容置空间；
其中，所述冷却喷头、所述生物材料喷头、所述液态水喷头、所述冷冻床设置在所述容置空间内。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
所述壳体包括隔热材料。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
所述壳体为封闭空间。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
控制单元，所述控制单元与所述运动单元、所述液态水喷头、所述生物材料喷头、所述冷却喷头连接，并控制所述运动单元、所述液态水喷头、所述生物材料喷头、所述冷却喷头的动作。
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