CN110039787A - 3d打印机温控系统及3d打印机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种3D打印机温控系统及3D打印机，涉及3D打印的领域。本申请的3D打印机温控系统包括机箱、温控模组、制冷液循环回路和传输温控模块，机箱内设有输送针头、物料储存器、物料输送管和多个工位，物料输送管将输送针头和物料储存器连接在一起；温控模组包括多个温控模块，多个温控模块分别设置在输送针头、物料储存器或者工位上；制冷液循环回路包括制冷液管和制冷液散热装置，制冷液管将制冷液散热装置和各个温控模块相连形成制冷液循环回路；传输温控模块设于物料输送管上。故本申请可以达到对3D打印机内部多个部位的精确控温效果，从而可以适应生物墨水的打印需求，控制其在不同打印过程中的相态。

Description

3D打印机温控系统及3D打印机

技术领域

本申请涉及3D打印的技术领域，具体而言，涉及一种3D打印机温控系统及3D打印机。

背景技术

在3D打印技术的应用中，温度的控制起到关键的作用。现有的3D打印技术在对生物材料进行打印时，仅在3D打印机的料筒和成型平台进行温度控制，导致打印的支架容易产生出丝不均匀，断丝，表面破裂等问题。

发明内容

一种3D打印机温控系统，包括机箱、温控模组、制冷液循环回路和传输温控模块，机箱内设有输送针头、物料储存器、物料输送管和多个工位，输送针头设于工位的上方，物料输送管将输送针头和物料储存器连接在一起，可以根据材料需求，如细胞打印生物墨水，对打印机各个区域的温度进行精确控温；温控模组包括多个温控模块，多个温控模块分别设置在输送针头、物料储存器或者工位上，并用于进行温度控制，每个温控模块通过温度传感器和控温件对不同区域进行温度的传感和控制；制冷液循环回路包括制冷液管和制冷液散热装置，制冷液管将制冷液散热装置和各个温控模块相连形成制冷液循环回路，制冷液在制冷液循环回路中循环，制冷液管通过制冷液将各个温控模块产生的热量传输至制冷液散热装置，并由制冷液散热装置排出3D打印机；传输温控模块设于物料输送管上，并用于对物料输送管进行温控，其作用是使储存的3D打印材料或处理液发生相态变化，以更便于输送的相态在物料输送管中输送，减少3D打印材料或处理液输送所需的驱动力，并且减少打印材料或处理液在物料输送管中造成的形态损伤。

3D打印机温控系统可以应用于3D打印机，用于生产3D打印的产品，例如打印支架和三维物品。本申请通过增设制冷液循环回路和多个温控模块，并将其分别设置在输送针头、物料储存器或者工位上，并将其与制冷液循环回路相连，对输送针头、物料储存器或者工位进行温度控制，并通过制冷液循环回路和制冷液散热装置将温控模块产生的热量排出3D打印机；本申请再通过增设传输温控模块，使其对物料输送管进行温控；故本申请可以对机箱内的多个区域根据各自功用的需要分别对其进行加热和降温的处理，达到精确控温的效果，从而可以适应打印材料例如温敏材料的相态转变需求，以控制打印材料的固化成型或支撑去除。

于一实施例中，3D打印机温控系统包括打印空间降温模块，打印空间降温模块包括通风装置，通风装置设于机箱内，用于向机箱内部通风进行降温。

打印空间降温模块的设置，使得机箱内部整体保持一个较为均匀的温度，避免只有局部温度尤其是工位与所生产的产品接触部位的温度过低，避免产品底面温度过低且在竖直方向具有温差，从而使得产品各层之间保持一定的均一性，从而避免了由于产品上层得不到充分的低温而凝胶不充分导致塌陷的问题，使得3D打印机可以生产高度更高的产品。另外，打印空间降温模块的设置，还可以避免打印过程中产生的热量在打印空间堆积影响其他温控模块的温控效果，并且通过对环境的温度控制为打印提供一个稳定的工作环境，以减少不同打印批次间产品的差异。

其中，输送针头、物料储存器、物料输送管和多个工位为机箱内可以接触打印材料或者处理液的部件，温控模组、制冷液循环回路和传输温控模块、打印空间降温模块为用于精确控温的部件。

于一实施例中，通风装置包括滤网和第一风扇。滤网和第一风扇的设置，将外部处于室温(20－25℃)下的空气净化后通入机箱内，达到一定的降温效果，使得3D打印机的操作空间的温度得到维持。

于一实施例中，3D打印机温控系统包括控制系统和多个温度检测单元，多个温度检测单元分别设于温控模块、机箱内部、传输温控模块或者物料储存器与物料输送管的连接部位上，用于检测温度，并反馈温度信息。控制系统设于机箱上，用于接收温度检测单元所反馈的温度信息，并控制传输温控模块、打印空间降温模块和各个温控模块的温度。

本申请通过温度检测单元检测机箱内多个部件的温度，并反馈温度信息，再通过控制系统进行温度调节方案的控制和与温度检测单元之间的信息交换，且控制系统可以对本申请中所有具备温度调节功能的组件进行控制，以调整其工作状态和功率等参数，达到精准、全面控温的效果。

于一实施例中，制冷液散热装置包括制冷液储存箱、换热器和冷液泵，制冷液储存箱设于机箱内，且用于储存制冷液；换热器，换热器与制冷液储存箱相连，且用于对制冷液进行降温；冷液泵设于制冷液储存箱与换热器之间，用于将制冷液储存箱内的制冷液输送到各温控模块和换热器中。

于一实施例中，制冷液储存箱上设有多对第五进液口和与第五进液口相对应的第五出液口，第五进液口和第五出液口均与制冷液管相连。其中，第五进液口和第五出液口的对数与冷液泵的数量相对应。制冷液循环回路以及循环方向可以根据需要进行调整，且每增加一台冷液泵则对应地增加一个第五进液口和一个第五出液口，则可以通过增加冷液泵的数量来增加独立的制冷液循环，以确保每一个相应的温控模块获得足量的温度合适的制冷液的制冷效果。

于一实施例中，换热器包括第二风扇和设于第二风扇上的第六进液口和第六出液口。其中，制冷液可以是水或防冻冷却液。

于一实施例中，制冷液储存箱上设有两个第五进液口和分别与两个第五进液口相对应的两个第五出液口。冷液泵相应地设有两个，设于同一制冷液储存箱的下方，分别控制两个独立的制冷液循环回路。

于一实施例中，制冷液循环回路包括两个：第一，制冷液储存箱的制冷液在冷液泵的作用下经第五出液口流出，至第六进液口进入换热器，再由第六出液口流出，流至供料温控模块，接着流至供液温控模块、再接着流至工位温控模块，最后经第五进液口流回制冷液储存箱内，形成一个制冷液循环回路；第二，制冷液储存箱的制冷液在冷液泵的作用下经第五出液口流出，至挤出温控模块，最后经第五进液口流回制冷液储存箱内，形成一个制冷液循环回路。

如此设置，则既可以提高对挤出温控模块即打印针头的降温效果，有利于提高产品质量和生产速度，还可以降低对供料温控模块、供液温控模块和工位温控模块的控温成本，有利于降低成本，减少接线复制程度。

于一实施例中，输送针头包括设置在打印工位上方的打印针头和设置在预处理工位上方的预处理针头以及设置在后处理工位上方的后处理针头；

单个温控模块包括温控组件；温控组件包括：吸热端、散热端和控温件，吸热端设于打印针头、物料储存器或者工位上，并与打印针头、物料储存器或者工位接触；散热端上设有供制冷液通过的通道以及与通道相通的进液口和出液口，进液口和出液口均与制冷液管相连；控温件设置在吸热端和散热端之间。

各个温控模块的零部件组合方式和温控原理相同，则不仅便于温控模块的布设和拆装，而且便于控制系统对各个温控模块的温度控制以及温度调节方案的设计，便于精细化控制。

其中，吸热端和散热端均为由高导热性的金属材料(例如黄铜)制成的。当温度检测单元检测到待控温组件的温度高于设定温度时，吸热端与待控温组件直接接触，吸收待控温组件的热量，再经由控温件将吸热端的热量转移至散热端，使得散热端的温度上升，同时制冷液管将制冷液由进液口送入通道，散热端将热量转移至通道的制冷液中，接着吸收热量的制冷液从出液口离开通道，散热端恢复初始温度，反复进行，达到降温效果；当温度检测单元检测到待控温组件的温度低于设定温度时，控制系统对控温件提供反向的电流，将散热端的热量转移至吸热端，从而提升待控温组件的温度，起到加热的作用。控温件可以是热泵。

于一实施例中，单个温控模块还包括隔热外层，隔热外层设于温控组件外侧，将温控组件包覆或者部分包覆，用于隔热。

隔热外层的设置，可以减少温控组件与外界的热量交换，使其达到保温效果。其中，隔热外层为低导热性能的材料制成，该低导热性能的材料可以是塑料、ABS树脂。

于一实施例中，各个工位上开设有至少一个凹坑，且工位为由高导热性能的金属材料制成。

其中，该金属材料可以是铝、银或铜。凹坑为一个平底的盲孔，可以用于放置打印的产品。

各个工位上开设有至少一个凹坑，且工位为由高导热性能的金属材料制成，则使得凹坑内处于一个温度均匀的低温环境，形成为一个冷阱平台，从而使得产品各层之间保持一定的均一性，从而使得3D打印机可以生产高度更高的产品。

于一实施例中，凹坑的孔径由上至下依次递减。

于一实施例中，凹坑内设有用于承接打印产品且用于隔绝温度的承接件。承接件可以为平板结构或者杯子结构。承接件隔绝了产品与凹坑内壁之间的接触，隔绝了温度传导，以避免产品结构受到破坏。

于一实施例中，温控模组中，至少一个温控模块为工位温控模块，其中，多个工位包括打印工位，工位温控模块设于打印工位的底部。

输送针头可向打印工位输送打印材料，从而形成3D打印的产品。故将工位温控模块设于打印工位的底部，并通过高导热性的凹坑使得产品在打印工位低温环绕的影响下而有利于产品的成型，保持产品的结构稳定以及产品各层之间的均一性。

可选地，多个工位包括后处理工位，工位温控模块设于打印工位和后处理工位的底部。

输送针头可向后处理工位输送后处理液，从而对产品进行后处理。故将工位温控模块设于打印工位和后处理工位的底部，不仅使得产品在打印过程中受到低温的影响，而且使得产品在后处理过程中也能受到低温的影响，有利于提高产品的质量。

于一实施例中，多个工位包括预处理工位，工位温控模块设于预处理工位、打印工位和后处理工位的底部。

输送针头可向预处理工位输送预处理液，从而对产品进行预处理。故将工位温控模块设于预处理工位、打印工位和后处理工位的底部，不仅使得产品在打印过程、后处理过程中受到低温的影响，而且使得产品在预处理过程中也能受到低温的影响，有利于提高产品的质量。

于一实施例中，多个工位包括储存工位、预处理工位、打印工位、后处理工位、检测工位和产品存放工位。工位温控模块设于上述多个工位的底部。

储存工位、预处理工位、打印工位、后处理工位、检测工位和产品存放工位位于同一直线上，且按序依次设置。则3D打印机，可以先在储存工位存放多个用于放置产品的承接件，并依次提取承接件，再将一个承接件放入预处理工位进行预处理工作，接着将该承接件放入打印工位进行打印处理，形成产品再接着将该承接件放入后处理工位进行后处理工作，再接着将该承接件放入检测工位进行检测工作；最后将该承接件放入产品存放工位进行归档工作。其中，在归档工作中可以进行成品和次品的分类。

工位温控模块设于上述多个工位的底部，则可以对整个3D打印的产品生产过程进行控温，有利于提高产品的质量。

于一实施例中，工位温控模块为一整体结构，设于预处理工位、打印工位、后处理工位、检测工位和产品存放工位的底部，或者设于储存工位、预处理工位、打印工位、后处理工位、检测工位和产品存放工位的底部。

于一实施例中，工位温控模块可以分为多个独立地工位温控组件，分别独立地设于各个工位的底部，或者多个工位中任意几个工位的底部。

于一实施例中，输送针头包括设置在打印工位上方的打印针头和设置在预处理工位上方的预处理针头以及设置在后处理工位上方的后处理针头；

物料储存器包括第一物料储存器和第二物料储存器，其中，第一物料储存器通过物料输送管与打印针头相连，并用于储存打印材料并将打印材料输送到打印工位；第二物料储存器通过物料输送管与打印针头、预处理针头或者后处理针头相连，并用于储存处理液并将处理液输送到预处理工位或者后处理工位。

如此设置，则将处理液和打印材料的输送回路分开来，则可以针对处理液和打印材料进行不同温度的控制，使其更适应处理液和打印材料本身的温敏特性。

其中，处理液包括预处理液和后处理液。

于一实施例中，温控模组中，至少两个温控模块分别为供料温控模块和供液温控模块，供料温控模块设于第一物料储存器处，供液温控模块设于第二物料储存器处。

供料温控模块和供液温控模块设置在物料储存器上，则可以在处理液和打印材料输送前进行控温，防止其在储存过程中发生性质变化或者沉淀，或用于保持含细胞的材料中细胞的活性。

于一实施例中，传输温控模块设于与第一物料储存器相连的物料输送管上。

传输温控模块设于与第一物料储存器相连的物料输送管上，则可以针对性地对物料输送管中的打印材料进行温控，使得打印材料例如明胶水凝胶等材料在运输时是以溶胶状态运输，而非传统的凝胶状态，从而便于运输，以实现明胶水凝胶等材料在细小管道中长距离的运输，并使其组分在运输过程中保持均匀。

于一实施例中，传输温控模块包括温控套管，温控套管套设在物料输送管外，且在温控套管上设有电热片。

于一实施例中，温控模组中，至少一个温控模块为挤出温控模块，挤出温控模块设于打印针头处，并用于对打印针头进行降温。

挤出温控模块的设置，使得当经过加热的物料输送管中的打印材料例如明胶水凝胶材料，速溶胶状态下的打印材料输送至打印喷头处再进行降温，使其凝胶化，则不仅可以避免直接挤出凝胶态水凝胶材料导致的挤出过程中水凝胶材料表面的缺陷、组分的不均匀和挤出丝径不均匀和易断丝的问题，从而可以提升打印时的出丝质量，使丝径更加均匀，降低断丝风险，从而提高打印产品的精度；而且可以使得第一物料储存器与打印针头分离开来，无需将物料储存器设置在打印针头上，从而可以精简打印针头的结构和设计，便于打印针头的精准移动，提高打印产品的精度。

一种3D打印机，包括上述的3D打印机温控系统。

该3D打印机温控系统为上述的3D打印机温控系统。由于上述的3D打印机温控系统具有上述的技术效果，具有该3D打印机温控系统的3D打印机也具有相同的技术效果，在此不再赘述。

于一实施例中，3D打印机包括驱动装置，驱动装置与打印针头传动连接，用于驱使打印针头移动完成打印。驱动装置可以是三轴运动系统。

本申请相对于现有技术的有益效果是：

本申请增设制冷液循环回路、传输温控模块和多个温控模块，可以对机箱内的多个部件根据各自功用的需要分别对其进行加热和降温的处理，达到精确控温的效果，从而可以实现在3D打印过程中材料或处理液始终出于最适宜当前操作的温度和相态，其益处包括在储存材料或处理液时防止其沉淀和变性，在传输材料时使其转变为更易流动的相态以降低传输阻力，在打印材料时使其转变为更易挤出的相态以提高打印质量，同时本申请提供的温控方案还可以保障3D打印机工作时各部件的热管理。

故本申请对常见的3D打印应用场景中需要对3D打印机部件或3D打印机内的材料进行温度控制的环节进行优化，提出一种包含对温敏材料的固化、生物3D打印墨水中细胞活性的保持、材料相态的转变、打印机工作环境的恒温控制、打印机内部器件的热管理等功能的温控系统，并且大幅提高明胶、水凝胶等材料的打印效果。

附图说明

图1为本申请一实施例的3D打印机温控系统的结构示意图；

图2a为本申请一实施例的3D打印机温控系统的结构示意图；

图2b为本申请一实施例的3D打印机温控系统的结构示意图；

图3为本申请一实施例的3D打印机温控系统的后视图；

图4a为本申请一实施例的温控模组、制冷液循环回路和打印空间降温模块的结构示意图；

图4b为本申请一实施例的制冷液储存箱和冷液泵的结构示意图；

图4c为本申请一实施例的换热器的结构示意图；

图5为本申请一实施例的温控模块的结构示意图；

图6为本申请一实施例的温控模块的结构示意图；

图7a为本申请一实施例的工位温控模块和工位的结构示意图；

图7b为本申请一实施例的工位温控模块和工位的剖视图；

图8a为本申请一实施例的挤出温控模块的剖视图；

图8b为本申请一实施例的第二隔热外层的结构示意图；

图8c为本申请一实施例的挤出温控模块和打印针头的剖视图；

图8d为本申请一实施例的挤出温控模块和打印针头的结构示意图；

图9a为本申请一实施例的第一物料储存器的俯视图；

图9b为本申请一实施例的供料温控模块和第一物料储存器的剖视图；

图9c为本申请一实施例的供料温控模块和第一物料储存器的仰视图；

图10a为本申请一实施例的第二物料储存器的俯视图；

图10b为本申请一实施例的供料温控模块和第二物料储存器的剖视图；

图10c为本申请一实施例的供料温控模块和第二物料储存器的仰视图；

图11为本申请一实施例的传输温控模块与物料输送管的剖视图。

图标：100－3D打印机温控系统；1－机箱；11－输送针头；111－预处理针头；112－打印针头；113－后处理针头；12－物料储存器；121－第一物料储存器；1211－第一针筒；1212－第一底板；122－第二物料储存器；1221－第二针筒；1222－第二底板；13－物料输送管；14－工位；141－储存工位；142－预处理工位；143－打印工位；144－后处理工位；145－检测工位；146－产品存放工位；147－凹坑；148－承接件；2－温控模组；20－温控模块；201－温控组件；2011－吸热端；2012－散热端；2013－控温件；2014－进液口；2015－出液口；2016－通道；202－隔热外层；21－工位温控模块；211－第一温控组件；2111－第一吸热端；2112－第一散热端；2113－第一控温件；2114－第一进液口；2115－第一出液口；2116－第一通道；212－第一隔热外层；22－挤出温控模块；221－第二温控组件；2211－第二吸热端；2212－第二散热端；2213－第二控温件；2214－第二进液口；2215－第二出液口；2216－第二通道；222－第二隔热外层；22111－第一通孔；2221－第二通孔；2222－第三通孔；2223－第四通孔；23－供料温控模块；231－第三温控组件；2311－第三吸热端；2312－第三散热端；2313－第三控温件；2314－第三进液口；2315－第三出液口；2316－第三通道；24－供液温控模块；241－第四温控组件；2411－第四吸热端；2412－第四散热端；2413－第四控温件；2414－第四进液口；2415－第四出液口；2416－第四通道；3－制冷液循环回路；31－制冷液管；32－制冷液散热装置；321－制冷液储存箱；3211－第五进液口；3212－第五出液口；322－换热器；3221－第二风扇；3222－第六进液口；3223－第六出液口；323－冷液泵；4－传输温控模块；41－温控套管；42－温控片；5－打印空间降温模块；51－通风装置；511－滤网；512－第一风扇；6－温度检测单元；7－控制系统。

具体实施方式

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，并不表示排列序号，也不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是容许10％公差范围内的倾斜。术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1，其为本申请一实施例的3D打印机温控系统的结构示意图。3D打印机温控系统100包括机箱1、打印空间降温模块5和控制系统7。机箱1内设有输送针头11、物料储存器12、物料输送管13和多个工位14。

多个工位14包括储存工位141、预处理工位142、打印工位143、后处理工位144、检测工位145和产品存放工位146。储存工位141、预处理工位142、打印工位143、后处理工位144、检测工位145和产品存放工位146位于同一直线上，且按序依次设置。

物料输送管13分别连接于输送针头11和物料储存器12。输送针头11包括设置在打印工位143上方的打印针头112和设置在预处理工位142上方的预处理针头111，以及设置在后处理工位144上方的后处理针头113。

请参阅图2a，其为本申请一实施例的3D打印机温控系统的功能模块图。3D打印机温控系统100包括温控模组2、制冷液循环回路3和传输温控模块4。温控模组2包括多个温控模块20，多个温控模块20分别设置在输送针头11、物料储存器12或者工位14上(请参阅图1)，并用于进行温度控制。传输温控模块4设于物料输送管13上，并用于对物料输送管13进行温控(请参阅图1)。

3D打印机温控系统100包括控制系统7和多个温度检测单元6，多个所述温度检测单元6分别设于温控模块20、机箱1内部、传输温控模块4或者物料储存器12与物料输送管13的连接部位上，用于检测温度，并反馈温度信息。控制系统7设于机箱1上，用于接收温度检测单元6所反馈的温度信息，并控制传输温控模块4、打印空间降温模块5和各个温控模块20的温度。

3D打印机温控系统可以应用于3D打印机，用于生产3D打印的产品，例如打印支架和三维物品。本申请通过增设制冷液循环回路3和多个温控模块20，并将其分别设置在输送针头11、物料储存器12或者工位14上，并将其与制冷液循环回路3相连，对输送针头11、物料储存器12或者工位14进行降温；本申请再通过增设传输温控模块4，使其对物料输送管13进行温控；故本申请可以对机箱1内的多个部件根据各自功用的需要分别对其进行加热和降温的处理，达到精确控温的效果，从而可以适应打印材料例如水凝胶的温敏特性，以控制其凝胶化过程。温度检测单元6可以是热电阻或者热电偶。

请参阅图2b，其为本申请一实施例的3D打印机温控系统的结构示意图。一种3D打印机温控系统还包括打印空间降温模块5，打印空间降温模块5包括通风装置51，通风装置51设于机箱1内，用于向机箱1内部通风进行降温。

请参阅图3，其为本申请一实施例的3D打印机温控系统的后视图。通风装置51设于机箱1内，通风装置51包括滤网511和第一风扇512。

请参阅图4a，其为本申请一实施例的3D打印机温控系统中温控模组、制冷液循环回路和打印空间降温模块的结构示意图。于一实施例中，一种3D打印机温控系统，包括温控模组2、制冷液循环回路3和打印空间降温模块5；温控模组2包括多个温控模块20，制冷液循环回路3包括制冷液管31和制冷液散热装置32，制冷液管31将制冷液散热装置32和各个温控模块20相连形成制冷液循环回路3。

多个温控模块20包括设置在打印针头112上的挤出温控模块22、设置在物料储存器12上的供料温控模块23和供液温控模块24，以及设置在工位14上的工位温控模块21。

于一实施例中，制冷液散热装置32包括制冷液储存箱321、换热器322和冷液泵323，制冷液储存箱321设于机箱1内，且用于储存制冷液；换热器322与制冷液储存箱321相连，且用于对制冷液进行降温；冷液泵323设于制冷液储存箱321与换热器322之间，用于将制冷液储存箱321内的制冷液输送到换热器322中。

制冷液循环回路3包括两个：第一，制冷液储存箱321的制冷液在冷液泵323的作用下流出，至换热器322，再流至供料温控模块23，接着流至供液温控模块24、再接着流至工位温控模块21，最后流回制冷液储存箱321内，形成一个制冷液循环回路3；第二，制冷液储存箱321的制冷液在冷液泵323的作用下流出，至挤出温控模块22，最后流回制冷液储存箱321内，形成一个制冷液循环回路3。

请参阅图4b，其为本申请一实施例的制冷液储存箱和冷液泵的结构示意图。于一实施例中，制冷液储存箱321上设有两个第五进液口3211和分别与两个第五进液口3211相对应的两个第五出液口3212。冷液泵323相应地设有两个，设于同一制冷液储存箱321的下方，分别控制两个独立的制冷液循环回路3。

请参阅图4c，其为本申请一实施例的换热器的结构示意图。于一实施例中，换热器322包括第二风扇3221和设于第二风扇3221上的第六进液口3222和第六出液口3223。制冷液可以是水或防冻冷却液。

请参阅图5，其为本申请一实施例的温控模块的结构示意图。于一实施例中，单个温控模块20包括温控组件201；温控组件201包括吸热端2011、散热端2012和控温件2013，吸热端2011设于打印针头112、物料储存器12或者工位14上，并与打印针头112、物料储存器12或者工位14接触；散热端2012上设有供制冷液通过的通道2016以及与通道2016相通的进液口2014和出液口2015，进液口2014与出液口2015均与制冷液管31相连；控温件2013设置在吸热端2011和散热端2012之间。

吸热端2011和散热端2012均为由高导热性的金属材料(例如黄铜)制成的。当温度检测单元6检测到待控温组件的温度高于设定温度时，吸热端2011与待控温组件直接接触，吸收待控温组件的热量，再经由控温件2013将吸热端2011的热量转移至散热端2012，使得散热端2012的温度上升，同时制冷液管31将制冷液由进液口2014送入通道2016，散热端2012将热量转移至通道2016的制冷液中，接着吸收热量的制冷液从出液口2015离开通道2016，散热端2012恢复初始温度，反复进行，达到降温效果。当温度检测单元6检测到待控温组件的温度低于设定温度时，控制系统7对控温件2013提供反向的电流，将散热端2012的热量转移至吸热端2011，从而提升待控温组件的温度，起到加热的作用。控温件2013可以是热泵。

请参阅图6，其为本申请一实施例的温控模块的结构示意图。于一实施例中，单个温控模块20还包括隔热外层202，隔热外层202设于温控组件201外侧，将温控组件201包覆或者部分包覆，用于隔热。

请参阅图7a，其为本申请一实施例的工位温控模块和工位的结构示意图。于一实施例中，各个工位14上开设有至少一个凹坑147，且工位14为由高导热性能的金属材料制成，该金属材料可以是铝、银或铜。凹坑147为一个平底的盲孔，可以用于放置打印的产品。

请参阅图7b，其为本申请一实施例的工位温控模块和工位的剖视图。于一实施例中，凹坑147的孔径由上至下依次递减。凹坑147内设有用于承接打印产品且用于隔绝温度的承接件148。承接件148可以为平板结构或者杯子结构。

工位温控模块21包括第一温控组件211和第一隔热外层212，第一温控组件211包括由上至下依次设置的第一吸热端2111、第一控温件2113和第一散热端2112，第一吸热端2111设于打印工位143和后处理工位144的底部，在第一散热端2112内设有第一通道2116，第一通道2116上设有第一进液口2114和第一出液口2115。

于一实施例中，第一隔热外层212套设在工位14外，并套设在第一吸热端2111和第一控温件2113外。

于一实施例中，其中一个温度检测单元6设于工位14的底部，且位于凹坑147的正下方。

其中，工位温控模块21可以为一整体结构，设于打印工位143和后处理工位144的底部，或者设于预处理工位142、打印工位143、后处理工位144的底部，或者设于预处理工位142、打印工位143、后处理工位144、检测工位145和产品存放工位146的底部，或者设于储存工位141、预处理工位142、打印工位143、后处理工位144、检测工位145和产品存放工位146的底部。工位温控模块21也可以分为多个独立地工位14温控组件201，分别独立地设于各个工位14的底部，或者多个工位14中任意几个工位14的底部。

请参阅图8a，其为本申请一实施例的挤出温控模块的剖视图。于一实施例中，挤出温控模块22包括第二温控组件221和第二隔热外层222，第二温控组件221包括由内至外依次设置的第二吸热端2211、第二控温件2213和第二散热端2212，第二吸热端2211为筒状，具有供打印针头112穿过的第一通孔22111，第二控温件2213为筒状，并套设在第二吸热端2211外，第二散热端2212为筒状，并套设在第二控温件2213外。在第二散热端2212内设有第二通道2216，第二通道2216上设有第二进液口2214和第二出液口2215。

于一实施例中，其中一个温度检测单元6设于第一通孔22111的内表面上。第二隔热外层222套设在第二温控组件221外。

请参阅图8b，其为本申请一实施例的第二隔热外层的结构示意图。第二隔热外层222上设有供打印针头112穿过的第二通孔2221、供第二进液口2214穿过的第三通孔2222和供第二出液口2215穿过的第四通孔2223。

其中，第三通孔2222的轴线和第四通孔2223的轴线成平行设置，且第三通孔2222的轴线与第二通孔2221的轴线成垂直设置。第二隔热外层222的截面为“T”字形。第二隔热外层222的外表面为圆弧形。

请参阅图8c，其为本申请一实施例的挤出温控模块和打印针头的剖视图。打印针头112依次穿过第二通孔2221和第一通孔22111与挤出温控模块22形成固定。

请参阅图8d，其为本申请一实施例的挤出温控模块和打印针头的结构示意图。第二进液口2214穿过第三通孔2222，且第二出液口2215穿过的第四通孔2223，使得第二隔热外层222套设在第二温控组件221外。

请参阅图9a，其为本申请一实施例的第一物料储存器的俯视图。于一实施例中，物料储存器12包括第一物料储存器121，第一物料储存器121通过物料输送管13与打印针头112相连，并用于储存打印材料并将打印材料输送到打印工位143。第一物料储存器121包括第一底板1212和设置在第一底板1212上的第一针筒1211。第一针筒1211设有两个，且均通过物料输送管13与打印针头112相连。

于一实施例中，其中一个温度检测单元6设于第一针筒1211和物料输送管13之间的连接处，或者设于与第一针筒1211上连接的物料输送管13上。

请参阅图9b，其为本申请一实施例的供料温控模块和第一物料储存器的剖视图。于一实施例中，供料温控模块23包括第三温控组件231，第三温控组件231包括由上至下依次设置的第三吸热端2311、第三控温件2313和第三散热端2312，在第三散热端2312内设有第三通道2316，第三通道2316上设有第三进液口2314和第三出液口2315。

第一底板1212上设有第一安装孔，第三温控组件231穿设在第一安装孔内，并使第三吸热端2311与第一针筒1211直接接触。

于一实施例中，其中一个温度检测单元6设于第三吸热端2311和第一针筒1211之间。

于一实施例中，传输温控模块4包括温控片42，温控片42设于设于第一针筒1211和物料输送管13之间的连接处，并设于其中一个温度检测单元6的下方。其中，温控片42可以是制冷片，其正接电流可以用于制冷，也可以反接电流用于加热。

请参阅图9c，其为本申请一实施例的供料温控模块和第一物料储存器的仰视图。第三进液口2314和第三出液口2315均设于第三散热端2312的底面上。

请参阅图10a，其为本申请一实施例的第二物料储存器122的俯视图。于一实施例中，物料储存器12包括第二物料储存器122，第二物料储存器122通过物料输送管13与打印针头112、预处理针头111或者后处理针头113相连，并用于储存处理液并将处理液输送到预处理工位142或者后处理工位144。第二物料储存器122包括第二底板1222和设置在第二底板1222上的第二针筒1221。第二针筒1221设有两个，一个第二针筒1221通过物料输送管13与后处理针头113相连，另一个第二针筒1221通过物料输送管13与预处理针头111相连。

请参阅图10b，其为本申请一实施例的供料温控模块和第二物料储存器的剖视图。于一实施例中，供料温控模块23包括第四温控组件241，第四温控组件241包括由上至下依次设置的第四吸热端2411、第四控温件2413和第四散热端2412，在第四散热端2412内设有第四通道2416，第四通道2416上设有第四进液口2414和第四出液口2415。

第二底板1222上设有第二安装孔，第四温控组件241穿设在第二安装孔内，并使第四吸热端2411与第二针筒1221直接接触。

于一实施例中，其中一个温度检测单元6设于第四吸热端2411和第二针筒1221之间。

请参阅图10c，其为本申请一实施例的供料温控模块和第二物料储存器的仰视图。第四进液口2414和第四出液口2415均设于第四散热端2412的底面上。

请参阅图11，其为本申请一实施例的传输温控模块与物料输送管的剖视图。传输温控模块4包括温控套管41，温控套管41套设在物料输送管13外，且在温控套管41上设有电热片。

其中，传输温控模块4设于与第一物料储存器121相连的物料输送管13上和与第二物料储存器122相连的物料输送管13上。

一种3D打印机，包括上述的3D打印机温控系统。

于一实施例中，3D打印机包括驱动装置，驱动装置与打印针头112传动连接，用于驱使打印针头112移动完成打印。驱动装置可以是三轴运动系统。

其中3D打印机的一种使用方法包括以下步骤：

步骤1：在供料温控模块23的第一针筒1211内装入海藻酸钠溶液，在供液温控模块24的第二针筒1221内装入氯化钠溶液的；

步骤2：将供料温控模块23的控制温度设置为25℃，将供液温控模块24的控制温度设置为25℃，将打印空间温控模块20的控制温度设置为25℃，将与供料温控模块23连接的传输温控模块4的控制温度设置为40℃，将与供液温控模块24连接的传输温控模块4的控制温度设置为30℃，将工位温控模块21的控制温度设置为10℃，将挤出温控模块22的控制温度设置为10℃；

步骤3：各个温度检测单元6反馈的实际温度达到设定值后，开始打印过程；

步骤4：打印过程中，将装载有产品即水凝胶支架的承接件转移至产品存放单元中存储，并通过工位温控模块21将产品存放工位146的存储温度设置为10℃，待打印结束后将所有产品取出。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种3D打印机温控系统，其特征在于，包括：

机箱，所述机箱内设有输送针头、物料储存器、物料输送管和多个工位，所述输送针头设于所述工位的上方，所述物料输送管将所述输送针头和所述物料储存器连接在一起；

温控模组，所述温控模组包括多个温控模块，多个所述温控模块分别设置在所述输送针头、物料储存器或者所述工位上，并用于进行温度控制；

制冷液循环回路，所述制冷液循环回路包括制冷液管和制冷液散热装置，所述制冷液管将所述制冷液散热装置和各个所述温控模块相连形成制冷液循环回路；

传输温控模块，所述传输温控模块设于所述物料输送管上，并用于对所述物料输送管进行温控。

2.根据权利要求1所述的3D打印机温控系统，其特征在于，3D打印机温控系统包括：

打印空间降温模块，所述打印空间降温模块包括通风装置，所述通风装置设于所述机箱内，用于向机箱内部通风进行降温。

3.根据权利要求2所述的3D打印机温控系统，其特征在于，3D打印机温控系统包括：

多个温度检测单元，多个所述温度检测单元分别设于所述温控模块、机箱内部、传输温控模块或者物料储存器与物料输送管的连接部位上，用于检测温度，并反馈温度信息；

控制系统，所述控制系统设于所述机箱上，用于接收温度检测单元所反馈的温度信息，并控制传输温控模块、打印空间降温模块和各个温控模块的温度。

4.根据权利要求1所述的3D打印机温控系统，其特征在于，所述制冷液散热装置包括：

制冷液储存箱，所述制冷液储存箱设于所述机箱内，且用于储存制冷液；

换热器，所述换热器与所述制冷液储存箱相连，且用于对制冷液进行降温；

冷液泵，所述冷液泵设于所述制冷液储存箱与所述换热器之间，用于将所述制冷液储存箱内的制冷液输送到所述换热器中。

5.根据权利要求1所述的3D打印机温控系统，其特征在于，所述输送针头包括设置在打印工位上方的打印针头和设置在预处理工位上方的预处理针头以及设置在后处理工位上方的后处理针头；

单个所述温控模块包括温控组件；所述温控组件包括：

吸热端，所述吸热端设于所述打印针头、所述物料储存器或者所述工位上，并与所述打印针头、所述物料储存器或者所述工位接触；

散热端，所述散热端上设有供制冷液通过的通道以及与所述通道相通的进液口和出液口，所述进液口与所述出液口均与所述制冷液管相连；

控温件，所述控温件设置在所述吸热端和所述散热端之间。

6.根据权利要求5所述的3D打印机温控系统，其特征在于，单个所述温控模块还包括隔热外层，所述隔热外层设于所述温控组件外侧，将所述温控组件包覆或者部分包覆，用于隔热。

7.根据权利要求1所述的3D打印机温控系统，其特征在于，各个工位上开设有至少一个凹坑，且工位为由高导热性能的金属材料制成。

8.根据权利要求1至7任一项所述的3D打印机温控系统，其特征在于，所述温控模组中，至少一个所述温控模块为工位温控模块，

其中，多个所述工位包括打印工位，所述工位温控模块设于所述打印工位的底部。

9.根据权利要求8所述的3D打印机温控系统，其特征在于，多个所述工位包括后处理工位，所述工位温控模块设于所述打印工位和所述后处理工位的底部。

10.根据权利要求9所述的3D打印机温控系统，其特征在于，多个所述工位包括预处理工位，所述工位温控模块设于所述预处理工位、所述打印工位和所述后处理工位的底部。

11.根据权利要求10所述的3D打印机温控系统，其特征在于，

所述输送针头包括设置在打印工位上方的打印针头和设置在预处理工位上方的预处理针头以及设置在后处理工位上方的后处理针头；

所述物料储存器包括第一物料储存器和第二物料储存器，

其中，所述第一物料储存器通过所述物料输送管与所述打印针头相连，并用于储存打印材料并将打印材料输送到所述打印工位；

所述第二物料储存器通过所述物料输送管与所述打印针头、所述预处理针头或者所述后处理针头相连，并用于储存处理液并将处理液输送到所述预处理工位或者所述后处理工位。

12.根据权利要求11所述的3D打印机温控系统，其特征在于，所述温控模组中，至少两个所述温控模块分别为供料温控模块和供液温控模块，所述供料温控模块设于所述第一物料储存器处，所述供液温控模块设于所述第二物料储存器处。

13.根据权利要求12所述的3D打印机温控系统，其特征在于，所述温控模组中，至少一个所述温控模块为挤出温控模块，所述挤出温控模块设于所述打印针头处，并用于对所述打印针头进行降温。

14.一种3D打印机，其特征在于，包括如权利要求1至13任一项所述的3D打印机温控系统。