CN112030241A - 一种可3d打印的静电纺丝设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可3D打印的静电纺丝设备，包括注射器、运动平台、至少两个喷头和第一驱动机构。其中，注射器具有容纳腔及设在注射器底部上的第一开口；运动平台的顶部密封且可活动地设置在注射器底部，喷头竖向穿设在运动平台上，喷头背向注射器第一开口的一侧为喷孔。工作时，比如喷头中的一号喷头先与注射器对其连通，注射器向一号喷头中注入纺丝液进行纺丝，运行一段时间后若一号喷头发生堵塞，启动第一驱动机构，第一驱动机构驱动运动平台运动，运动平台带动二号喷头运动至注射器底部，二号喷头与注射器对其连通后即可进行纺丝操作。静电纺丝设备无需停机清理堵塞的喷头即可切换未堵塞的喷头至注射器底部继续纺丝打印，生产效率高。
Description
技术领域
本发明涉及静电纺丝技术领域，具体涉及一种可3D打印的静电纺丝设备。
背景技术
静电纺丝法是制备一维微纳米纤维最简单高效的方法之一，与传统纳米材料制备技术相比，具有加工装置简单、原料来源广泛、纺丝成本低廉、可规模化制备等优势。采用静电纺丝技术加工制备的微纳米纤维具有高比表面积、较大的长度/直径比以及独特的物理化学性质等优良特性，在生物组织工程、创伤敷料、过滤防护、药物缓释、柔性器件等领域展现出极大的应用潜力。静电纺丝法原理为：在高压电场作用下，纺丝喷头处的聚合物溶液或熔体受到静电场力的作用而喷射出去，形成射流，射流在下落过程中发生劈裂和拉伸，同时溶剂挥发，形成微纳米纤维固化成型并沉积在收集极上。
3D打印技术是一种快速成型技术，以金属粉末、塑料和树脂等粘合剂作为打印材料，以数字模型为基础进行逐层打印。目前3D打印技术还存在材料种类单一，打印精度和效率较低等缺点。
静电纺丝法能够实现纳米到微米级别的纤维制备，但是静电纺丝只能使纤维沉积在收集极上，无法制备出特定形状构造的医用支架，现有技术中有采用静电纺丝和3D打印相结合的设备制备医用支架，该设备的静电纺丝采用喷口呈小孔的喷头挤出供料进行纺丝，但在静电纺丝过程中,小孔式喷口易堵塞，每当喷头的喷口出现堵塞时，需对喷头进行疏通、清洗或更换，易造成纺丝液的浪费；而且疏通、清洗或更换喷头时设备需要停机，导致生产效率低。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的可3D打印的静电纺丝设备的喷头的喷口易堵塞,需要停机来处理喷头,导致该设备的生产效率低的缺陷。
为此，本发明提供一种可3D打印的静电纺丝设备，包括
注射器，设在机架上；所述注射器具有容纳腔及设在所述注射器底部上的第一开口；
运动平台，其顶部密封且可活动地设在所述注射器的底部上；
至少两个喷头，所述喷头沿竖向穿设在所述运动平台上，并且所述喷头的喷孔背向所述第一开口；
所述运动平台受第一驱动机构的驱动而带动所有所述喷头移动，且可使任一所述喷头的内腔与所述第一开口连通。
可选地，上述的可3D打印的静电纺丝设备，所有所述喷头在所述运动平台上呈直线排布；
所述第一驱动机构驱动所述运动平台沿所有所述喷头排布的直线方向做往复直线运动。
可选地，上述的可3D打印的静电纺丝设备，所有所述喷头分布在所述运动平台的同一个圆周上，所述第一驱动机构驱动所述运动平台绕所述圆周的轴线做旋转运动。
可选地，上述的可3D打印的静电纺丝设备，所述运动平台具有开口朝上的凹槽；
所述注射器的底部伸入所述凹槽内并抵接在所述凹槽的槽底壁上；
所有所述喷头穿设在所述凹槽的槽底上。
可选地，上述的可3D打印的静电纺丝设备，所述注射器的底部外边缘设置一圈密封件，所述注射器的底部通过所述密封件密封抵接在所述运动平台上。
可选地，上述的可3D打印的静电纺丝设备，所述注射器的第一开口沿所述运动平台的运动路径方向延伸并在该方向上所述第一开口的两端呈豁口；
所述运动平台的顶部设有适于密封嵌入所述第一开口内的凸起；
所述注射器的底部和所述运动平台之间通过所述凸起和所述第一开口的插接配合而密封连接；
所述运动平台上一一对应设有供所述喷头的顶部安装的安装孔，任一所述安装孔延伸并贯穿所述凸起。
可选地，上述的可3D打印的静电纺丝设备，所述喷头通过螺纹密封配合在所述运动平台的安装孔内。
可选地，上述的可3D打印的静电纺丝设备，所述喷头的内腔中设有过滤部件；和/或
所述注射器内设有搅拌器；和/或
还包括设在所述机架上的消毒部件。
可选地，上述的可3D打印的静电纺丝设备，还包括为所述喷头提供电场的电场组件。
可选地，上述的可3D打印的静电纺丝设备，还包括打印平台及控制单元；所述控制单元控制所述打印平台相对所述机架做三维运动；所述控制单元根据图形路径模块来控制所述打印平台运动。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的可3D打印的静电纺丝设备，包括注射器、运动平台、至少两个喷头和第一驱动机构。其中注射器设置在机架上，注射器具有容纳腔及设在注射器底部上的第一开口；运动平台的顶部密封且可活动地设置在注射器底部，喷头竖向穿设在运动平台上，喷头背向注射器第一开口的一侧为喷孔。
工作时，比如喷头中的一号喷头先与注射器对其连通，注射器向一号喷头中注入纺丝液进行纺丝，运行一段时间后若一号喷头发生堵塞，启动第一驱动机构，第一驱动机构驱动运动平台运动，运动平台带动二号喷头运动至注射器底部，二号喷头与注射器对其连通后即可进行纺丝操作。静电纺丝设备无需停机清理堵塞的喷头即可切换未堵塞的喷头至注射器底部继续纺丝打印，生产效率高。
2.本发明提供的可3D打印的静电纺丝设备，喷头内腔中设有过滤部件，比如，过滤部件为过滤网。过滤网可拆卸地卡接在喷头的内孔上部，纺丝液由注射器注入喷头，先经喷头上部的过滤网过滤杂质后再向下流动进入喷孔进行纺丝，能够防止喷头堵塞。
3.本发明提供的可3D打印的静电纺丝设备，注射器内设有螺旋搅拌器，螺旋搅拌器的旋转轴上部可转动地穿设在注射器的顶板上，注射器顶板上设有电机，电机的输出轴与旋转轴连接，旋转轴上设有螺旋叶片，电机转动带动螺旋叶片转动以均匀地向下推送纺丝液，使纺丝液均匀连续地注入喷头中，同时能够搅拌纺丝液，防止纺丝液结块进入喷头后堵塞喷孔。
4.本发明提供的可3D打印的静电纺丝设备，机架呈箱体状，机架内设有消毒部件，比如，消毒部件为紫外消毒灯，在打印支架过程中进行消毒。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中所提供的可3D打印的静电纺丝设备的示意图；
图2为注射器与喷头配合的示意图；
图3为实施例1中运动平台的俯视图；
图4为实施例2中所提供的可3D打印的静电纺丝设备的示意图；
图5为实施例2中运动平台的俯视图；
附图标记说明：
1、机架；2、注射器；3、运动平台；31、凸起；4、喷头；5、过滤部件；6、第一驱动机构；71、电源接头；72、高压电源；8、打印平台；9、控制单元。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种可3D打印的静电纺丝设备，其包括注射器2、运动平台3、多个喷头4、第一驱动机构6、电场组件、打印平台8和第二驱动机构。
其中注射器2设置在机架1上，注射器2具有容纳腔及设在注射器2底部上的第一开口；运动平台3的顶部密封且可活动地设置在注射器2底部，喷头4竖向穿设在运动平台3上，喷头4背向注射器2第一开口的一侧为喷孔。
运动平台3横截面为矩形，运动平台3具有开口朝上的凹槽,多个喷头4沿运动平台3的长度方向呈直线并间隔排布，注射器2底部伸入凹槽内并抵接在凹槽的槽底，所有喷头4均穿设在运动平台3凹槽的槽底。
注射器2的底部外半圆设有一圈密封件，比如密封件为密封圈，注射器2的底部通过密封圈抵接在运动平台3槽底壁面上。
注射器2的第一开口沿运动平台3的运动路径延伸，并且第一开口的两端呈豁口，即注射器2第一开口的两端向下延伸、中部向上凹陷；相应地，运动平台3上底部内壁面设有与注射器2底端豁口配合的凸起31，凸起31呈长条状并沿运动平台3的运动路径延伸并适于密封嵌入注射器2的第一开口内。注射器2与运动平台3的槽底内壁面通过第一开口与运动平台3顶部的凸起31的插接配合实现密封连接，并且第一开口的外缘设有密封圈，有效保证注射器2与运动平台3的密封性。运动平台3底壁上设有安装孔，安装孔的个数与喷头4个数对应，安装孔贯穿运动平台3的底壁和凸起31。安装孔内设有密封管螺纹，喷头4上部安装在安装孔内。
喷头4内腔中设有过滤部件5，比如，过滤部件5为过滤网。过滤网可拆卸地卡接在喷头4的内孔上部，纺丝液由注射器2注入喷头4，先经喷头4上部的过滤网过滤杂质后再向下流动进入喷孔进行纺丝，能够防止喷头4堵塞。
注射器2内设有搅拌器，比如搅拌器为螺旋搅拌器，螺旋搅拌器的旋转轴上部可转动地穿设在注射器2的顶板上，注射器2顶板上设有电机，电机的输出轴与旋转轴连接，旋转轴上设有螺旋叶片，电机转动带动螺旋叶片转动以均匀地向下推送纺丝液，使纺丝液均匀连续地注入喷头4中，同时能够搅拌纺丝液，防止纺丝液结块进入喷头4后堵塞喷孔。
机架1呈箱体状，注射器2、运动平台3、多个喷头4、第一驱动机构6、电场组件、打印平台8和第二驱动机构均设置在机架1内。机架1内设有消毒部件，比如，消毒部件为紫外消毒灯，在打印支架过程中进行消毒。
电场组件包括电源接头71和高压电源72，电源接头71连接高压电源72并与进行纺丝喷头4的外壁接触，为纺丝提供高压电场。
第一驱动器为电机，电机输出轴连接第一螺杆，第一螺杆上套设有第一滑块，运动平台3固定在第一滑块上，电机驱动第一螺杆转动以带动第一滑块做线性运动，从而带动运动平台3做线性运动。喷头4排布方向与运动平台3运动方向一致。
控制单元9连接打印平台8，控制单元9内安装有3D打印智能控制软件，控制单元9控制打印平台8相对机架1做三维运动。
工作时，先构建3D模型，喷头4纺丝过程中控制单元9根据图形路径模块构建的模型控制运动平台3做三维运动以构建支架，能够对支架形状、厚度等参数进行个性化设计，满足不同个体需求，可根据疾病状况进行针对性治疗。
比如喷头4中的一号喷头4先与注射器2对其连通，注射器2向一号喷头4中注入纺丝液进行纺丝，运行一段时间后若一号喷头4发生堵塞，启动第一驱动机构6，第一驱动机构6驱动运动平台3做直线运动，运动平台3带动二号喷头4运动至注射器2底部，二号喷头4与注射器2对齐连通后即可进行纺丝操作；在运动平台3运动过程中，运动平台3底壁上的凸起31始终插接在注射器2底端的第一开口上，两者呈滑动密封，防止运动过程中纺丝液发生泄漏。静电纺丝设备无需停机清理堵塞的喷头4即可切换未堵塞的喷头4至注射器2底部继续纺丝打印，生产效率高。
作为实施例1的第一个可替换实施方式，注射器2第一开口上可以不设置豁口，相应地在运动平台3底壁上也不设置与之配合的凸起31，只要注射器2的底部可滑动地密封在运动平台3上即可。
作为实施例1的第二可替换实施方式，运动平台3还可以不设置凹槽，运动平台3为平板状，安装孔贯穿运动平台3厚度设置，喷头4穿设在运动平台3上。
实施例2
本实施例提供一种可3D打印的静电纺丝设备，其与实施例1的不同之处在于：运动平台3横截面呈圆形，多个喷头4等间距分布在运动平台3凹槽槽底的一个圆周上，运动平台3中心处穿设有转轴，第一驱动机构6为电机，电机输出轴与转轴固定连接。运动平台3槽底的凸起31为圆环形。
工作时，其中一个喷头4与注射器2对齐，注射器2向其内注射纺丝液进行纺丝，当该喷头4喷孔堵塞时，电机驱动运动平台3绕运动平台3的轴线转动，使下一喷头4运动至注射器2底部，在运动平台3运动过程中，运动平台3底壁上的凸起31始终插接在注射器2底端的第一开口上，两者呈滑动密封，防止运动过程中纺丝液发生泄漏。静电纺丝设备无需停机清理堵塞的喷头4即可切换未堵塞的喷头4至注射器2底部继续纺丝打印，生产效率高。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种可3D打印的静电纺丝设备，其特征在于，包括
注射器(2)，设在机架(1)上；所述注射器(2)具有容纳腔及设在所述注射器(2)底部上的第一开口；
运动平台(3)，其顶部密封且可活动地设在所述注射器(2)的底部上；
至少两个喷头(4)，所述喷头(4)沿竖向穿设在所述运动平台(3)上，并且所述喷头(4)的喷孔背向所述第一开口；
所述运动平台(3)受第一驱动机构(6)的驱动而带动所有所述喷头(4)移动，且可使任一所述喷头(4)的内腔与所述第一开口连通。
2.根据权利要求1所述的可3D打印的静电纺丝设备，其特征在于，所有所述喷头(4)在所述运动平台(3)上呈直线排布；
所述第一驱动机构(6)驱动所述运动平台(3)沿所有所述喷头(4)排布的直线方向做往复直线运动。
3.根据权利要求1所述的可3D打印的静电纺丝设备，其特征在于，所有所述喷头(4)分布在所述运动平台(3)的同一个圆周上，所述第一驱动机构(6)驱动所述运动平台(3)绕所述圆周的轴线做旋转运动。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的可3D打印的静电纺丝设备，其特征在于，所述运动平台(3)具有开口朝上的凹槽；
所述注射器(2)的底部伸入所述凹槽内并抵接在所述凹槽的槽底壁上；
所有所述喷头(4)穿设在所述凹槽的槽底上。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的可3D打印的静电纺丝设备，其特征在于，所述注射器(2)的底部外边缘设置一圈密封件，所述注射器(2)的底部通过所述密封件密封抵接在所述运动平台(3)上。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的可3D打印的静电纺丝设备，其特征在于，
所述注射器(2)的第一开口沿所述运动平台(3)的运动路径方向延伸并在该方向上所述第一开口的两端呈豁口；
所述运动平台(3)的顶部设有适于密封嵌入所述第一开口内的凸起(31)；
所述注射器(2)的底部和所述运动平台(3)之间通过所述凸起(31)和所述第一开口的插接配合而密封连接；
所述运动平台(3)上一一对应设有供所述喷头(4)的顶部安装的安装孔，任一所述安装孔延伸并贯穿所述凸起(31)。
7.根据权利要求6所述的可3D打印的静电纺丝设备，其特征在于，所述喷头(4)通过螺纹密封配合在所述运动平台(3)的安装孔内。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的可3D打印的静电纺丝设备，其特征在于，所述喷头(4)的内腔中设有过滤部件(5)；和/或
所述注射器(2)内设有搅拌器；和/或
还包括设在所述机架(1)上的消毒部件。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的可3D打印的静电纺丝设备，其特征在于，还包括为所述喷头(4)提供电场的电场组件。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的可3D打印的静电纺丝设备，其特征在于，还包括打印平台(8)及控制单元(9)；所述控制单元(9)控制所述打印平台(8)相对所述机架(1)做三维运动；所述控制单元(9)根据图形路径模块来控制所述打印平台(8)运动。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115029798A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-09-09 | 安丹达工业技术(上海)有限公司 | 一种纺丝喷射设备 |
| WO2023004835A1 (zh) * | 2021-07-27 | 2023-02-02 | 苏州大学 | 自由液面静电纺丝装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106827496A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-06-13 | 广州迈普再生医学科技有限公司 | 复合生物3d打印装置及其打印方法 |
| CN108790160A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-11-13 | 四川农业大学 | 一种3d打印-静电纺丝包装机及其控制系统 |
| CN210140649U (zh) * | 2019-03-29 | 2020-03-13 | 南京东焱氢能源科技有限公司 | 一种静电纺丝机 |
-
2020
- 2020-07-13 CN CN202010671294.6A patent/CN112030241A/zh active Pending
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