CN114311670A - 一种3d打印机成型室及具有其的3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种3D打印机成型室。一种3D打印机成型室，包括外壳体以及设于外壳体内部的3D打印模组，其中，3D打印模组的各元器件分别对应安装在外壳体的后侧壁和底壁上，外壳体的前侧壁及左右两侧壁中至少有一个侧壁由透明材质制成，在任意一个由透明材质制成的侧壁上设有方便操作人员在外壳体内部执行操作的无尘手套，外壳体内部底壁上靠近任意一个由透明材质制成的侧壁处设有既能与外壳体内部连通又能与外界连通的封闭缓冲仓，封闭缓冲仓内设有灭菌装置。本发明还提供一种具有上述3D打印机成型室3D打印机。本发明将成型室的硬性密封改为柔性密封并通过使用缓冲系统分层级封闭，保证了打印过程中成型室的洁净度。

Description

一种3D打印机成型室及具有其的3D打印机

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，更具体地，涉及一种3D打印机成型室及具有其的3D打印机。

背景技术

生物3D打印机作为生物材料学、生物医学等相关学科开展科学研究的必要工具，受到越来越多的关注和应用。作为3D打印设备在生物领域的应用分支，其特殊的设备洁净度标准及兼容性要求使得其对(干)细胞等敏感生物材料的保护措施是其余3D打印设备无法达到的级别。例如现有3D打印机或医疗用途生产线上往往只注重对于原材料以及人员的无菌控制，通过外包间、内包间或者第一更衣室、第二更衣室等隔间的设置来保证材料和人员的洁净度，并未考虑在生产过程中由于材料、工具零件的传递而带来的污染风险，而生物3D打印机必须在打印过程中保持成型室内的无菌状态。

由于(干)细胞在体外培养时极易受到环境污染而死亡，因此，在设计生物3D打印设备时，必须关注如何确保在打印过程中为其提供有效洁净的环境。常规操作基本都是如中国专利CN208827153U公开的一种具有循环风道结构的3D打印机成型室一样，利用过滤技术及紫外灭菌技术保持打印机密闭成型室环境的空气洁净。但对于需要向成型室内外传递物品时，往往都是将成型室的前侧壁打开来进行的，这就破坏了成型室的密闭性从而破坏了其洁净度，虽然生物3D打印机可以依靠自滤系统完成净化提升洁净度，但成型室自滤期间的洁净度对(干)细胞等敏感生物材料都具有污染的威胁。

另外，光敏材料作为一种新兴的生物相容性材料在生物3D打印上有了越来越多的发挥，但各研究人员对光敏材料所使用的光波段不尽相同，而市面的对应波段比较局限，要使用不同波段的光源就需要更换不同的光固化系统，这对打印机的空间利用率以及不同光源系统之间的兼容性和可操作性都提出了更高要求。

发明内容

为克服现有3D打印机成型室在打印过程中向其内外传递完物品后仅依靠自滤系统完成净化提升洁净度，但成型室自滤期间的洁净度对(干)细胞等敏感生物材料都具有污染威胁的缺陷，本发明提供一种3D打印机成型室。本发明将成型室的硬性密封改为柔性密封并通过使用缓冲系统分层级封闭，便于向成型室内外传递的物品进行灭菌消毒。

本发明的另一个目的是通过设计具有海帕洁净系统和主动泄压槽形成的正压风道，防止空气中的颗粒物进入成型室，两者互相配合同时兼顾了打印过程中成型室的洁净度问题和操作便利性问题。

本发明的另一个目的是通过在成型室成型平台以外的空间合理设置小型缓冲仓、内部触摸屏光固化系统、照明装置及拍照装置等，整体实现多功能化成型室以及提高成型室的空间利用率。

本发明的另一个目的是提高不同光源系统之间的兼容性和可操作性。

本发明还有一个目的就是提供一种具有上述3D打印机成型室的3D打印机。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种3D打印机成型室，包括外壳体以及设于所述外壳体内部的3D打印模组，其中，所述外壳体的前侧壁及左右两侧壁中至少有一个侧壁由透明材质制成，在所述至少一个由透明材质制成的侧壁上设有方便操作人员在外壳体内部执行操作的无尘手套，所述外壳体内部底壁上靠近无尘手套所在的侧壁处设有既能与所述外壳体内部连通又能与外界连通的小型封闭缓冲仓，所述封闭缓冲仓内设有灭菌装置。

现有的3D打印机，生物材料及工具取出或送入成型室时，常规需要打开设置在成型室外壳体上的舱门，由于舱门面积较大，完全打开后容易使得外界的细菌等微颗粒进入成型室内造成洁净度破坏。而本发明中，对于传递频率较高的小件物品设置了带灭菌装置的小型封闭缓冲仓作为过渡，并设置了无尘手套。封闭缓冲仓既可以与外壳体内部连通，也可以和外界连通，但不同时连通外壳体内部和外界。在由成型室向外界传递物品时，首先使得封闭缓冲仓与外壳体内部连通，与外界不连通，然后通过无尘手套将物品放置到封闭缓冲仓中，之后使得封闭缓冲仓与外壳体内部不连通，与外界连通，手从无尘手套中退出并从封闭缓冲仓中取出物品，最后再使得封闭缓冲仓与外界不连通，取出动作结束。在由外界向成型室内传递物品时，操作顺序与上面相反；并且由于处于外界环境中的物品可能存在受污染的情况，因此当物品放入封闭缓冲仓中后，需要开启封闭缓冲仓中的灭菌装置，用于对进入封闭缓冲仓的物品进行过渡性灭菌。特别的，当打印的模型为载细胞支架或者其余不耐受紫外灭菌模型时，由内向外传递时，为了避免紫外对其破坏，也可以提前开启缓冲区灭菌灯对缓冲区进行消毒，这样可以保证在整个传递过程中避免对其产生紫外伤害同时保证了设备腔内的洁净度。封闭缓冲仓设有手动开启的定时灭菌开关且定时时长可调。另外，当需要在成型室内进行一些必要操作时，也可以通过无尘手套进行，而不需要打开成型室的某一侧壁。这样，成型室内部环境的洁净度在整个工作过程中就不会因为外界进入的细菌等微颗粒而被污染成型室既保证了良好的视线范围有保证了足够的密封性。因此，本发明中的成型室既保证了良好的视线范围又保证了足够的密封性。

进一步的，所述3D打印模组的各元器件分别对应安装在所述外壳体的后侧壁和底壁上，所述外壳体的前侧壁及左右两侧壁均由透明材质制成，所述外壳体的前侧壁上设有两个手套安装口，所述无尘手套套接所述手套安装口上。无尘手套可以允许操作人员在不破坏腔内洁净度环境的情况下对外壳体内部的元器件执行必要的操作，既满足了手动操作的要求又保证了内洁净度不受破坏。生物3D打印机要求为打印环境提供严格的洁净度环境保护同时又要满足多种材料的成型需求，因此打印机成型室的内部元器件数量多重量大，重量的增加就需要打印机成型室外壳体本身具有更高的承载能力以防止变形失稳等问题的发生。因此打印机成型室外壳体上设置了元器件的侧壁一般都要使用受力能力更高的金属材质，这样该侧壁就会不透明，不透明的壁面会严重阻碍操作者对打印机成型室内的信息获取，容易产生错误判断。而在本发明中，将外壳体内部的3D打印模组的各元器件分别对应安装在外壳体的后侧壁和底壁上，这样可以通过优化元器件的内部排列顺序，将重量大的元器件，如喷头运动组件的Y轴运动模组、运动导轨、定位块等，排列到外壳体的底壁上，既可阻止打印机发生振动也可减少打印机顶部的使用空间；同时将特定属性的元器件，如喷头运动组件的Z轴运动模组、水箱、冷却液散热器、主控制板及其附属电气元件等，集中到一起安排在外壳体后侧壁上，从而使得打印机内部元器件的重力仅作用于底部以及背面位置，因此就可以只对成型室的背面和底面使用承载能力更高的金属材质而左右侧面以及正面则可以选择玻璃等透明度更好的材质，整体视觉上三面开放，以便给操作者提供良好的视线范围，极大的增加了用户对成型室内部的信息获取能力，同时保证了足够的密闭性。

当然，本发明中，外壳体的正面与左右侧面也可以相互独立设置，当在某些迫不得已的情况下，同样可以单独将整个外壳体正面取下以便于操作者在成型室内执行操作；具体来说，外壳体可以分为内壳、外壳和骨架，外壳体装配时在同一截面内，由于内、外壳均高于骨架，由此形成比透明玻璃厚度略小的安装槽，透明玻璃安装在该槽中然后通过锁紧内、外壳以使得外壳、透明玻璃、内壳紧紧接触封闭。左右侧玻璃以及正面的玻璃相互接触但留有不超过0.5毫米的缝隙以便于正面玻璃可以单独拆下，以上缝隙通风面积较小，完全可以依靠成型室内的正压风道系统或者外加毛刷等柔性密封手段防止外界灰尘微颗粒的进入，这样既满足了手动操作的要求又保证了成型室外壳体内洁净度不受破坏。

进一步地，所述成型室为具有海帕洁净过滤系统的洁净成型室，所述海帕洁净过滤系统的出风口位于成型室顶部，以及在成型室底壁上靠近左右侧壁处具有主动泄压槽。优选地，主动泄压槽与模组Y方向运动槽集成一体，并在Y向模组驱动臂的行程内沿着气流流动方向垂直布置毛刷进行柔性密封，打印成型室内外形成的压差促使空气进入泄压槽在毛刷的导流作用下最终流向外界，完成泄压。利用海帕洁净过滤系统形成的正压风道使得成型室内部气压比外界大气压高200-300Pa，正压风道成型室有利于辅助成型室的柔性密封。

进一步的，所述封闭缓冲仓设在靠近所述外壳体前侧壁处，且所述封闭缓冲仓一侧与所述外壳体的前侧壁紧贴，所述外壳体的前侧壁上与所述封闭缓冲仓对应的位置设有用于连通所述封闭缓冲仓内部和外界的第一窗口，所述封闭缓冲仓的顶部设有用于连通所述封闭缓冲仓内部和所述外壳体内部的第二窗口，所述第一窗口和第二窗口上分别对应设置了第一缓冲门和第二缓冲门。由于成型室内部存在自上而下的正压，传统机械门的打开存在着一定的阻力，本申请的第一缓冲门和第二缓冲门分别采用磁吸附的方式实现快捷打开和关闭，例如可以从左到右滑动打开；其中，第一缓冲门用于隔离外界环境与缓冲仓，第二缓冲门用于隔离缓冲仓与外壳体内部。需要说明的是，没有密封条或密封胶辅助的磁吸附的缓冲门，并不能实现缓冲仓的完全密封，但是可以依靠成型室内的正压风道系统防止成型室外界灰尘微颗粒从缝隙进入。

进一步地，第二窗口边上具有传感器，第二缓冲门打开时，第二窗口暴露，传感器将信息传达到海帕过滤系统，海帕过滤系统开始自动持续增加风压，保证在打开第二缓冲门取出或存入物品时，自上而下的洁净风将进入缓冲仓并从第一缓冲门的缝隙吹出，防止缓冲仓里灰尘颗粒物的进入。随后，当第二缓冲门关闭时，传感器再次将信息传达到海帕过滤系统，风压逐渐恢复成型室内正常风压。如无自动持续增加风压功能，第二缓冲门打开时，缓冲仓内压力和成型室压力很快趋于平衡，则无法有效防止灰尘颗粒物进入成型室。

进一步的，所述封闭缓冲仓内的灭菌装置为对称设置在所述封闭缓冲仓左右两侧壁上的偶数对紫外灭菌灯。所述各紫外灭菌灯均配置了用于保证紫外灭菌灯的紫外光线可以平行射出的灭菌灯反射板。通过这种灯管搭配反射板的结构保证了紫外光线可以平行射出，由于两侧紫外光线相对照射，可以有效避免照射死角并最大程度提高灭菌效果。

进一步的，所述外壳体外部和内部分别设有各自能够独立控制所述外壳体内部的3D打印模组的第一触控屏和第二触控屏，所述第二触控屏在所述外壳体内部采用柔性固定。在正式操作3D打印机之前通常使用第一触控屏对3D打印机的状态进行获取和调节；但当操作人员双手套在贴紧的医用级无尘手套中操作设备时，反复脱戴无尘手套以操作触屏对3D打印机进行必要设置就变得异常繁琐低效，甚至可能出现危险。为了在使用无尘手套时更高效及时的对打印机发出必要指令，本发明在外壳体内部设置了第二触控屏，并在外壳体后侧壁面开辟了一块区域并安装了接口扩展板，扩展板上预留了接口用于连接第二触控屏，第二触控屏提供了与第一触控屏相同的必要指令发送功能和紧急急停功能，可以保证操作人员在不脱掉手套的情况下通过直接使用第二触控屏对设备进行指令发送。同时，本发明中第二触控屏采用了柔性固定，即使用柔性线缆连接第二触控屏和接口扩展板，柔性线缆给操作人员提供了任意切换左右手操作及任意位置摆放第二触控屏的功能，最大程度便于操作人员第一时间发出指令。

进一步的，所述3D打印模组包括3D打印喷头、喷头运动组件和成型平台，所述喷头运动组件设于所述成型平台上方，所述3D打印喷头通过喷头安装座固定于所述喷头运动组件上，所述喷头安装座上还固定有紫外光固化系统，所述紫外光固化系统包括保持架、夹片和紫外灯头单元，所述保持架一端与所述喷头安装座固定连接，另一端通过第一球形铰链与所述夹片一端连接，所述紫外灯头单元的后端通过第二球形铰链与所述夹片另一端连接，所述夹片上设有旋钮，所述紫外灯头单元的前端设有滤光片固定架，所述滤光片固定架上设有滤光片。紫外光固化系统通过保持架与喷头安装座固定并与3D打印喷头保持相对位置不变。使用时，通过选定合适的喷头打印光敏材料，调节紫外光固化系统的照射角度和功率即可保证光敏材料的顺利固化。紫外灯头单元承担了紫外光的供给，通过合理布置紫外芯片并配合使用特制散热系统以保证为光敏材料提供稳定长期的足功率紫外光线。为了使紫外光线更高效的对不同3D打印喷头挤出的材料进行固化，可以针对确定的3D打印喷头手动调节紫外光固化系统的照射角度。本发明中第一球形铰链和第二球形铰链与夹片接触，夹片中的凹槽可以允许两个球形铰链的球头在其中任意位置转动，通过使用双球头铰链的结构进一步增大照射角度，当照射角度选定后可以通过拧紧旋钮以锁死第一球形铰链和第二球形铰链并保持紫外光固化系统的位置。

进一步的，所述紫外灯头单元为包含但不限于355～410nm波段范围的足功率紫外光源；所述滤光片为只允许选定波段的紫外光透过的带通型滤光片。通过更换具有合适带宽和中心波长的滤光片就可以快捷的实现不同波段的紫外光输出，从而对应满足不同波段光敏材料的固化需求。所述外壳体的前侧壁及左右两侧壁均由能够阻止波长小于410nm光线通过的截止型滤光片玻璃制成。一般用于紫外光固化的紫光波长介于355～410nm之间，而常规用于灭菌的紫外光波段为253.7nm以及185nm，外壳体的前侧壁及左右两侧壁选用能够阻止波长小于410nm光线通过的截止型滤光片玻璃制成就能够避免以上波段紫外光透过玻璃对操作者造成伤害。

进一步的，所述成型平台左右两侧均设有LED接口和相机接口，其中一侧的LED接口上可拆卸连接有LED照明灯，其中一侧的相机接口上可拆卸连接有照相机，所述LED照明灯和照相机均采用万向定位管作为支撑。本发明中，LED照明灯及相机均设计为可拆卸的模块，分别使用公母接头与成型平台对应的接口实现连接和固定，且接口不局限于一处，成型平台左右两侧都有接口，且两侧的接口相互通用，LED照明灯和相机可在任意一侧接入和使用。同时，LED照明灯和相机使用万向定位管作为支撑，可允许操作者手动调整和固定LED照明灯的照射区域和相机的捕获角度。

进一步的，所述同一侧的LED接口和相机接口所在的平面朝向所述成型平台中间倾斜，且与靠近它们的所述成型平台的侧边形成夹角α，这样可以避免位于成型平台的液体沿成型平台左右侧壁面渗入到接口中，α越大则避免液体渗入的效果越好，但过大的α会导致人员不便观察和操作接口，因此α优选为30°≤α≤45°。

本发明还提供一种3D打印机，其中，包括上述的3D打印机成型室。所述3D打印机可以是用于打印任何对洁净度要求高的产品的3D打印机，例如生物3D打印机。

优选地，本发明的3D打印机成型室主要是用于桌面型生物3D打印机。关于打印机及成型室内空间大小有如下考虑，基于标准坐姿时腿部最小空间630㎜，要求设备摆放的台面高度650～700㎜前提下，考虑人体工程学要求，垂直操作空间内，手套安装口圆心距离设备底面250㎜。由于成型平台在打印过程中不断下降，因此成型平台距离手套安装口圆心的初始距离不超过76㎜。考虑人体工程学要求，在水平操作区域内，手套安装口左右圆心距参照标准成年男、女性肩宽信息取值330㎜，其男女性差值通过手套安装口直径大小补偿。缓冲仓宽度不超过手套安装口圆心距为宜，缓冲仓的极限高度为平台运动至最低端时平台底面与成型室底面的距离，缓冲仓深度一般不做要求，以满足取放常规物品尺寸为原则，但不超过成型室前后深度。考虑人体工程学最佳视野要求、操作控制要求及打印成型尺寸要求，成型室高度要在台面高度的基础上可以囊括Z向成型尺寸、喷头静态Z向尺寸及动态活动尺寸以及安全距离。成型室左右宽度要囊括X向成型尺寸、两倍喷头系统X向宽度、模组宽度及安全距离。成型室前后深度要囊括Y向成型尺寸、喷头系统Y向深度及安全距离。本申请的缓冲仓宽度为230～290㎜，深度为140～180㎜，高度为50～70㎜，成型室的宽度为580～630㎜，深度为350～450㎜，高度为450～550㎜。优选地，本申请的缓冲仓宽度为260㎜，深度为160㎜，高度为60㎜，成型室的宽度为635㎜，深度为400㎜，高度为500㎜。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明在外壳体侧壁上设置了无尘手套，在外壳体内部设置了分级封闭的小型缓冲仓，并在分级封闭缓冲仓中设置了灭菌装置，生物材料或者打印好的支架等物品需要在成型室和外界之间发生传递时，通过无尘手套和分级封闭缓冲仓配合使用，可有效保证外界空气环境与成型室外壳体内的空气环境在物品传递时不产生直接接触污染，同时可利用封闭缓冲仓的灭菌功能对所传递的物品进行灭菌。另外，无尘手套能够保证整个成型室的封闭无尘并能够在操作打印机或装载材料时对操作人员的手部进行必要的保护。

本发明的柔性密封和常规生物打印成型室的硬性密封相比，在侧壁结合处或者磁吸门封闭处有细小缝隙，这种连接方式便于侧壁和缓冲门的拆装，操作便利，易于传递，并且在成型室正风压的配合下能有效防止空气中的灰尘颗粒物进入成型室。

本发明可以将成型室外壳体的正面和左右侧面都采用透明玻璃材质，有效保证密封的同时更有助于操作人员及时直观的获取对打印机成型室内的相关信息，避免产生误操作或操作不到位的危险。

本发明在成型室外壳体内外都设置了触控屏，通过使用双触控屏，允许操作者在使用无尘手套进行成型室内操作时通过使用第二触控屏更高效的操作和调整打印机状态，避免了因常规触控屏多安装在成型室外部，当紧急情况发生时由于脱摘无尘手套无法及时按停设备而引起的危险。

本发明成型室外壳体内的照明光源和照相机均配置了多个接口，并且均采用万向定位管支撑，通过操作万向定位管支撑的照明光源和照相可以更方便的协助操作人员从不同角度和距离直观的获取支架或者模型的信息。

本发明紫外光固化系统采用包含但不限于355～410nm波段范围的足功率紫外光源，并在紫外光源前方设置了只允许选定波段的紫外光透过的带通型滤光片因此，不需要通过拆装整套固化光源系统就可以为不同光敏材料提供对应波段的紫外固化光，且可以调整紫外灯的输出功率以匹配相应的光敏材料。

本发明的桌面型打印机在小型成型室内同时融入了无菌传递、无尘操作、高自由度照明及拍照、可调节光固化系统等多项功能，大大提高了空间利用率。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明中封闭缓冲仓所在位置的结构示意图。

图3是本发明中封闭缓冲仓内部结构示意图。

图4是本发明中第二触控屏与外壳体连接示意图。

图5是本发明中LED照明灯和照相机安装示意图。

图6是本发明中LED接口和相机接口安装面夹角示意图。

图7是本发明中紫外光固化系统所在位置的结构示意图。

图8是本发明中紫外光固化系统的结构示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例1

如图1所示，一种3D打印机成型室，包括外壳体1以及设于所述外壳体1内部的3D打印模组，其中，所述3D打印模组的各元器件分别对应安装在所述外壳体1的后侧壁和底壁上，所述外壳体1的前侧壁及左右两侧壁均由透明材质制成，所述外壳体1的前侧壁上设有两个手套安装口3，无尘手套套接所述手套安装口3上。无尘手套可以允许操作人员在不破坏腔内洁净度环境的情况下对外壳体1内部的元器件执行必要的操作，既满足了手动操作的要求又保证了内洁净度不受破坏。所述外壳体1内部底壁上靠近无尘手套所在的侧壁处设有既能与所述外壳体1内部连通又能与外界连通的封闭缓冲仓2，所述封闭缓冲仓2内设有灭菌装置。

生物3D打印机要求为打印环境提供严格的洁净度环境保护同时又要满足多种材料的成型需求，因此打印机成型室的内部元器件数量多重量大，重量的增加就需要打印机成型室外壳体1本身具有更高的承载能力以防止变形失稳等问题的发生。因此打印机成型室外壳体1上设置了元器件的侧壁一般都要使用受力能力更高的金属材质，这样该侧壁就会不透明，不透明的壁面会严重阻碍操作者对打印机成型室内的信息获取，容易产生错误判断。而在本发明中，将外壳体1内部的3D打印模组的各元器件分别对应安装在外壳体1的后侧壁和底壁上，这样可以通过优化元器件的内部排列顺序，将重量大的元器件，如喷头运动组件10的Y轴运动模组、运动导轨、定位块等，排列到外壳体的底壁上，既可阻止打印机发生振动也可减少打印机顶部的使用空间；同时将特定属性的元器件，如喷头运动组件10的Z轴运动模组、水箱、冷却液散热器、主控制板及其附属电气元件等集中到一起安排在外壳体1后侧壁上，从而使得打印机内部元器件的重力仅作用于底部以及背面位置，因此就可以只对成型室的背面和底面使用承载能力更高的金属材质而左右侧面以及正面则可以选择玻璃等透明度更好的材质，整体视觉上三面开放，以便给操作者提供良好的视线范围，极大的增加了用户对成型室内部的信息获取能力。

现有的3D打印机，生物材料及工具取出或送入成型室时，常规需要打开设置在成型室外壳体1上的舱门，由于舱门面积较大，完全打开后容易使得外界的细菌等微颗粒进入成型室内造成洁净度破坏。而本发明中，对于传递频率较高的小件物品设置了带灭菌装置的封闭缓冲仓2作为过渡，并设置了无尘手套。封闭缓冲仓2既可以与外壳体1内部连通，也可以和外界连通，但不同时连通外壳体1内部和外界，在由成型室向外界传递物品时，首先使得封闭缓冲仓2与外壳体1内部连通，与外界不连通，然后通过无尘手套将物品放置到封闭缓冲仓2中，之后使得封闭缓冲仓2与外壳体1内部不连通，与外界连通，手从无尘手套中退出并从封闭缓冲仓2中取出物品，最后再使得封闭缓冲仓2与外界不连通，取出动作结束。在由外界向成型室内传递物品时，操作顺序与上面相反；并且由于处于外界环境中的物品可能存在受污染的情况，因此当物品放入封闭缓冲仓2中后，需要开启封闭缓冲仓2中的灭菌装置，用于对进入封闭缓冲仓2的物品进行过渡性灭菌。封闭缓冲仓2设有手动开启的定时灭菌开关且定时时长可调，灭菌结束自动关闭或以声、光的形式提醒。另外，当需要在成型室内进行一些必要操作时，也可以通过无尘手套进行，而不需要打开成型室的某一侧壁。这样，成型室内部环境的洁净度在整个工作过程中就不会因为外界进入的细菌等微颗粒而被污染成型室既保证了良好的视线范围有保证了足够的密封性。因此，本发明中的成型室既保证了良好的视线范围又保证了足够的密封性。

本实施例中，外壳体1的正面与左右侧面相互独立设置，当在某些迫不得已的情况下，同样可以单独将整个外壳体1正面取下以便于操作者在成型室内执行操作，既满足了手动操作的要求又保证了成型室外壳体1内洁净度不受破坏。

如图1所示，所述成型室为具有海帕洁净过滤系统的洁净成型室，所述海帕洁净过滤系统的出风口位于成型室顶部，以及在成型室底壁上靠近左右侧壁处具有主动泄压槽。优选地，主动泄压槽与模组Y方向运动槽集成一体，并在Y向模组驱动臂的行程内沿着气流流动方向垂直布置毛刷进行柔性密封，打印成型室内外形成的压差促使空气进入泄压槽在毛刷的导流作用下最终流向外界，完成泄压。利用海帕洁净过滤系统形成的正压风道使得成型室内部气压比外界大气压高200-300Pa，正压风道成型室有利于辅助成型室的柔性密封。

如图1和图2所示，所述封闭缓冲仓2设在靠近所述外壳体1前侧壁处，且所述封闭缓冲仓2一侧与所述外壳体1的前侧壁紧贴，所述外壳体1的前侧壁上与所述封闭缓冲仓2对应的位置设有用于连通所述封闭缓冲仓2内部和外界的第一窗口4，所述封闭缓冲仓2的顶部设有用于连通所述封闭缓冲仓2内部和所述外壳体1内部的第二窗口5，所述第一窗口4和第二窗口5上分别对应设置了第一缓冲门6和第二缓冲门7。第一缓冲门6和第二缓冲门7分别采用磁吸附的方式实现快捷打开和关闭，其中，第一缓冲门6用于隔离外界环境与封闭缓冲仓2，第二缓冲门7用于隔离封闭缓冲仓2与外壳体1内部，第二缓冲门7设在封闭缓冲仓2顶部，手套下方，这个相对位置上操作者可以非常方便地通过无尘手套打开封闭缓冲仓2，取出物品和放入物品也很符合人体动作的科学性。

如图2所示，第二窗口5边上具有传感器20，第二缓冲门7打开时，第二窗口5暴露，传感器20将信息传达到海帕过滤系统，海帕过滤系统开始自动持续增加风压，保证在打开第二缓冲门7取出或存入物品时，自上而下的洁净风将进入封闭缓冲仓2并从第一缓冲门6的缝隙吹出，防止封闭缓冲仓2里灰尘颗粒物的进入。随后，当第二缓冲门7关闭时，传感器20再次将信息传达到海帕过滤系统，风压逐渐恢复成型室内正常风压。如无自动持续增加风压功能，第二缓冲门7打开时，封闭缓冲仓2内压力和成型室压力很快趋于平衡，则无法有效防止灰尘颗粒物进入成型室。

如图2和图3所示，所述封闭缓冲仓2内的灭菌装置为对称设置在所述封闭缓冲仓2左右两侧壁上的偶数对紫外灭菌灯17。所述各紫外灭菌灯17均配置了用于保证紫外灭菌灯17的紫外光线可以平行射出的灭菌灯反射板8。通过这种灯管搭配反射板的结构保证了紫外光线可以平行射出，由于两侧紫外光线相对照射，可以有效避免照射死角并最大程度提高灭菌效果。

如图4所示，所述外壳体1外部和内部分别设有各自能够独立控制所述外壳体1内部的3D打印模组的第一触控屏和第二触控屏18，所述第二触控屏18在所述外壳体1内部采用柔性固定。在正式操作3D打印机之前通常使用第一触控屏对3D打印机的状态进行获取和调节；但当操作人员双手套在无尘手套中操作设备时，反复脱戴无尘手套以操作触屏对3D打印机进行必要设置就变得异常繁琐低效。为了在使用无尘手套时更高效及时的对打印机发出必要指令，本发明在外壳体1内部设置了第二触控屏18，并在外壳体1后侧壁面开辟了一块区域并安装了接口扩展板，扩展板上预留了接口用于连接第二触控屏18，第二触控屏18提供了与第一触控屏相同的必要指令发送功能和紧急急停功能，可以保证操作人员在不脱掉手套的情况下通过直接使用第二触控屏18对设备进行指令发送。同时，本发明中第二触控屏18采用了柔性固定，即使用柔性线缆连接第二触控屏18和接口扩展板，柔性线缆的使用提供了任意切换左右手操作及任意位置摆放第二触控屏18的功能，最大程度便于操作人员第一时间发出指令。

如图1、图7和图8所示，所述3D打印模组包括3D打印喷头9、喷头运动组件10和成型平台11，所述喷头运动组件10设于所述成型平台11上方，所述3D打印喷头9通过喷头安装座固定于所述喷头运动组件10上，所述喷头安装座上还固定有紫外光固化系统12，所述紫外光固化系统12包括保持架121、夹片122和紫外灯头单元123，所述保持架121一端与所述喷头安装座固定连接，另一端通过第一球形铰链124与所述夹片122一端连接，所述紫外灯头单元123的后端通过第二球形铰链125与所述夹片122另一端连接，所述夹片122上设有旋钮126，所述紫外灯头单元123的前端设有滤光片固定架127，所述滤光片固定架127上设有滤光片128。紫外光固化系统12通过保持架121与喷头安装座固定并与3D打印喷头9保持相对位置不变。使用时，通过选定合适的喷头打印光敏材料，调节紫外光固化系统12的照射角度和功率即可保证光敏材料的顺利固化。紫外灯头单元123承担了紫外光的供给，通过合理布置紫外芯片并配合使用特制散热系统以保证为光敏材料提供稳定长期的足功率紫外光线。为了使紫外光线更高效的对不同3D打印喷头9挤出的材料进行固化，可以针对确定的3D打印喷头9手动调节紫外光固化系统12的照射角度。本发明中第一球形铰链124和第二球形铰链125与夹片122接触，夹片122中的凹槽可以允许两个球形铰链的球头在其中任意位置转动，通过使用双球头铰链的结构进一步增大照射角度，当照射角度选定后可以通过拧紧旋钮126以锁死第一球形铰链124和第二球形铰链125并保持紫外光固化系统12的位置。

本实施例中，所述紫外灯头单元123为包含但不限于355～410nm波段范围的足功率紫外光源；所述滤光片128为只允许选定波段的紫外光透过的带通型滤光片128，中心波长范围为355～410nm，半带宽≤10nm，透过率≥35％。通过更换具有合适带宽和中心波长的滤光片128就可以快捷的实现不同波段的紫外光输出，从而对应满足不同波段光敏材料的固化需求。所述外壳体1的前侧壁及左右两侧壁均由能够阻止波长小于410nm光线通过的截止型滤光片128玻璃制成。一般用于紫外光固化的紫光波长介于355～410nm之间，而常规用于灭菌的紫外光波段为253.7nm以及185nm，外壳体1的前侧壁及左右两侧壁选用能够阻止波长小于410nm光线通过的截止型滤光片128玻璃制成就能够避免以上波段紫外光透过玻璃对操作者造成伤害。

如图5到图7所示，所述成型平台11左右两侧均设有LED接口13和相机接口14，其中一侧的LED接口13上可拆卸连接有LED照明灯15，其中一侧的相机接口14上可拆卸连接有照相机16，所述LED照明灯15和照相机16均采用万向定位管作为支撑。本发明中，LED照明灯15及相机均设计为可拆卸的模块，分别使用公母接头与成型平台11对应的接口实现连接和固定，且接口不局限于一处，成型平台11左右两侧都有接口，且两侧的接口相互通用，LED照明灯15和相机可在任意一侧接入和使用。同时，LED照明灯15和相机使用万向定位管作为支撑，可允许操作者手动调整和固定LED照明灯15的照射区域和相机的捕获角度。

如图6和图7所示，所述同一侧的LED接口13和相机接口14所在的平面朝向所述成型平台11中间倾斜，且与靠近它们的所述成型平台11的侧边形成夹角α，这样可以避免位于成型平台11的液体沿成型平台11左右侧壁面渗入到接口中，α越大则避免液体渗入的效果越好，但过大的α会导致人员不便观察和操作接口，因此α优选为30°≤α≤45°。

实施例2

一种3D打印机，其中，包括实施例1所述的3D打印机成型室，其中，缓冲仓宽度为260㎜，深度为160㎜，高度为60㎜，成型室的宽度为635㎜，深度为400㎜，高度为500㎜

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。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。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种3D打印机成型室，包括外壳体(1)以及设于所述外壳体(1)内部的3D打印模组，其特征在于，所述外壳体(1)的前侧壁及左右两侧壁中至少有一个侧壁由透明材质制成，在所述至少一个由透明材质制成的侧壁上设有方便操作人员在外壳体(1)内部执行操作的无尘手套，所述外壳体(1)内部底壁上靠近无尘手套所在的侧壁处设有既能与所述外壳体(1)内部连通又能与外界连通的封闭缓冲仓(2)，所述封闭缓冲仓(2)内设有灭菌装置。

2.根据权利要求1所述的3D打印机成型室，其特征在于，所述3D打印模组的各元器件分别对应安装在所述外壳体(1)的后侧壁和底壁上，所述外壳体(1)的前侧壁及左右两侧壁均由透明材质制成，所述外壳体(1)的前侧壁上设有两个手套安装口(3)，所述无尘手套套接所述手套安装口(3)上。

3.根据权利要求1所述的3D打印机成型室，其特征在于，还具有海帕洁净过滤系统和主动泄压槽(19)，所述海帕洁净过滤系统出风口位于成型室顶部，所述主动泄压槽(19)位于成型室内部底壁上靠近左右侧壁处。

4.根据权利要求1或2所述的3D打印机成型室，其特征在于，所述封闭缓冲仓(2)设在靠近所述外壳体(1)前侧壁处，且所述封闭缓冲仓(2)一侧与所述外壳体(1)的前侧壁紧贴，所述外壳体(1)的前侧壁上与所述封闭缓冲仓(2)对应的位置设有用于连通所述封闭缓冲仓(2)内部和外界的第一窗口(4)，所述封闭缓冲仓(2)的顶部设有用于连通所述封闭缓冲仓(2)内部和所述外壳体(1)内部的第二窗口(5)，所述第一窗口(4)和第二窗口(5)上分别对应设置了第一缓冲门(6)和第二缓冲门(7)。

5.根据权利要求4所述的3D打印机成型室，其特征在于，所述第二窗口(5)与第二缓冲门(7)开合时接触的边上具有传感器(20)，所述传感器(20)能触发成型室内风压增加或减小。

6.根据权利要求1所述的3D打印机成型室，其特征在于，所述封闭缓冲仓(2)内的灭菌装置为对称设置在所述封闭缓冲仓(2)左右两侧壁上的偶数对紫外灭菌灯(17)。

7.根据权利要求6所述的3D打印机成型室，其特征在于，所述各紫外灭菌灯(17)均配置了用于保证紫外灭菌灯(17)的紫外光线可以平行射出的灭菌灯反射板(8)。

8.根据权利要求1所述的3D打印机成型室，其特征在于，所述外壳体(1)外部和内部分别设有各自能够独立控制所述外壳体(1)内部的3D打印模组的第一触控屏和第二触控屏(18)，所述第二触控屏(18)在所述外壳体(1)内部采用柔性固定。

9.根据权利要求1所述的3D打印机成型室，其特征在于，所述3D打印模组包括3D打印喷头(9)、喷头运动组件(10)和成型平台(11)，所述喷头运动组件设于所述成型平台上方，所述3D打印喷头通过喷头安装座固定于所述喷头运动组件上，所述喷头安装座上还固定有紫外光固化系统(12)，所述紫外光固化系统(12)包括只允许选定波段的紫外光透过的带通型滤光片滤光片(128)。

10.根据权利要求9所述的3D打印机成型室，其特征在于，所述紫外光固化系统(12)包括保持架(121)、夹片(122)和紫外灯头单元(123)，所述保持架(121)一端与所述喷头安装座固定连接，另一端通过第一球形铰链(124)与所述夹片(122)一端连接，所述紫外灯头单元(123)的后端通过第二球形铰链(125)与所述夹片(122)另一端连接，所述夹片(122)上设有旋钮(126)，所述紫外灯头单元(123)的前端设有滤光片固定架(127)，所述滤光片固定架(127)上设有滤光片(128)。

11.根据权利要求10所述的3D打印机成型室，其特征在于，所述紫外灯头单元(123)为包含但不限于355～410nm波段范围的足功率紫外光源；所述外壳体(1)的前侧壁及左右两侧壁均由能够阻止波长小于410nm光线通过的截止型滤光片玻璃制成。

12.根据权利要求9所述的3D打印机成型室，其特征在于，所述成型平台(11)左右两侧均设有LED接口(13)和相机接口(14)，其中一侧的LED接口(13)上可拆卸连接有LED照明灯(15)，其中一侧的相机接口(14)上可拆卸连接有照相机(16)，所述LED照明灯(15)和照相机(16)均采用万向定位管作为支撑。

13.根据权利要求12所述的3D打印机成型室，其特征在于，所述同一侧的LED接口(13)和相机接口(14)所在的平面朝向所述成型平台(11)中间倾斜，且与靠近它们的所述成型平台(11)的侧边形成夹角α，30°≤α≤45°。

14.一种3D打印机，其特征在于，包括权利要求1到13任一所述的3D打印机成型室。

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