CN115923131A - 3d生物打印系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及3D生物打印系统，包括驱动架，驱动架滑动安装有打印组件；打印组件包括打印驱动座以及升降驱动座，升降驱动座安装有打印头，打印头包括供料管以及夹座，夹座底部设置有导热套，导热套连接有导热板，导热板上安装有第一散热风扇；两个夹座的两端分别安装有固定座，固定座成型有散热槽，散热槽内安装有第二散热风扇；打印头可在六个方向运动，在滑动时，直线轴承可提供稳定的线性路径，打印在打印时会产生大量的热量，由夹座和导热套可将供料管产生的热量进行导热，并通过第一散热风扇和第二散热风扇同时将热量向外排出，使得可粘合材料的稳定性得到保证，通过粘合材料打印出的建模形状效果较佳，精度较高。

Description

3D生物打印系统

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及3D生物打印系统。

背景技术

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

专利号为CN201521141092.1的中国实用新型公开了一种多材质3D打印机，所述3D打印机包括外壳，所述外壳内设有基座、工作台、喷头、三维运动机构、供料单元和储料单元，所述3D打印机与控制器相连，所述基座下设有电源，所述控制器与电源相连，所述三维运动机构通过伺服电机驱动，所述伺服电机与控制器电连接，所述三维运动机构包括X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴运动机构；所述喷头上设有进料驱动装置，所述进料驱动装置与控制器电连接；所述供料单元包括若干条导料管，所述导料管一端与喷头相连，另一端与储料单元相连，所述导料管上设有阀门控制器，所述阀门控制器与控制器电连接；所述工作台位于基座上。

3D打印系统在工作时会产生大量的热量，这些热量在若不及时排出，容易影响可粘合材料的建模形状，导致建模形成的形状存在偏差误差，效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种3D生物打印系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3D生物打印系统，包括支撑底架，支撑底架上可调节地安装有支撑底板，支撑底板顶部设置有打印区域，支撑底架顶部安装有驱动架，驱动架沿长度方向布置有第一导向杆，第一导向杆滑动安装有第一滑动座，两个第一滑动座之间安装有第二导向杆，第二导向杆滑动安装有打印组件；所述打印组件包括打印驱动座以及可升降地安装在打印驱动座的升降驱动座，打印驱动座沿长度方向成型有多个驱动导向孔和驱动传动孔，驱动导向孔内安装有与第二导向杆同轴配合的直线轴承；所述升降驱动座安装有打印头，打印头包括供料管以及将供料管包围安装的一对由铝材质加工成型的夹座，夹座底部设置有将供料管包围的导热套，导热套连接有导热板，导热板上安装有第一散热风扇；两个夹座的两端分别安装有固定座，固定座分别向外延伸，固定座成型有散热槽，散热槽内安装有第二散热风扇。

进一步的：驱动架包括一对间隔布置的长铝型材，两个长铝型材之间的两端分别拼接有短铝型材，第一导向杆沿长铝型材的长度方向布置，长铝型材安装有可转动的第一滚珠丝杆件，第一滑动座安装有供第一滚珠丝杆传动穿过并与第一滚珠丝杆传动配合的第一螺套座以及成型有供第一导向杆滑动通过的第一导向孔。

进一步的：两个所述第一滑动座之间安装有可转动的第二滚珠丝杆件，打印驱动座的驱动传动孔安装有供第二滚珠丝杆传动穿过并与第二滚珠丝杆传动配合的第二螺套座，驱动导向孔与第二导向杆同轴配合并供第二导向杆滑动通过。

进一步的：第一滑动座包括中部座，中部座顶部成型有顶部座以及底部成型有底部座，第一导向孔分别贯穿成型于顶部座和底部座，中部座还成型有传动座，传动座成型有用于安装第一螺套座的第一传动孔，第一螺套座截面呈T字型，中部座成型有与第一螺套座同轴配合的弧形孔。

进一步的：升降驱动座贯穿成型有多个纵向布置的纵向导向孔和纵向驱动孔，打印驱动座成型有内凹的升降腔，升降腔内纵向安装有与纵向导向孔同轴配合的纵向导向杆以及与纵向驱动孔配合的纵向滚珠丝杆。

进一步的：升降驱动座成型有打印驱动孔，打印驱动孔内可转动地布置有用于安装打印头的打印驱动轴，升降驱动座上嵌套有无刷转子电机，无刷转子电机的驱动端向顶部延伸，打印驱动座以及无刷转子电机的驱动端均安装有同步轮，打印驱动轴和无刷转子电机的驱动端之间通过同步轮嵌套有同步带。

进一步的：固定座包括连接于两个夹座端部的侧导向板以及铰接于侧导向板的散热安装板，侧导向板沿长度方向成型有滑动凹槽，夹座外侧壁成型有与滑动凹槽滑动配合的滑动导轨，两个夹座分别贯穿成型有调节孔，调节孔内插入有调节杆，夹座与供料管的接触面成型有半圆孔。

进一步的：散热安装板一端成型有铰接孔，侧导向板安装有可转动地插入至铰接孔的铰接轴，铰接孔内嵌入有阻尼套。

进一步的：第二散热风扇为涡轮散热风扇。

进一步的：支撑底架的宽度方向成型有底部凹槽，支撑底板上旋钮安装有多个旋钮手柄，旋钮手柄成型有穿过支撑底板并与支撑底架的底部凹槽松紧配合的旋钮杆。

本发明的有益效果：第一滑动座可沿着第一导向杆滑动，打印组件可沿着第二导向杆滑动，使得打印驱动座前后左右移动，升降安装在打印驱动座的升降驱动座可升降运动地带动打印头升降运动，使得打印头可在六个方向运动，在滑动时，直线轴承可提供稳定的线性路径，稳定性进一步提高；

打印在打印时会产生大量的热量，由夹座和导热套可将供料管产生的热量进行导热，并通过第一散热风扇和第二散热风扇同时将热量向外排出，使得供料管上的热量可通过多个散热风扇进行散热，使得可粘合材料的稳定性得到保证，通过粘合材料打印出的建模形状效果较佳，精度较高。

附图说明

图1为3D生物打印系统的结构示意图，隐藏了打印组件。

图2为第一滑动座的结构示意图。

图3为打印组件的结构示意图。

图4为打印驱动座和升降驱动座相连接的结构示意。

图5为打印头的结构示意图。

附图标记包括：

1-支撑底架、

11-支撑底板、12-打印区域、13-底部凹槽、14-旋钮手柄、15-驱动架、16-长铝型材、17-短铝型材、

2-驱动机构、

21-第一导向杆、22-第一滚珠丝杆、23-第一螺套座、

24-第二导向杆、25-第二滚珠丝杆、26-第二螺套座、

3-第一滑动座、

31-中部座、32-顶部座、33-底部座、34-传动座、35-第一传动孔、

36-第一导向孔、37-弧形孔、

4-打印组件、

40-纵向导向杆、41-打印驱动座、42-驱动导向孔、43-驱动传动孔、

44-升降驱动座、45-纵向导向孔、46-纵向驱动孔、47-升降腔、

48-纵向滚珠丝杆、49-直线轴承、

5-打印驱动孔、

51-打印驱动轴、52-无刷转子电机、53-同步轮、54-同步带、

6-打印头、

61-供料管、62-夹座、63-调节孔、64-调节杆、65-半圆孔、

66-导热套、67-导热板、68-第一散热风扇、

7-固定座、

71-侧导向板、72-滑动凹槽、73-散热安装板、74-铰接孔、

75-铰接轴、76-阻尼套、77-散热槽、78-第二散热风扇。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细的描述。

如图1-5所示，3D生物打印系统，包括支撑底架1，支撑底架1上可调节地安装有支撑底板11，支撑底板11顶部设置有打印区域12，打印区域12安装有打印板，支撑底架1的宽度方向成型有底部凹槽13，支撑底板11上旋钮安装有多个旋钮手柄14，旋钮手柄14成型有穿过支撑底板11并与支撑底架1的底部凹槽13松紧配合的旋钮杆，通过转动旋钮手柄14带动旋钮杆转动，使得支撑底板11可与支撑底架1上的底部凹槽13实现松紧连接，可对支撑底板11的安装位置进行相应地调节，能够提供较多的位置便于建成模型。

支撑底架1顶部安装有驱动架15，驱动架15包括一对间隔布置的长铝型材16，两个长铝型材16之间的两端分别拼接有短铝型材17，短铝型材17垂直于长铝型材16，驱动架15上布置有驱动机构2，驱动机构2包括沿长铝型材16长度方向布置的第一导向杆21，第一导向杆21滑动安装有第一滑动座3，两个第一滑动座3之间安装有第二导向杆24，长铝型材16安装有可转动的第一滚珠丝杆22件，第一滚珠丝杆22通过轴承座安装在长铝型材16两端，并由电机的驱动下转动。

第一滑动座3安装有供第一滚珠丝杆22传动穿过并与第一滚珠丝杆22传动配合的第一螺套座23以及成型有供第一导向杆21滑动通过的第一导向孔36，第一导向孔36内插入有直线轴承49，在第一滚珠丝杆22的传动下，第一滑动座3的第一螺套座23与第一滚珠丝杆22传动配合使得第一滑动座3可通过第一导向孔36与第一导向杆21滑动配合，在长铝型材16的长度方向往复运动。

进一步的：第一滑动座3包括中部座31，中部座31顶部成型有顶部座32以及底部成型有底部座33，第一导向孔36分别贯穿成型于顶部座32和底部座33，中部座31还成型有传动座34，传动座34成型有用于安装第一螺套座23的第一传动孔35，第一螺套座23截面呈T字型，第一螺套座23通过螺丝固定在传动座34的第一传动孔35内，中部座31成型有与第一螺套座23同轴配合的弧形孔37，该弧形孔37使得传动座34预留有空间供第一螺套座23的延伸部分嵌入，使得第一滑动座3的整体结构较为紧凑，占用的空间较小。

第二导向杆24滑动安装有打印组件4，打印组件4包括打印驱动座41以及可升降地安装在打印驱动座41的升降驱动座44，打印驱动座41沿长度方向成型有多个驱动导向孔42和驱动传动孔43，驱动导向孔42内安装有与第二导向杆24同轴配合的直线轴承49；两个第一滑动座3之间通过轴承座安装有可转动的第二滚珠丝杆25件，打印驱动座41的驱动传动孔43安装有供第二滚珠丝杆25传动穿过并与第二滚珠丝杆25传动配合的第二螺套座26，驱动导向孔42与第二导向杆24同轴配合并供第二导向杆24滑动通过。同理，在第二滚珠丝杆25的驱动下，打印驱动座41沿着第二导向杆24的长度方向滑动。

升降驱动座44贯穿成型有多个纵向布置的纵向导向孔45和纵向驱动孔46，纵向导向孔45内插入有直线轴承49，打印驱动座41成型有内凹的升降腔47，升降腔47内纵向安装有与纵向导向孔45同轴配合的纵向导向杆40以及与纵向驱动孔46配合的纵向滚珠丝杆48，纵向滚珠丝杆48由伺服电机控制运动，纵向滚珠丝杆48两端通过轴承座安装在升降腔47内，打印驱动座41成型有纵向驱动孔46供纵向滚珠丝杆48两端的轴承座进行安装，使得升降驱动座44可在升降腔47内沿着纵向导向杆40升降运动。

升降驱动座44安装有打印头6，升降驱动座44成型有打印驱动孔5，打印驱动孔5内可转动地布置有用于安装打印头6的打印驱动轴51，升降驱动座44上嵌套有无刷转子电机52，无刷转子电机52的驱动端向顶部延伸，打印驱动座41以及无刷转子电机52的驱动端均安装有同步轮53，打印驱动轴51和无刷转子电机52的驱动端之间通过同步轮53嵌套有同步带54，通过同步轮53和同步带54的传动连接，使得安装在打印驱动轴51上的打印头6可转动地将粘合材料挤出，进行3D打印建模，可打印机器人结构、细胞盒等生物产品。

打印头6包括供料管61以及将供料管61包围安装的一对由铝材质加工成型的夹座62，夹座62底部设置有将供料管61包围的导热套66，导热套66连接有导热板67，导热板67上安装有第一散热风扇68；两个夹座62的两端分别安装有固定座7，固定座7分别向外延伸，固定座7成型有散热槽77，散热槽77内安装有第二散热风扇78，第二散热风扇78为涡轮散热风扇，导热套66、导热板67均有铝材质加工成型，具有较好的导热效果。

打印在打印时会产生大量的热量，由夹座62和导热套66可将供料管61产生的热量进行导热，并通过第一散热风扇68和第二散热风扇78同时将热量向外排出，使得供料管61上的热量可通过多个散热风扇进行散热，使得可粘合材料的稳定性得到保证，通过粘合材料打印出的建模形状效果较佳，精度较高。

进一步的，固定座7包括连接于两个夹座62端部的侧导向板71以及铰接于侧导向板71的散热安装板73，侧导向板71沿长度方向成型有滑动凹槽72，夹座62外侧壁成型有与滑动凹槽72滑动配合的滑动导轨，两个夹座62分别贯穿成型有螺纹结构的调节孔63，调节孔63内插入有调节杆64，夹座62与供料管61的接触面成型有半圆孔65，通过调节杆64与两个夹座62的调节孔63旋钮配合，使得两个夹座62对供料管61的松紧度发生变化，在松开时，通过夹座62的半圆孔65与供料管61的转动配合，使得夹座62的安装角度可发生变化，在对该夹座62的角度调节完成后，继续旋钮调节杆64，将夹座62进行夹紧。

在松开时，两个夹座62相互远离，此时夹座62侧端的成型的滑动导轨会与侧导向板71的滑动凹槽72滑动配合，使得两个夹座62散开时被侧导向板71限位，两个夹座62的调节孔63能够始终保持同轴，便于夹座62的松紧调节。

散热安装板73一端成型有铰接孔74，侧导向板71安装有可转动地插入至铰接孔74的铰接轴75，铰接孔74内嵌入有阻尼套76，夹座62的安装角度发生变化后，使得侧导向板71的角度相应地发生变化，安装有第二散热风扇78的散热安装板73通过铰接孔74与铰接轴75的旋钮配合，使得散热安装板73可绕着铰接轴75转动，配上阻尼套76，使得转动的角度可实现停留。因此，第二散热风扇78的出风口的角度位置可发生变化，可根据生产需求对第二散热风扇78的排热量方向进行改变。

综上所述可知本发明乃具有以上所述的优良特性，得以令其在使用上，增进以往技术中所未有的效能而具有实用性，成为一极具实用价值的产品。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.3D生物打印系统，包括支撑底架，支撑底架上可调节地安装有支撑底板，支撑底板顶部设置有打印区域，其特征在于：所述支撑底架顶部安装有驱动架，驱动架沿长度方向布置有第一导向杆，第一导向杆滑动安装有第一滑动座，两个第一滑动座之间安装有第二导向杆，第二导向杆滑动安装有打印组件；

所述打印组件包括打印驱动座以及可升降地安装在打印驱动座的升降驱动座，打印驱动座沿长度方向成型有多个驱动导向孔和驱动传动孔，驱动导向孔内安装有与第二导向杆同轴配合的直线轴承；

所述升降驱动座安装有打印头，打印头包括供料管以及将供料管包围安装的一对由铝材质加工成型的夹座，夹座底部设置有将供料管包围的导热套，导热套连接有导热板，导热板上安装有第一散热风扇；两个夹座的两端分别安装有固定座，固定座分别向外延伸，固定座成型有散热槽，散热槽内安装有第二散热风扇。

2.根据权利要求1所述的3D生物打印系统，其特征在于：所述驱动架包括一对间隔布置的长铝型材，两个长铝型材之间的两端分别拼接有短铝型材，第一导向杆沿长铝型材的长度方向布置，长铝型材安装有可转动的第一滚珠丝杆件，第一滑动座安装有供第一滚珠丝杆传动穿过并与第一滚珠丝杆传动配合的第一螺套座以及成型有供第一导向杆滑动通过的第一导向孔。

3.根据权利要求2所述的3D生物打印系统，其特征在于：两个所述第一滑动座之间安装有可转动的第二滚珠丝杆件，打印驱动座的驱动传动孔安装有供第二滚珠丝杆传动穿过并与第二滚珠丝杆传动配合的第二螺套座，驱动导向孔与第二导向杆同轴配合并供第二导向杆滑动通过。

4.根据权利要求3所述的3D生物打印系统，其特征在于：所述第一滑动座包括中部座，中部座顶部成型有顶部座以及底部成型有底部座，第一导向孔分别贯穿成型于顶部座和底部座，中部座还成型有传动座，传动座成型有用于安装第一螺套座的第一传动孔，第一螺套座截面呈T字型，中部座成型有与第一螺套座同轴配合的弧形孔。

5.根据权利要求1所述的3D生物打印系统，其特征在于：所述升降驱动座贯穿成型有多个纵向布置的纵向导向孔和纵向驱动孔，打印驱动座成型有内凹的升降腔，升降腔内纵向安装有与纵向导向孔同轴配合的纵向导向杆以及与纵向驱动孔配合的纵向滚珠丝杆。

6.根据权利要求5所述的3D生物打印系统，其特征在于：所述升降驱动座成型有打印驱动孔，打印驱动孔内可转动地布置有用于安装打印头的打印驱动轴，升降驱动座上嵌套有无刷转子电机，无刷转子电机的驱动端向顶部延伸，打印驱动座以及无刷转子电机的驱动端均安装有同步轮，打印驱动轴和无刷转子电机的驱动端之间通过同步轮嵌套有同步带。

7.根据权利要求1所述的3D生物打印系统，其特征在于：所述固定座包括连接于两个夹座端部的侧导向板以及铰接于侧导向板的散热安装板，侧导向板沿长度方向成型有滑动凹槽，夹座外侧壁成型有与滑动凹槽滑动配合的滑动导轨，两个夹座分别贯穿成型有调节孔，调节孔内插入有调节杆，夹座与供料管的接触面成型有半圆孔。

8.根据权利要求7所述的3D生物打印系统，其特征在于：所述散热安装板一端成型有铰接孔，侧导向板安装有可转动地插入至铰接孔的铰接轴，铰接孔内嵌入有阻尼套。

9.根据权利要求8所述的3D生物打印系统，其特征在于：所述第二散热风扇为涡轮散热风扇。

10.根据权利要求1所述的3D生物打印系统，其特征在于：所述支撑底架的宽度方向成型有底部凹槽，支撑底板上旋钮安装有多个旋钮手柄，旋钮手柄成型有穿过支撑底板并与支撑底架的底部凹槽松紧配合的旋钮杆。

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