CN208020768U - 断面扫描和生物3d打印一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种断面扫描和生物3D打印一体机，包括控制器，控制器分别与工作腔内的打印组件和扫描组件电连接，打印组件包括行走架，打印头通过驱动装置以可移动的方式设置在所述行走架上，扫描组件包括扫描件，扫描件通过移动装置与工作腔的侧壁连接；工作腔的侧壁间隔设置多个冷却部，各冷却部均通过管路与供气阀连通，供气阀与冷却气源通过管道连通，工作腔的底部还设置具有动力装置的工作台，动力装置使得工作台能够转动和升降；驱动装置、移动装置、动力装置和供气阀分别电连接控制器。上述结构实现扫描和打印处于同一位置，有效提高打印精度，打印过程中冷却气体进行冷却，有效提高打印质量。

Description

断面扫描和生物3D打印一体机

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种断面扫描和生物3D打印一体机。

背景技术

3D(三维空间)打印是一种以数字模型文件为基础，结合计算机辅助，通过逐层打印各种材料来构造物体的新型增材制造技术，和传统制作工艺相比，3D打印技术具有快速成型的特点。3D打印技术自问世以来，在航空航天、机械制造领域广泛应用，并取得了巨大成功。目前，3D打印技术逐渐被应用到生物技术领域，通过该种技术能够快速获得生物模型，从而能够有效进行生物研究，进而为生物领域带来巨大贡献。

为了能够打印质量，在打印前需要对生物体进行扫描，获取生物体的特征，从而形成虚拟的生物模型，3D打印机读取虚拟的生物模型，形成打印程序，再进行打印从而形成生物模型。但是上述扫描打印过程繁琐，尤其是扫描和打印处于不同的设备中，将扫描的数据应用到打印设备中往往会出现打印误差，从而影响打印的质量，另外，为了使得打印模型快速冷却，打印设备中一般采用风扇制冷，但是该种方式易于使得打印模型表面出现波纹从而影响打印模型的质量。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述存在的至少一个问题，该目的是通过以下技术方案实现的。

本实用新型提供了一种断面扫描和生物3D打印一体机，包括控制器，所述控制器分别与工作腔内的打印组件和扫描组件电连接，所述打印组件包括行走架，打印头通过驱动装置以可移动的方式设置在所述行走架上，所述扫描组件包括扫描件，所述扫描件通过移动装置与所述工作腔的侧壁连接；所述工作腔的侧壁上间隔设置有多个冷却部，各所述冷却部均通过管路与供气阀连通，所述供气阀与冷却气源通过管道连通，所述工作腔的底部还设置具有动力装置的工作台，所述动力装置使得所述工作台能够转动和升降；所述驱动装置、所述移动装置、所述动力装置和所述供气阀分别电连接所述控制器。

优选地，所述工作腔为矩形盒式结构，所述工作腔的顶板以可开合的方式设置，所述工作腔的围板以可开合的方式设置有工作门。

优选地，所述驱动装置包括分别与所述控制器电连接的升降电机、纵向电机和横向电机，所述升降电机使得所述打印头能够在所述行走架上升降运动，所述纵向电机使得所述打印头能够在所述行走架上纵向运动，所述横向电机使得所述打印头能够在所述行走架上横向运动。

优选地，所述行走架包括升降杆和以可移动的方式设置在所述升降杆上的水平架，所述水平架包括横杆和纵杆，所述纵杆通过所述升降电机以可移动的方式设置在所述升降杆上，所述横杆通过所述纵向电机以可移动的方式设置在所纵杆上，所述打印头通过所述横向电机以可移动的方式设置在所述横杆上。

优选地，所述移动装置包括与所述工作腔内壁固接的基座，所述基座上通过第一电机以可转动的方式设置有第一电动缸，所述第一电动缸之缸杆自由端通过第二电机以可转动的方式设置有连接臂，所述连接臂远离所述第一电动缸的一端通过第三电机以可转动的方式设置有第二电动缸，所述第二电动缸之缸杆的自由端固接有第四电机，所述第四电机的转轴与所述扫描件固接；

所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机和所述第四电机分别电连接所述控制器。

优选地，所述扫描件为多层面螺旋CT。

优选地，所述动力装置包括转动电机，所述转动电机的本体与所述工作腔的底部端面固接，所述转动电机的输出轴与升降缸的缸体固接，所述升降缸之缸杆的自由端与所述工作台固接；所述升降缸和所述转动电机分别电连接所述控制器。

优选地，所述冷却部上均布有多个冷却孔，各所述冷却孔的孔径一致。

优选地，所述打印头通过第一管路连接供料阀，所述供料阀通过第二管路连通料仓，所述供料阀电连接所述控制器。

优选地，所述第一管路为弹簧管。

本实用新型所提供的断面扫描和生物3D打印一体机，包括控制器，所述控制器分别与工作腔内的打印组件和扫描组件电连接，所述打印组件包括行走架，打印头通过驱动装置以可移动的方式设置在所述行走架上，所述扫描组件包括扫描件，所述扫描件通过移动装置与所述工作腔的侧壁连接；所述工作腔的侧壁上间隔设置有多个冷却部，各所述冷却部均通过管路与供气阀连通，所述供气阀与冷却气源通过管道连通，所述工作腔的底部还设置具有动力装置的工作台，所述动力装置使得所述工作台能够转动和升降；所述驱动装置、所述移动装置、所述动力装置和所述供气阀分别电连接所述控制器。

打印过程时，将带打印的生物体设置在工作台上，扫描件在移动装置的驱动下对工作台上的需打印的生物体进行断面扫描，并且扫描件实时将扫描的数据传输至控制器，控制器将扫描后的数据进行汇总，从而形成待打印的生物模型，扫描完成后，将生物体从工作台上取下，控制器启动打印头，根据构建的生物模型进行3D打印，打印过程中打印头在驱动装置的作用下可进行三维移动，通过打印头喷出的打印材料从而实现打印，同时打印过程中控制器控制供气阀打开，冷却气体通过冷却部进入到工作腔内，对打印的模型进行降温固化，从而快速实现生物模型的打印。

通过上述结构能够实现扫描和打印处于同一位置，从而能够有效提高打印的精度，同时在打印过程中通过冷却气体进行冷却，避免了在打印模型表面形成波纹等影响打印质量的情况发生，有效提高打印的质量。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型所提供的断面扫描和生物3D打印一体机的一种具体实施方式的结构示意图。

附图标记

1为工作腔，11为顶板，12为围板，121为工作门，13为底板；

2为打印组件，21为升降杆，22为纵杆，23为横杆，24为打印头，25为第一管路，26为供料阀，27为升降电机，28为纵向电机，29为横向电机；

3为扫描组件，31为基座，32为第一电动缸，33为连接臂，34为第二电动缸，35为扫描件；

4为冷却部，41为冷却孔,42为供气阀，43为冷却气源；

5为控制器；

6为工作台，61为升降缸，62为转动电机。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

请参考图1，图1为本实用新型所提供的断面扫描和生物3D打印一体机的一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的断面扫描和生物3D打印一体机，包括控制器5，所述控制器5分别与工作腔1内的打印组件2和扫描组件3电连接，所述打印组件2包括行走架，打印头24通过驱动装置以可移动的方式设置在所述行走架上，所述扫描组件3包括扫描件35，所述扫描件35通过移动装置与所述工作腔1的侧壁连接；所述工作腔1的侧壁上间隔设置有多个冷却部4，各所述冷却部4均通过管路与供气阀42连通，所述供气阀42与冷却气源43通过管道连通，所述工作腔1的底部还设置具有动力装置的工作台6，所述动力装置使得所述工作台6能够转动和升降；所述驱动装置、所述移动装置、所述动力装置和所述供气阀42分别电连接所述控制器5。

打印过程时，将待打印的生物体设置在工作台6上，扫描件35在移动装置的驱动下对工作台6上的需打印的生物体进行断面扫描，并且扫描件35实时将扫描的数据传输至控制器5，控制器5将扫描后的数据进行汇总，从而形成待打印的生物模型，扫描完成后，将生物体从工作台6上取下，控制器5启动打印头24，根据构建的生物模型进行3D打印，打印过程中打印头24在驱动装置的作用下可进行三维移动，通过打印头24喷出的打印材料从而实现打印，同时打印过程中控制器5控制供气阀42打开，冷却气体通过冷却部4进入到工作腔1内，对打印的模型进行降温固化，从而快速实现生物模型的打印。

通过上述结构能够实现扫描和打印处于同一位置，从而能够有效提高打印的精度，同时在打印过程中通过冷却气体进行冷却，避免了在打印模型表面形成波纹等影响打印质量的情况发生，有效提高打印的质量。

需要理解的是，上述打印头24通过驱动装置在行走架上行走，能够实现Z轴、Y轴和X轴的空间坐标系中坐标的变换，从而实现打印头24在打印过程中位置变换精确，进而保证打印的质量；同时移动装置驱动扫描件35在工作腔1内进行移动，移动装置具有多个自由度，可靠近或远离生物体进行扫描，从而能够带动扫描件35对生物体进行全方位的扫描，使得扫描的数据更加详尽，从而提高打印的精度；再次工作台6在动力装置的驱动下可以进行旋转和升降运动一方面能够实现与扫描件35和打印头24实现联动，从而有效提高工作的效率，另一方面能够实现边角的对应打印，避免出现边角打印不出的现象；另外，上述冷却系统设置在工作腔1的侧壁上，通过向工作腔1内输送冷却气体，使得工作腔1内温度均衡下降而且保持在固定的恒温状态，从而使得打印模型能够实现均匀降温，也避免了在降温过程中出现冷热不均造成开裂的现象，从而提高打印的质量。

需要指出的是，上述冷却气体为液氮，该种材质的冷却效果佳，同时冷却后不会产生影响环境的废气，从而有效保护环境。

进一步理解的是，所述工作腔1为矩形盒式结构，所述工作腔1的顶板11以可开合的方式设置，所述工作腔1的围板12以可开合的方式设置有工作门121。上述工作腔1结构简单，便于加工，能够有效降低制造的成本，同时工作腔1包括顶板11、底板13和围板12，底板13上设置工作台6，顶板11的一端通过铰接件与围板12连接，围板12上设置工作门121，工作门121的一侧通过铰接件实现固定，设置顶板11便于实现对工作腔1内部的部件进行检修，设置工作门121便于对工作台6上的生物体或者生物模型的取放。

进一步地，所述驱动装置包括分别与所述控制器5电连接的升降电机27、纵向电机28和横向电机29，所述升降电机27使得所述打印头24能够在所述行走架上升降运动，所述纵向电机28使得所述打印头24能够在所述行走架上纵向运动，所述横向电机29使得所述打印头24能够在所述行走架上横向运动。上述驱动装置包括升降电机27、纵向电机28和横向电机29，并且分别通过驱动上述三个电机对打印头24进行位置变换，从而满足打印的需求，该种形式能够实现的打印头24在每个坐标轴上运动实现单独控制，能够有效提高控制的精准性，同时便于进行单独维护操作，能够有效降低维护的成本。

进一步地，所述行走架包括升降杆21和以可移动的方式设置在所述升降杆21上的水平架，所述水平架包括横杆23和纵杆22，所述纵杆22通过所述升降电机27以可移动的方式设置在所述升降杆21上，所述横杆23通过所述纵向电机28以可移动的方式设置在所纵杆22上，所述打印头24通过所述横向电机29以可移动的方式设置在所述横杆23上。上述结构为框架形式，结构简单，在实现功能的同时有效降低制造的成本，通过升降电机27、纵向电机28和横向电机29的共同联动有效实现打印头24的空间坐标变换，进而有效实现3D打印的实现。

进一步地，所述移动装置包括与所述工作腔1内壁固接的基座31，所述基座31上通过第一电机以可转动的方式设置有第一电动缸32，所述第一电动缸32之缸杆自由端通过第二电机以可转动的方式设置有连接臂33，所述连接臂33远离所述第一电动缸32的一端通过第三电机以可转动的方式设置有第二电动缸34，所述第二电动缸34之缸杆的自由端固接有第四电机，所述第四电机的转轴与所述扫描件35固接；所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机和所述第四电机分别电连接所述控制器5。上述第一电动缸32能够实现连接臂33与基座31之间距离的变换，并且第一电动缸32在第一电机的驱动下实现自身的旋转，连接臂33通过第二电机与第一电动缸32连接，也就是说第二电机启动能够实现连接臂33与第一电动缸32之间角度的调整；连接臂33与第四电机之间通过第二电动缸34连接，第二电动缸34伸缩可以改变第四电机和连接臂33之间的距离，同时第二电动缸34通过第三电机与连接臂33实现连接，通过第二电动缸34在第三电机的驱动下使得连接臂33与第二电动缸34之间的角度实现调整；第四电机的转轴与扫描件35固接，使得扫描件35能够进行转动。通过上述各结构之间的配合联动能够为扫描件35在工作腔1内提供多个自由度，从而实现对生物体进行有效精确扫描，进而为3D打印提供精确打印数据，保证打印模型的精度。

进一步地，所述扫描件35为多层面螺旋CT。通过使用多层面螺旋CT一方面能够有效降低设备的制造成本，另一方面能够有效提高扫描的精度，保证打印的质量。

具体理解的是，所述动力装置包括转动电机62，所述转动电机62的本体与所述工作腔1的底部端面固接，所述转动电机62的输出轴与升降缸61的缸体固接，所述升降缸61之缸杆的自由端与所述工作台6固接；所述升降缸61和所述转动电机62分别电连接所述控制器5。上述结构能够有效实现工作台6的升降和旋转，从而能够使得工作台6实现与扫描件35和打印头24联动，进而提高打印的效率，降低打印的成本。

具体地，所述冷却部4上均布有多个冷却孔41，各所述冷却孔41的孔径一致。通过上述结构能够实现冷却气体能够均匀进行工作腔1，避免出现冷却气体出现喷射现象，从而进一步保证打印模型的质量。

具体地，所述打印头24通过第一管路25连接供料阀26，所述供料阀26通过第二管路连通料仓，所述供料阀26电连接所述控制器5。通过上述结构，能够有效实现对打印材料的控制，避免出现打印过程中出现故障打印材料四溢浪费的现象。

具体地，所述第一管路25为弹簧管。通过使用弹簧管能够实现第一管路25随打印头24移动过程中管路能够有效打开或者收纳，避免出现管路缠绕导致的供料不畅现象的发生。

应当理解的是，尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或比段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种断面扫描和生物3D打印一体机，包括控制器，其特征在于，所述控制器分别与工作腔内的打印组件和扫描组件电连接，所述打印组件包括行走架，打印头通过驱动装置以可移动的方式设置在所述行走架上，所述扫描组件包括扫描件，所述扫描件通过移动装置与所述工作腔的侧壁连接；所述工作腔的侧壁上间隔设置有多个冷却部，各所述冷却部均通过管路与供气阀连通，所述供气阀与冷却气源通过管道连通，所述工作腔的底部还设置具有动力装置的工作台，所述动力装置使得所述工作台能够转动和升降；所述驱动装置、所述移动装置、所述动力装置和所述供气阀分别电连接所述控制器。

2.根据权利要求1所述的断面扫描和生物3D打印一体机，其特征在于，所述工作腔为矩形盒式结构，所述工作腔的顶板以可开合的方式设置，所述工作腔的围板以可开合的方式设置有工作门。

3.根据权利要求1所述的断面扫描和生物3D打印一体机，其特征在于，所述驱动装置包括分别与所述控制器电连接的升降电机、纵向电机和横向电机，所述升降电机使得所述打印头能够在所述行走架上升降运动，所述纵向电机使得所述打印头能够在所述行走架上纵向运动，所述横向电机使得所述打印头能够在所述行走架上横向运动。

4.根据权利要求3所述的断面扫描和生物3D打印一体机，其特征在于，所述行走架包括升降杆和以可移动的方式设置在所述升降杆上的水平架，所述水平架包括横杆和纵杆，所述纵杆通过所述升降电机以可移动的方式设置在所述升降杆上，所述横杆通过所述纵向电机以可移动的方式设置在所纵杆上，所述打印头通过所述横向电机以可移动的方式设置在所述横杆上。

5.根据权利要求1所述的断面扫描和生物3D打印一体机，其特征在于，所述移动装置包括与所述工作腔内壁固接的基座，所述基座上通过第一电机以可转动的方式设置有第一电动缸，所述第一电动缸之缸杆自由端通过第二电机以可转动的方式设置有连接臂，所述连接臂远离所述第一电动缸的一端通过第三电机以可转动的方式设置有第二电动缸，所述第二电动缸之缸杆的自由端固接有第四电机，所述第四电机的转轴与所述扫描件固接；

所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机和所述第四电机分别电连接所述控制器。

6.根据权利要求5所述的断面扫描和生物3D打印一体机，其特征在于，所述扫描件为多层面螺旋CT。

7.根据权利要求1所述的断面扫描和生物3D打印一体机，其特征在于，所述动力装置包括转动电机，所述转动电机的本体与所述工作腔的底部端面固接，所述转动电机的输出轴与升降缸的缸体固接，所述升降缸之缸杆的自由端与所述工作台固接；所述升降缸和所述转动电机分别电连接所述控制器。

8.根据权利要求1所述的断面扫描和生物3D打印一体机，其特征在于，所述冷却部上均布有多个冷却孔，各所述冷却孔的孔径一致。

9.根据权利要求1所述的断面扫描和生物3D打印一体机，其特征在于，所述打印头通过第一管路连接供料阀，所述供料阀通过第二管路连通料仓，所述供料阀电连接所述控制器。

10.根据权利要求9所述的断面扫描和生物3D打印一体机，其特征在于，所述第一管路为弹簧管。