CN218701306U - 光固化3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光固化3D打印机，包括3D打印机本体与底座，3D打印机本体内设置有打印区；打印区设置有喷墨打印头(9)、光固化模块(11)、三轴运动结构、打印平台(20)以及平台运动结构；喷墨打印头(9)设置在三轴运动结构上，光固化模块(11)设置在打印区顶部，打印平台(20)位于第一位置即喷墨打印头(9)下方与第二位置即光固化模块(11)下方之间往复移动；底座内部设置有生物墨水储存盒(3)与分流模块(2)，生物墨水储存盒(3)通过分流模块(2)连接喷墨打印头(9)。本实用新型可以节省生物墨水的用量，实现按需打印，避免材料和细胞的浪费，打印时只在需要固化的位置喷出生物墨水，有效避免了过度曝光的问题。

Description

光固化3D打印机

技术领域

本实用新型涉及3D打印设备领域，具体地，涉及一种光固化3D打印机。

背景技术

目前，光固化3D打印设备在打印时，大多是需要在料槽中加入大量的材料，然后开始打印。虽然对于普通光敏树脂材料而言，未固化的材料可以回收继续使用，并无太大的影响。然而，对于生物墨水材料而言，因价格昂贵，尤其带细胞打印时，更是如此。此时，加入大量的材料显然是不合适的。此外，光固化打印时，因模型周边有大量的水凝胶前驱体，很容易出现过度曝光的情况，导致模型打印效果不佳。还有就是当前的加料方式，无法实现光固化打印多维度彩色的物品。

公开号为CN207172756U的专利文献公开了一种紫外光固化3D打印机，包括机架、打印平台、升降装置、光敏树脂槽、LCD液晶显示屏、紫外光源及控制系统，所述升降装置设置于所述机架上，所述升降装置连接所述打印平台，以使所述打印平台步进式地移动，所述光敏树脂槽设置于所述打印平台的下方，所述LCD液晶显示屏设置于所述光敏树脂槽的底部，所述紫外光源设置于所述LCD液晶显示屏的下方；所述升降装置、LCD液晶显示屏及紫外光源分别与所述控制系统电连接；通过控制所述LCD液晶显示屏的遮光面及透光面，以使位于所述打印平台表面的光敏树脂发生紫外光固化，实现3D打印。该实用新型紫外光固化3D打印机能够大尺寸成型、成型速度快且精度高。但是该实用新型的光敏树脂槽不适用于生物墨水材料，会造成材料的浪费。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种光固化3D打印机。

根据本实用新型提供的光固化3D打印机，包括包括3D打印机本体与底座，所述3D打印机本体设置在底座上，所述3D打印机本体内设置有打印区；

所述打印区设置有喷墨打印头、光固化模块、三轴运动结构、打印平台以及平台运动结构；

所述喷墨打印头设置在三轴运动结构上，所述光固化模块设置在打印区顶部，所述打印平台设置在平台运动结构上且能够在平台运动结构的带动下在第一位置与第二位置之间往复移动；

所述打印平台位于第一位置时，打印平台位于喷墨打印头下方的喷墨区中；所述打印平台位于第二位置时，打印平台位于光固化模块下方的光固化区中；

所述底座内部设置有生物墨水储存盒与分流模块，所述生物墨水储存盒通过分流模块的管路连接喷墨打印头，所述生物墨水储存盒内设置有制冷模块、制热模块以及为生物墨水输送提供动力的动力装置。

优选地，所述3D打印机本体还设置有环境控制区，所述环境控制区包括除湿模块、除湿控制面板、等离子灭菌模块、照明系统以及过滤除菌模块；

所述照明系统、过滤除菌模块以及除湿控制面板均设置在3D打印机本体顶部，除湿模块与等离子灭菌模块均设置在3D打印机本体的后侧壁上。

优选地，所述平台运动结构包括X轴平台导轨、X轴平台丝杆、X轴平台电机；

所述打印平台通过通过X轴平台滑块设置在X轴平台导轨与X轴平台丝杆上；

所述X轴平台电机连接X轴平台丝杆。

优选地，所述喷墨打印头的数量为多个。

优选地，所述三轴运动结构包括X轴导轨、X轴丝杆电机、Y轴导轨、Y轴丝杆电机、Z轴导轨以及Z轴丝杆电机；

所述喷墨打印头通过X轴滑块设置在X轴导轨上，X轴导轨通过Y轴滑块设置在Y轴导轨上；

优选地，所述喷墨打印头与X轴滑块一一对应设置。

优选地，所述底座上设置有光固化控制屏幕与运动系统控制屏幕。

优选地，所述打印区与底座之间设置有隔板。

优选地，所述生物墨水储存盒为多个。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型结构简单，操作方便，通过采用生物墨水储存盒与分流模块，可以节省生物墨水的用量，实现按需打印，避免材料和细胞的浪费，且可以实现多维度的光固化彩色打印。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型的结构示意图；

图中示出：

喷墨控制模块1 过滤除菌模块13

分流模块2 除湿控制面板14

生物墨水储存盒3 Y轴丝杆电机15

隔板4 Y轴导轨16

Z轴丝杆电机5 X轴丝杆电机17

Z轴滑块6 等离子灭菌模块18

X轴平台导轨7 Z轴导轨19

除湿模块8 打印平台20

喷墨打印头9 X轴平台电机21

X轴导轨10 X轴平台滑块22

光固化模块11 光固化控制屏幕23

照明系统12 运动系统控制屏幕24

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型公开了一种光固化3D打印机，通过采用生物墨水储存盒与分流模块，可以节省生物墨水的用量，实现按需打印，避免材料和细胞的浪费，且可以实现多维度的光固化彩色打印。

根据本实用新型提供的光固化3D打印机，如图1所示，包括3D打印机本体与底座，所述3D打印机本体设置在底座上，所述3D打印机本体内设置有打印区；优选地，所述底座包括控制面板区，所述控制面板区设置有喷墨控制模块1、光固化控制屏幕23以及运动系统控制屏幕24；优选地，所述打印区与底座之间设置有隔板4。

所述打印区设置有喷墨打印头9、光固化模块11、三轴运动结构、打印平台20以及平台运动结构；所述喷墨打印头9设置在三轴运动结构上，所述光固化模块11设置在打印区顶部，所述打印平台20设置在平台运动结构上且能够在平台运动结构的带动下在第一位置与第二位置之间往复移动；所述打印平台20位于第一位置时，打印平台20位于喷墨打印头9下方的喷墨区中；所述打印平台20位于第二位置时，打印平台20位于光固化模块11下方的光固化区中；

所述底座内部设置有生物墨水储存盒3与分流模块2，所述生物墨水储存盒3通过分流模块2的管路连接喷墨打印头9。优选地，所述生物墨水储存盒3为多个，所述喷墨打印头9的数量为多个。所述生物墨水储存盒3内能够装载不同颜色的生物墨水，可以实现多维度的光固化彩色打印。所述生物墨水储存盒3设置有制冷模块、制热模块以及为生物墨水输送提供动力的动力装置，优选地，所述动力装置包括抽水泵与蠕动泵。

根据所用生物墨水的性质选择生物墨水储存盒3相应的模式，例如使用甲基丙烯酰化明胶(GelMA)时，选择制热模式，保持GelMA的液体状态；使用胶原时，选择制冷模式，让胶原溶液维持液体状态。在打印时，只在需要固化的位置喷出生物墨水，可以有效避免过度曝光的问题。

所述3D打印机本体还设置有环境控制区，所述环境控制区包括除湿模块8、除湿控制面板14、等离子灭菌模块18、照明系统12以及过滤除菌模块13；所述照明系统12、过滤除菌模块13以及除湿控制面板14均设置在3D打印机本体顶部，除湿模块8与等离子灭菌模块18均设置在3D打印机本体的后侧壁上。

所述平台运动结构包括X轴平台导轨7、X轴平台丝杆、X轴平台电机21、Y轴平台丝杆；所述打印平台20通过通过X轴平台滑块22设置在X轴平台导轨7与X轴平台丝杆上，X轴平台导轨7通过Z轴滑块6设置在Z轴丝杆19上；所述X轴平台电机21连接X轴平台丝杆。

如图1所示：建立坐标系，X轴沿3D打印机本体的宽度方向设置，Z轴沿3D打印机本体的高度方向设置，Y轴沿3D打印机本体的厚度方向设置；

所述三轴运动结构包括X轴导轨10、X轴丝杆电机17、Y轴导轨16、Y轴丝杆电机15、Z轴导轨19以及Z轴丝杆电机5；所述喷墨打印头9通过X轴滑块设置在X轴导轨10上，X轴导轨10通过Y轴滑块设置在Y轴导轨16上。所述喷墨打印头9与X轴滑块一一对应设置。

本实用新型的工作原理如下：首先将培养皿放在打印平台20上，通过运动系统控制屏幕24调节喷墨打印头9到合适的位置，启动喷墨控制模块1，向培养皿中添加生物墨水，然后打印平台20在X轴平台电机21的带动下沿着X轴方向运动一段距离，将培养皿带到光固化区域，此时光固化模块11开始工作，固化培养皿中的生物墨水，之后，X轴平台电机21反向运动相同距离，将培养皿带到喷墨区域，喷墨打印头9在已固化好的模型上喷出新的生物墨水，喷墨完成后，X轴平台电机21开始运动，同时Z轴丝杆电机5带动打印平台20下降一层，光固化模块11工作固化新的生物墨水，如此重复，直到模型打印完成。

实施例1

单头喷墨模式：先将培养皿放在打印平台20上，通过运动系统控制屏幕23调节喷墨打印头9到合适的位置，启动喷墨控制模块1，向培养皿中添加生物墨水，然后打印平台20由X轴平台电机21控制，沿着X轴方向运动一段距离，将培养皿带到光固化的区域，此时光固化模块11开始工作，固化培养皿中的生物墨水。之后，X轴平台电机21反向运动相同距离，将培养皿带到喷墨的区域，喷墨打印头9在已固化好的模型上喷出新的生物墨水，喷墨完成后，X轴平台电机21开始运动，同时Z轴丝杆电机5带动打印平台20下降一层，光固化模块11工作固化新的生物墨水。如此重复，直到打印完成。可通过更换生物墨水储存盒3中的生物墨水或将输送管路接到不同生物墨水的储存盒，实现Z轴方向上的彩色打印。此外，在等离子灭菌模块18、过滤除菌模块13开启的条件下，向生物墨水中添加细胞，可以实现带细胞的打印。除湿模块8、照明系统12可根据需要开启。

实施例2

多头喷墨模式：先将培养皿放在打印平台20上，通过运动系统控制屏幕23调节喷墨打印头9到合适的位置，启动喷墨控制模块1，向培养皿中的不同位置添加不同的生物墨水，然后打印平台20由X轴平台电机21控制，沿着X轴方向运动一段距离，将培养皿带到光固化的区域，此时光固化模块11开始工作，固化培养皿中的生物墨水。之后，X轴平台电机21反向运动相同距离，将培养皿带到喷墨的区域，喷墨打印头9在已固化好的模型上喷出新的生物墨水，喷墨完成后，X轴平台电机21开始运动，同时Z轴丝杆电机5带动打印平台20下降一层，光固化模块11工作固化新的生物墨水。如此重复，直到打印完成。可通过切换装有不同颜色生物墨水的喷墨打印头9喷墨，实现X、Y、Z轴三个方向上的彩色打印。

此外，在等离子灭菌模块18、高效过滤除菌模块13开启的条件下，在不同生物墨水储存盒3的生物墨水中添加不同的细胞，可以实现带多种细胞的打印。除湿模块8、照明系统12可根据需要开启。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种光固化3D打印机，其特征在于，包括3D打印机本体与底座，所述3D打印机本体设置在底座上，所述3D打印机本体内设置有打印区；

所述打印区设置有喷墨打印头(9)、光固化模块(11)、三轴运动结构、打印平台(20)以及平台运动结构；

所述喷墨打印头(9)设置在三轴运动结构上，所述光固化模块(11)设置在打印区顶部，所述打印平台(20)位于第一位置时，打印平台(20)位于喷墨打印头(9)下方的喷墨区中；所述打印平台(20)位于第二位置时，打印平台(20)位于光固化模块(11)下方的光固化区中；

所述打印平台(20)设置在平台运动结构上且能够在平台运动结构的带动下在第一位置与第二位置之间往复移动；

所述底座内部设置有生物墨水储存盒(3)与分流模块(2)，所述生物墨水储存盒(3)通过分流模块(2)的管路连接喷墨打印头(9)，所述生物墨水储存盒(3)内设置有制冷模块、制热模块以及为生物墨水输送提供动力的动力装置。

2.根据权利要求1所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述3D打印机本体还设置有环境控制区，所述环境控制区包括除湿模块(8)、除湿控制面板(14)、等离子灭菌模块(18)、照明系统(12)以及过滤除菌模块(13)；

所述照明系统(12)、过滤除菌模块(13)以及除湿控制面板(14)均设置在3D打印机本体顶部，除湿模块(8)与等离子灭菌模块(18)均设置在3D打印机本体的后侧壁上。

3.根据权利要求1所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述平台运动结构包括X轴平台导轨(7)、X轴平台丝杆、X轴平台电机(21)、Z轴滑块、Z轴丝杆以及Z轴电机；

所述打印平台(20)通过X轴平台滑块(22)设置在X轴平台导轨(7)与X轴平台丝杆上，X轴平台导轨(7)通过Z轴滑块(6)设置在Z轴平台导轨与Z轴平台丝杆上；

所述X轴平台电机(21)连接X轴平台丝杆。

4.根据权利要求1所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述喷墨打印头(9)的数量为多个。

5.根据权利要求1所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述三轴运动结构包括X轴导轨(10)、X轴丝杆电机(17)、Y轴导轨(16)、Y轴丝杆电机(15)、Z轴导轨(19)以及Z轴丝杆电机(5)；

所述喷墨打印头(9)通过X轴滑块设置在X轴导轨(10)上，X轴导轨(10)通过Y轴滑块设置在Y轴导轨(16)上。

6.根据权利要求5所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述喷墨打印头(9)与X轴滑块一一对应设置。

7.根据权利要求1所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述底座上设置有光固化控制屏幕(23)与运动系统控制屏幕(24)。

8.根据权利要求1所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述打印区与底座之间设置有隔板(4)。

9.根据权利要求1所述的光固化3D打印机，其特征在于，所述生物墨水储存盒(3)为多个。

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