一种超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置 |
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| 申请号 | CN202410060842.X | 申请日 | 2024-01-16 | 公开(公告)号 | CN117901405A | 公开(公告)日 | 2024-04-19 |
| 申请人 | 东北林业大学; | 发明人 | 李健; 杨忠达; 栾智博; 董浏畅; 郭艳玲; 王扬威; 赵佳宁; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种超声辅助挤出的 生物 3D打印双喷头装置，涉及生物3D打印的技术领域，解决了生物3D打印双机喷头装置存在 缺陷 的问题，在打印时， 活塞 杆内部的 超 声波 振子会发出 超声波 ，辅助生物墨 水 挤出，减小喷头喷口处产生的剪切应 力 ，使生物墨水中的细胞不会被 挤压 破损，增加其存活率，旋转盘结构使 挤出机 构处于打印 位置 时，一个喷头处于最低点，当双喷头进行切换时，该喷头的位置逐渐升高，不会挂碰到打印物，省去了Z轴抬升的过程，不会造成生物墨水的流出堆积，并且在切换喷头之后，内部的生物墨水无法流出，不会产生空腔的现象，旋转后的该喷头不与地面垂直，与地面的垂线具有一定 角 度，该喷头内部少量的生物墨水也不会流出，提高打印效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置，其特征在于，包括：切换机构(1)、左温控机构(3)、右温控机构(4)、左挤出机构(5)和右挤出机构(6)，所述切换机构(1)包括：安装座(11)、旋转步进电机(12)和旋转盘(14)，所述旋转盘(14)装配在安装座(11)的底部，所述旋转步进电机(12)用于驱动所述旋转盘(14)转动；所述切换机构(1)还包括：左固定板(15)和右固定板(16)，旋转盘(14)的前侧对称设置有两个弧面侧板，所述左固定板(15)安装在位于左侧的弧面侧板内，所述右固定板(16)安装在位于右侧的弧面侧板内，所述左固定板(15)和位于左侧的弧面侧板合围形成第一圆形腔体，所述右固定板(16)和位于右侧的弧面侧板合围形成第二圆形腔体，所述左温控机构(3)和所述左挤出机构(5)安装在所述第一圆形腔体内，所述右温控机构(4)和所述右挤出机构(6)安装在所述第二圆形腔体内。 |
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| 说明书全文 | 一种超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置技术领域[0001] 本发明涉及生物3D打印的技术领域，尤其涉及一种超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置。 背景技术[0002] 3D打印技术，又称增材制造，是一种利用数字模型文件和特定材料，通过逐层打印方式构造物体的技术。生物3D打印是3D打印在医学领域的应用，是一种以计算机三维模型为图纸，将特制生物墨水，装配种子细胞，进行层层打印构建具有生物活性的组织或者器官的制造技术。挤压式生物打印是所有生物3D打印方式中应用最广泛的一种，利用气动压力或机械力，将连续的生物材料流喷射到基板上。生物3D打印机有单喷头和双喷头之分，双喷头更适合打印复杂模型的结构。相较于传统3D打印，由于生物3D打印材料为生物墨水，更为复杂，并且生物墨水中含有种子细胞，因此对喷头结构，挤出力和喷头切换方式有着更高的要求。 [0003] 在挤出的过程中，在喷头处会产生剪切应力，由于生物墨水中含有种子细胞，因此我们要控制喷口处的剪切应力，避免其损伤细胞结构，但是目前的挤出式生物3D打印双喷头装置，在喷口处依旧有较大的剪切应力，降低了打印之后的细胞存活率。加之现有的打印喷头通过气压的方式实现持续供料，容易导致供料不稳定，影响打印效果。并且由于打印的生物墨水是凝胶材料，当双喷头其中一个喷头处于非打印状态时，生物墨水会产生一定的流动性，从喷头处流出，使喷头内部产生空腔，在打印时会产生打印不连续的现象，影响打印质量，在喷头切换时，由于生物墨水的粘度和流动性，往往会产生打印线条拉扯，并且普通双喷头左右切换时，易刮碰打印体影响打印结构，而通过Z轴抬升以及回抽等方法解决此问题，会产生Z轴抬升过程中的生物凝胶流出堆积以及空腔等问题，对打印体的成型质量产生影响。专利申请公告号CN 113478606A(一种以陶泥为支撑材料的3D打印双喷头装置及使用方法)，提供了一种旋转部件来控制喷头切换的方式，该方案中第一第二喷头中间有一个旋转部件，通过旋转进行两个喷头的切换。这种切换方式可以应对生物墨水流出的问题，但该发明在旋转之后两个喷头之间依旧有一定的距离，在切换之后依旧要进行移动，才能使两个喷头打印在同一个位置，使打印过程更为复杂。 [0004] 综上，现有的生物3D打印双机喷头装置存在如下缺陷：1.喷头喷口处有较大的剪切应力，易损伤生物墨水中的细胞；2.喷头处于非打印状态以及喷头切换时，会产生生物墨水堆积以及空腔等问题，影响打印质量；3.旋转切换喷头时，两个喷头存在距离，仍需移动喷头；4.喷头结构设计不合理，在清洗更换时拆卸安装不方便。 发明内容[0005] 针对上述产生的生物3D打印双机喷头装置存在缺陷的问题，本发明的目的在于提供一种超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置。 [0006] 为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为： [0007] 一种超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置，其中，包括：切换机构1、左温控机构3、右温控机构4、左挤出机构5和右挤出机构6，所述切换机构1包括：安装座11、旋转步进电机12和旋转盘14，所述旋转盘14装配在安装座11的底部，所述旋转步进电机12用于驱动所述旋转盘14转动；所述切换机构1还包括：左固定板15和右固定板16，旋转盘14的前侧对称设置有两个弧面侧板，所述左固定板15安装在位于左侧的弧面侧板内，所述右固定板16安装在位于右侧的弧面侧板内，所述左固定板15和位于左侧的弧面侧板合围形成第一圆形腔体，所述右固定板16和位于右侧的弧面侧板合围形成第二圆形腔体，所述左温控机构3和所述左挤出机构5安装在所述第一圆形腔体内，所述右温控机构4和所述右挤出机构6安装在所述第二圆形腔体内。 [0008] 上述的超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置，其中，还包括：限位装置2，所述限位装置2包括：左限位开关21和右限位开关22，旋转盘14的中部设有竖板，所述竖板设于两个弧面侧板的后侧，所述左限位开关21安装在竖板的左前侧，所述右限位开关22安装在竖板的左前侧。 [0009] 上述的超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置，其中，所述切换机构1还包括：联轴器13，所述旋转步进电机12设于竖板的后侧，所述旋转步进电机12和所述旋转盘14通过所述联轴器13传动连接。 [0010] 上述的超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置，其中，所述左温控机构3包括：左加热片31和左温度传感器32，所述左加热片31贴合安装在第一圆形腔体的内壁，第一圆形腔体的底部开设有第一安装凹槽，所述左温度传感器32安装在第一安装凹槽内；所述右温控机构4包括：右加热片41和右温度传感器42，所述右加热片41贴合安装在第二圆形腔体的内壁，第二圆形腔体的底部开设有第二安装凹槽，所述右温度传感器42安装在第二安装凹槽内。 [0011] 上述的超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置，其中，所述左挤出机构5包括：左进出料组件52，所述左进出料组件52包括：左挤出料桶521、第一进料管522、左挤出喷头523、左旋转筒524、左活塞杆525、第一密封圈526、第一不锈钢圆盘527、第一超声波振子 528、第一活塞上部529，所述左挤出料桶521安装在第一圆形腔体内，所述左加热片31套设在左挤出料桶521的外表面，左挤出料桶521上开设有第一进料孔和第一挤出孔，所述第一进料孔和所述第一进料管522连通，所述第一挤出孔和所述左挤出喷头523连通，所述左旋转筒524安装在所述左挤出料桶521内，左活塞杆525的外壁周向开设有第一环形凹槽，所述第一密封圈526安装在所述第一环形凹槽内，所述左活塞杆525安装在所述左旋转筒524内并通过所述第一密封圈526密封，左活塞杆525的底部安装有所述第一不锈钢圆盘527，所述第一超声波振子528安装在左活塞杆525内且与所述第一不锈钢圆盘527连接，第一活塞上部529和左活塞杆525的顶部连接。 [0012] 上述的超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置，其中，所述左挤出机构5还包括：左挤压电机组件51，所述左挤压电机组件51包括：左步进电机511、第一电机安装板512、第一导轨513、第一丝杠514、第一滑块515、左挤压板516、第一轴承517和第一固定板518，所述第一导轨513安装在第一圆形腔体的内壁上，所述第一滑块515装配在所述第一导轨513上且可沿所述第一导轨513滑动，所述第一滑块515装配在所述第一丝杠514上，所述第一轴承 517装配在第一圆形腔体的底部，第一丝杠514的一端与左步进电机511的输出端连接，第一丝杠514的另一端和所述第一轴承517连接，所述左步进电机511用于驱动第一丝杠514转动进而带动所述第一滑块515沿所述第一导轨513滑动，所述第一电机安装板512安装在所述旋转盘14上，所述左步进电机511安装在所述第一电机安装板512上，左挤压板516的下端和所述第一滑块515连接，左挤压板516的上端设有第一安装槽，所述第一固定板518安装在所述第一安装槽内，第一活塞上部529的顶部安装在所述第一安装槽内。 [0013] 上述的超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置，其中，所述左挤出机构5还包括：左旋转推杆组件53，所述左旋转推杆组件53包括：左连接座531和左电动推杆532，左连接座 531安装在切换机构1上，左电动推杆532的一端和所述左连接座531连接，左电动推杆532的另一端和左旋转筒524的凸起连接，所述左电动推杆532用于推动所述左旋转筒524转动。 [0014] 上述的超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置，其中，所述右挤出机构6包括：右进出料组件62，所述右进出料组件62包括：右挤出料桶621、第二进料管622、右挤出喷头623、右旋转筒624、右活塞杆625、第二密封圈626、第二不锈钢圆盘627、第二超声波振子 628、第二活塞上部629，所述右挤出料桶621安装在第二圆形腔体内，所述右加热片41套设在右挤出料桶621的外表面，右挤出料桶621上开设有第二进料孔和第二挤出孔，所述第二进料孔和所述第二进料管622连通，所述第二挤出孔和所述右挤出喷头623连通，所述右旋转筒624安装在所述右挤出料桶621内，右活塞杆625的外壁周向开设有第二环形凹槽，所述第二密封圈526安装在所述第二环形凹槽内，所述右活塞杆625安装在所述右旋转筒624内并通过所述第二密封圈626密封，右活塞杆625的底部安装有所述第二不锈钢圆盘627，所述第二超声波振子628安装在右活塞杆625内且与所述第二不锈钢圆盘627连接，第二活塞上部629和右活塞杆625的顶部连接。 [0015] 上述的超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置，其中，所述右挤出机构6还包括：右挤压电机组件61，所述右挤压电机组件61包括：右步进电机611、第二电机安装板612、第二导轨613、第二丝杠614、第二滑块615、右挤压板616、第二轴承617和第二固定板618，所述第二导轨613安装在第二圆形腔体的内壁上，所述第二滑块615装配在所述第二导轨613上且可沿所述第二导轨613滑动，所述第二滑块615装配在所述第二丝杠614上，所述第二轴承 617装配在第二圆形腔体的底部，第二丝杠614的一端与右步进电机611的输出端连接，第二丝杠614的另一端和所述第二轴承617连接，所述右步进电机611用于驱动第二丝杠614转动进而带动所述第二滑块615沿所述第二导轨613滑动，所述第二电机安装板612安装在所述旋转盘14上，所述右步进电机611安装在所述第二电机安装板612上，右挤压板616的下端和所述第二滑块615连接，右挤压板616的上端设有第二安装槽，所述第二固定板618安装在所述第二安装槽内，第二活塞上部629的顶部安装在所述第二安装槽内。 [0016] 上述的超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置，其中，所述右挤出机构6还包括：右旋转推杆组件63，所述右旋转推杆组件63包括：右连接座631和右电动推杆632，右连接座 631安装在切换机构1上，右电动推杆632的一端和所述右连接座631连接，右电动推杆632的另一端和右旋转筒624的凸起连接，所述右电动推杆632用于推动所述右旋转筒624转动。 [0017] 本发明由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是： [0018] (1)本发明中，在打印时，活塞杆内部的超声波振子会发出超声波，辅助生物墨水挤出，减小喷头喷口处产生的剪切应力，使生物墨水中的细胞不会被挤压破损，增加其存活率； [0019] (2)本发明中，旋转盘结构使挤出机构处于打印位置时，一个喷头处于最低点，当双喷头进行切换时，该喷头的位置逐渐升高，不会挂碰到打印物，省去了Z轴抬升的过程，不会造成生物墨水的流出堆积，并且在切换喷头之后，内部的生物墨水无法流出，不会产生空腔的现象，旋转后的该喷头不与地面垂直，与地面的垂线具有一定角度，该喷头内部少量的生物墨水也不会流出，提高打印效率； [0020] (3)本发明中，使用旋转步进电机进行喷头的切换，在由一个喷头切换到另一个喷头时，旋转步进电机带动旋转盘转动一定角度，使切换后继续工作的喷头打印位置与切换前的已停止工作的喷头打印位置重合，无需喷头进行X轴和Y轴的移动。 [0022] 图1是本发明的一种超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置的左侧打印喷头挤出状态下整体结构示意图。 [0023] 图2是本发明的一种超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置的右侧打印喷头挤出状态下整体结构与左挤出机构和右挤出机构结构示意图。 [0024] 图3是本发明的一种超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置的喷头切换机构结构示意图。 [0025] 图4是本发明的一种超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置的限位装置，左温控机构与右温控机构结构示意图。 [0026] 图5是本发明的一种超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置的左挤压电机组件和右挤压电机组件结构示意图。 [0027] 图6是本发明的一种超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置的左挤压电机组件的剖视图。 [0028] 图7是本发明的一种超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置的左进出料组件与右进出料组件结构示意图。 [0029] 图8是图7的局部放大图。 [0030] 图9是本发明的一种超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置的左旋转推杆组件和右旋转推杆组件结构示意图。 [0031] 图10是本发明的一种超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置的左挤出料桶和左旋转筒处于进料状态(左)和右挤出料桶和右旋转筒出料状态时装配结构示意图。 [0032] 图11是本发明的一种超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置的左旋转筒和右旋转筒结构示意图。 [0033] 附图中：1、切换机构；2、限位装置；3、左温控机构；4、右温控机构；5、左挤出机构；6、右挤出机构；11、安装座；12、旋转步进电机；13、联轴器；14、旋转盘；15、左固定板；16、右固定板；21、左限位开关；22、右限位开关；31、左加热片；32、左温度传感器；41、右加热片； 42、右温度传感器；51、左挤压电机组件；52、左进出料组件；53、左旋转推杆组件；511、左步进电机；512、第一电机安装板；513、第一导轨；514、第一丝杠；515、第一滑块；516、左挤压板；517、第一轴承；518、第一固定板；521、左挤出料桶；522、第一进料管；523、左挤出喷头； 524、左旋转筒；525、左活塞杆；526、第一密封圈；527、第一不锈钢圆盘；528、第一超声波振子；529、第一活塞上部；531、左连接座；532、左电动推杆；61、右挤压电机组件；62、右进出料组件；63、右旋转推杆组件；611、右步进电机；612、第二电机安装板；613、第二导轨；614、第二丝杠；615、第二滑块；616、右挤压板；617、第二轴承；618、第二固定板；621、右挤出料桶； 622、第二进料管；623、右挤出喷头；624、右旋转筒；625、右活塞杆；626、第二密封圈；627、第二不锈钢圆盘；628、第二超声波振子；629、第二活塞上部；631、右连接座；632、右电动推杆。 具体实施方式[0034] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。 [0035] 请参照图1至图11所示，示出了一种超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置，其中，包括：切换机构1、左温控机构3、右温控机构4、左挤出机构5和右挤出机构6，切换机构1包括：安装座11、旋转步进电机12和旋转盘14，旋转盘14装配在安装座11的底部，旋转步进电机12用于驱动旋转盘14转动；切换机构1还包括：左固定板15和右固定板16，旋转盘14的前侧对称设置有两个弧面侧板，左固定板15安装在位于左侧的弧面侧板内，右固定板16安装在位于右侧的弧面侧板内，左固定板15和位于左侧的弧面侧板合围形成第一圆形腔体，右固定板16和位于右侧的弧面侧板合围形成第二圆形腔体，左温控机构3和左挤出机构5安装在第一圆形腔体内，右温控机构4和右挤出机构6安装在第二圆形腔体内。 [0036] 进一步，在一种较佳实施例中，还包括：限位装置2，限位装置2包括：左限位开关21和右限位开关22，旋转盘14的中部设有竖板，竖板设于两个弧面侧板的后侧，左限位开关21安装在竖板的左前侧，右限位开关22安装在竖板的左前侧。 [0037] 进一步，在一种较佳实施例中，切换机构1还包括：联轴器13，旋转步进电机12设于竖板的后侧，旋转步进电机12和旋转盘14通过联轴器13传动连接。 [0038] 进一步，在一种较佳实施例中，左温控机构3包括：左加热片31和左温度传感器32，左加热片31贴合安装在第一圆形腔体的内壁，第一圆形腔体的底部开设有第一安装凹槽，左温度传感器32安装在第一安装凹槽内；右温控机构4包括：右加热片41和右温度传感器42，右加热片41贴合安装在第二圆形腔体的内壁，第二圆形腔体的底部开设有第二安装凹槽，右温度传感器42安装在第二安装凹槽内。 [0039] 进一步，在一种较佳实施例中，左挤出机构5包括：左进出料组件52，左进出料组件52包括：左挤出料桶521、第一进料管522、左挤出喷头523、左旋转筒524、左活塞杆525、第一密封圈526、第一不锈钢圆盘527、第一超声波振子528、第一活塞上部529，左挤出料桶521安装在第一圆形腔体内，左加热片31套设在左挤出料桶521的外表面，左挤出料桶521上开设有第一进料孔和第一挤出孔，第一进料孔和第一进料管522连通，第一挤出孔和左挤出喷头 523连通，左旋转筒524安装在左挤出料桶521内，左活塞杆525的外壁周向开设有第一环形凹槽，第一密封圈526安装在第一环形凹槽内，左活塞杆525安装在左旋转筒524内并通过第一密封圈526密封，左活塞杆525的底部安装有第一不锈钢圆盘527，第一超声波振子528安装在左活塞杆525内且与第一不锈钢圆盘527连接，第一活塞上部529和左活塞杆525的顶部连接。 [0040] 进一步，在一种较佳实施例中，左挤出机构5还包括：左挤压电机组件51，左挤压电机组件51包括：左步进电机511、第一电机安装板512、第一导轨513、第一丝杠514、第一滑块515、左挤压板516、第一轴承517和第一固定板518，第一导轨513安装在第一圆形腔体的内壁上，第一滑块515装配在第一导轨513上且可沿第一导轨513滑动，第一滑块515装配在第一丝杠514上，第一轴承517装配在第一圆形腔体的底部，第一丝杠514的一端与左步进电机 511的输出端连接，第一丝杠514的另一端和第一轴承517连接，左步进电机511用于驱动第一丝杠514转动进而带动第一滑块515沿第一导轨513滑动，第一电机安装板512安装在旋转盘14上，左步进电机511安装在第一电机安装板512上，左挤压板516的下端和第一滑块515连接，左挤压板516的上端设有第一安装槽，第一固定板518安装在第一安装槽内，第一活塞上部529的顶部安装在第一安装槽内。 [0041] 进一步，在一种较佳实施例中，左挤出机构5还包括：左旋转推杆组件53，左旋转推杆组件53包括：左连接座531和左电动推杆532，左连接座531安装在切换机构1上，左电动推杆532的一端和左连接座531连接，左电动推杆532的另一端和左旋转筒524的凸起连接，左电动推杆532用于推动左旋转筒524转动。 [0042] 进一步，在一种较佳实施例中，右挤出机构6包括：右进出料组件62，右进出料组件62包括：右挤出料桶621、第二进料管622、右挤出喷头623、右旋转筒624、右活塞杆625、第二密封圈626、第二不锈钢圆盘627、第二超声波振子628、第二活塞上部629，右挤出料桶621安装在第二圆形腔体内，右加热片41套设在右挤出料桶621的外表面，右挤出料桶621上开设有第二进料孔和第二挤出孔，第二进料孔和第二进料管622连通，第二挤出孔和右挤出喷头 623连通，右旋转筒624安装在右挤出料桶621内，右活塞杆625的外壁周向开设有第二环形凹槽，第二密封圈526安装在第二环形凹槽内，右活塞杆625安装在右旋转筒624内并通过第二密封圈626密封，右活塞杆625的底部安装有第二不锈钢圆盘627，第二超声波振子628安装在右活塞杆625内且与第二不锈钢圆盘627连接，第二活塞上部629和右活塞杆625的顶部连接。 [0043] 进一步，在一种较佳实施例中，右挤出机构6还包括：右挤压电机组件61，右挤压电机组件61包括：右步进电机611、第二电机安装板612、第二导轨613、第二丝杠614、第二滑块615、右挤压板616、第二轴承617和第二固定板618，第二导轨613安装在第二圆形腔体的内壁上，第二滑块615装配在第二导轨613上且可沿第二导轨613滑动，第二滑块615装配在第二丝杠614上，第二轴承617装配在第二圆形腔体的底部，第二丝杠614的一端与右步进电机 611的输出端连接，第二丝杠614的另一端和第二轴承617连接，右步进电机611用于驱动第二丝杠614转动进而带动第二滑块615沿第二导轨613滑动，第二电机安装板612安装在旋转盘14上，右步进电机611安装在第二电机安装板612上，右挤压板616的下端和第二滑块615连接，右挤压板616的上端设有第二安装槽，第二固定板618安装在第二安装槽内，第二活塞上部629的顶部安装在第二安装槽内。 [0044] 进一步，在一种较佳实施例中，右挤出机构6还包括：右旋转推杆组件63，右旋转推杆组件63包括：右连接座631和右电动推杆632，右连接座631安装在切换机构1上，右电动推杆632的一端和右连接座631连接，右电动推杆632的另一端和右旋转筒624的凸起连接，右电动推杆632用于推动右旋转筒624转动。 [0045] 以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围。 [0046] 本发明在上述基础上还具有如下实施方式： [0047] 本发明的进一步实施例中，具体实施方式一：如图1‑10所示，本实施方案的一种超声辅助挤出的生物3D打印双喷头装置，包括喷头切换机构1、限位装置2、左温控机构3、右温控机构4、左挤出机构5和右挤出机构6，喷头切换机构1由安装座11、旋转步进电机12、联轴器13、旋转盘14、左固定板15和右固定板16组成，安装座11中间安装有旋转步进电机12，旋转步进电机12通过联轴器13与旋转盘14连接，旋转盘14的两个弧面侧板中分别安装有左固定板15和右固定板16，限位装置2包括左限位开关21和右限位开关22，分别安装在切换机构1的旋转盘14竖板结构的左右两侧，左温控机构3包括左加热片31和左温度传感器32，左加热片31在安装之后贴合在由旋转盘14和左固定板15组成的圆形腔体内壁，左温度传感器32安装在旋转盘14半圆形腔体下方的长方形凹槽中，右温控机构4包括右加热片41和右温度传感器42，连接方式与左温控机构3相同，左温控机构3和右温控机构4对称地安装在切换机构1的旋转盘14的两侧，左挤出机构5包括左挤压电机组件51、左进出料组件52和左旋转推杆组件53，左挤压电机组件51包括左步进电机511、第一电机安装板512、第一导轨513、第一丝杠514、第一滑块515、左挤压板516、第一轴承517和第一固定板518等，第一电机安装板 512、第一导轨513和第一轴承517安装在旋转盘14上，第一电机安装板512上固定有左步进电机511，第一丝杠514一端与左步进电机511连接，另一端安装在第一轴承517上，在第一丝杠514上安装有一第一滑块515，左步进电机511旋转能通过第一丝杠514带动第一滑块515上下运动，第一滑块515通过螺丝与左挤压板516下端相连，第一固定板518安装在左挤压板 516的槽中，左进出料组件52包括左挤出料桶521、第一进料管522、左挤出喷头523、左旋转筒524、左活塞杆525、第一密封圈526、第一不锈钢圆盘527、第一超声波振子528和第一活塞上部529等，在左挤出料桶521的外部套有左加热片31，一起安装在由左固定板15和旋转盘 14组成的圆形结构中，左挤出料桶521下端的两个孔分别与第一进料管522和左挤出喷头 523连接，左旋转筒524安装在左挤出料桶521内部，第一密封圈526套在左活塞杆525凹槽中，第一超声波振子528与第一不锈钢圆盘527相连，通过第一不锈钢圆盘527固定在左活塞杆525内部，第一活塞上部529通过螺丝与左活塞杆525相连，其尾部安装在由左挤压板516和第一固定板518构成的槽中，左旋转推杆53组件包括左连接座531和左电动推杆532，左连接座531通过螺丝固定在安装座11上，左电动推杆532可以伸长和收缩，两端分别通过螺丝连接在左连接座531和左旋转筒524的凸起上，右挤出机构6包括右挤压电机组件61、右进出料组件62和右旋转推杆组件63，右挤压电机组件61包括右步进电机611、第二电机安装板 612、第二导轨613、第二丝杠614、第二滑块615、右挤压板616、第二轴承617和第二固定板 618等，右进出料组件62包括右挤出料桶621、第二进料管622、右挤出喷头623、右旋转筒 624、右活塞杆625、第二密封圈626、第二不锈钢圆盘627、第二超声波振子628和第二活塞上部629等，右旋转推杆组件63包括右连接座631和右电动推杆632，左挤出机构5和右挤出机构6对称地安装在切换机构1的旋转盘14的两侧，右挤出机构6的组成部件的安装方式与左挤出机构5相同。 [0048] 本发明的进一步实施例中，具体实施方式二；如图1、图2所示，旋转步进电机12通过旋转带动旋转盘14旋转，旋转盘14的结构类似于显微镜的转换器，使其在旋转之后左挤出机构5和右挤出机构6的喷头打印位置不变。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。 [0049] 本发明的进一步实施例中，具体实施方式三：如图4所示，当装置开始工作时，左加热片31和右加热片41同时开始工作，对生物墨水开始加热，当左温度传感器32检测到温度高于设定温度时，左加热片31停止工作，当左温度传感器32检测到温度低于设定温度时左加热片31开始工作，当右温度传感器42检测到温度高于设定温度时，右加热片41停止工作，当右温度传感器42检测到温度低于设定温度时，右加热片41开始工作。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。 [0050] 本发明的进一步实施例中，具体实施方式四：如图9、图10所示，左电动推杆532的伸长和收缩可以带动左旋转筒524转动一定的角度，在左旋转筒524的下端的扇形挡板用于挡住左挤出料桶521下端的进料口和出料口，当左电动推杆532的伸长时，左旋转筒524的扇形挡板挡住进料口，左进出料组件52处于出料状态，当左电动推杆532的收缩时，左旋转筒524的扇形挡板挡住出料口，左进出料组件52处于进料状态，右进出料组件62的进料和出料状态与左进出料组件52运行方式相同。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。 [0051] 本发明的进一步实施例中，具体实施方式五：如图1、图2、图5、图6、图7、图8所示，左进出料组件52和右进出料组件62的进料出料状态相反，当左进出料组件52处于出料状态时，右进出料组件62处于进料状态，当左进出料组件52处于进料状态时，右进出料组件62处于出料状态。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。 [0052] 本发明的进一步实施例中，具体实施方式六：如图4、图5、图6所示，当左进出料组件52的左挤出料桶521内部装满时，则结束左进出料组件52的进料状态，而右进出料组件62的出料状态不变，左进出料组件52处于进料状态时，第一滑块515在左步进电机511的带动下，向上运动，当第一滑块515侧面凸起触碰到左限位开关21时，左限位开关21给单片机信号，使左步进电机511停止转动，左进出料组件52进料状态结束，右进出料组件62与左进出料组件52相同。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。 [0053] 本发明的进一步实施例中，具体实施方式七：如图7、图8所示，当左进出料组件52处于出料状态时，左进出料组件52的第一超声波振子528在开启之后，可以发出超声波，超声波经第一不锈钢圆盘527的传导到左挤出料桶521内的生物墨水，带动生物墨水震动，辅助挤出，此时右进出料组件62处于进料状态，右进出料组件62的第二超声波振子628关闭，当右进出料组件62处于出料状态时，与此同理，右进出料组件62的第二超声波振子628开启，左进出料组件52的第一超声波振子528关闭。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。 [0054] 本发明的进一步实施例中，具体实施方式八；如图4‑10所示，当左挤出机构5进行挤出时，旋转步进电机12向右侧旋转，使左挤出机构5在打印位置，左电动推杆532的收缩，左进出料组件52处于出料状态，左步进电机511通过第一滑块515带动左动挤压板516向下运动，左活塞杆525内部的第一超声波振子528启动工作，在左活塞杆525的挤压作用和第一超声波振子528的震动作用下，左挤出料桶521内部的生物墨水通过出料口到达左挤出喷头523位置，进行打印，此时右挤出机构6处于进料位置，右电动推杆632的伸长，右进出料组件 62处于进料状态，右活塞杆625内部的第二超声波振子628不工作，右步进电机611通过第二滑块615带动右动挤压板616向上运动，第二进料管622中的生物墨水由通过进料口进入到右挤出料桶621中，实现物料的补充。其它组成及连接关系与具体实施方式七相同。 [0055] 本发明的进一步实施例中，具体实施方式九；如图4‑10所示，当右挤出机构6进行挤出时，旋转步进电机2向左侧旋转，使右挤出机构6在打印位置，右电动推杆632的收缩，右进出料组件62处于出料状态，右步进电机611通过第二滑块615带动右动挤压板616向下运动，右活塞杆625内部的第二超声波振子628启动工作，在右活塞杆625的挤压作用和第二超声波振子628的震动作用下，右挤出料桶621内部的生物墨水通过出料口到达右挤出喷头623位置，进行打印，此时左挤出机构5处于进料位置，左电动推杆532的伸长，左进出料组件 52处于进料状态，左活塞杆525内部的第一超声波振子528不工作，左步进电机511通过第一滑块515带动左动挤压板516向上运动，第一进料管522中的生物墨水由通过进料口进入到左挤出料桶521中，实现物料的补充。其它组成及连接关系与具体实施方式八相同。 [0056] 本发明的进一步实施例中，具体实施方式十；如图4‑8所示，在打印结束时，往往需要进行打印设备的清理，因此涉及到左进出料组件52和右进出料组件62的安装和拆卸，当进行左进出料组件52的安装时，通过单片机将左动挤压板516升到最高，将左动挤压板516凹槽内的第一固定板518拔出，绕后将旋转盘14上的左固定板15向下沿着滑槽取出，将套有左加热片31的左进出料组件52安装上去，然后旋转使左挤出料桶521的出料口旋入旋转盘14底面的弧型凹槽内，之后将左固定板15向上安装到旋转盘14上，用以固定，用单片机将左动挤压板516向下移动，当挤压板与第一活塞上部529接触时，停止移动，将第一固定板518插入左动挤压板516的凹槽内，完成安装，当进行左进出料组件52的拆卸时，通过单片机将左动挤压板516升到最高，将左动挤压板516凹槽内的第一固定板518拔出，绕后将旋转盘14上的左固定板15向下沿着滑槽取出，旋转套有左加热片31的左进出料组件52，然后将其取出，完成拆卸，右进出料组件62的安装和拆卸与左进出料组件52相同。其它组成及连接关系与具体实施方式九相同。 [0057] 本发明的进一步实施例中，优选的，安装座11两侧对称地开设六个孔，通过螺钉可拆卸安装。 [0058] 本发明的进一步实施例中，优选的，安装座11的电机安装平面与水平面有一定的角度，旋转盘14的电机连接平面与左旋转推杆组件53和/或右旋转推杆组件63的安装平面存在一定的角度。 [0059] 本发明的进一步实施例中，优选的，旋转盘14上对称地开设与第一导轨513/第二导轨613相吻合的凹槽，凹槽上有螺丝孔，第一导轨513/第二导轨613通过螺丝安装在旋转盘14上，旋转盘14上对称地开设与第一轴承517/第二轴承617相吻合的凹槽，第一轴承517/第二轴承617嵌入旋转盘14中。 [0060] 本发明的进一步实施例中，优选的，旋转盘14结构如图3所示，旋转盘14的前侧设有两个弧面侧板，两个弧面侧板对称设置，两个弧面侧板均呈弧形板状，每一个弧面侧板的两个侧边均开设有滑槽结构，左固定板15的两个侧边及右固定板16的两个侧边均与任一个弧面侧板的两个滑槽结构相匹配，左固定板15安装在位于左侧的弧面侧板内，固定板16安装在位于右侧的弧面侧板内。 [0061] 本发明的进一步实施例中，优选的，第一滑块515/第二滑块615在其侧面均设有一凸起，用以在工作过程中触碰左限位开关21/右限位开关22。 [0062] 本发明的进一步实施例中，优选的，左挤压板516上开设有沉头孔，左挤压板516通过螺丝固定在第一滑块515上，左挤压板516上端具有凹槽结构，第一固定板518装配在凹槽内，第一活塞上部529和左旋转推杆组件53连接，第一活塞上部529可拆卸地卡接在第一固定板518上。 [0063] 本发明的进一步实施例中，优选的，右挤压板616上开设有沉头孔，右挤压板616通过螺丝固定在第二滑块615上，右挤压板616上端具有凹槽结构，第二固定板618装配在凹槽内，第二活塞上部629和右旋转推杆组件63连接，第二活塞上部629可拆卸地卡接在第二固定板618上。 [0064] 本发明的进一步实施例中，优选的，左挤出料桶521和右挤出料桶621下端各有两个管状通孔，分别是进料口和出料口。 [0065] 本发明的进一步实施例中，优选的，左旋转筒524和右旋转筒624是中空管状结构，与挤出料桶内壁贴合，左旋转筒524和右旋转筒624的下端均设有一扇形挡板，左旋转筒524和右旋转筒624的上端均设有一延伸出来的带孔固定横板，左电动推杆532和左旋转筒524的带孔固定横板通过螺丝连接，右电动推杆632和右旋转筒624的带孔固定横板通过螺丝连接。 [0066] 本发明的进一步实施例中，优选的，左活塞杆525和右活塞杆625是中空管状结构，第一活塞上部529通过螺丝固定在左活塞杆525上方，第二活塞上部629通过螺丝固定在右活塞杆625上方，左活塞杆525和右活塞杆625的下端均开设有圆形凹槽，第一不锈钢圆盘527通过胶粘的方式固定在左活塞杆525的圆形凹槽中，第二不锈钢圆盘627通过胶粘的方式固定在右活塞杆625的圆形凹槽中，第一超声波振子528的一端通过焊接的方式与第一不锈钢圆盘527连接，第一超声波振子528的另一端与第一活塞上部529接触，第一超声波振子 528固定在左活塞杆525内部，第二超声波振子628的一端通过焊接的方式与第二不锈钢圆盘627连接，第二超声波振子628的另一端与第二活塞上部629接触，第二超声波振子628固定在右活塞杆625内部，左活塞杆525和右活塞杆625的下端外壁周向开设有环形凹槽，第一密封圈526套在左活塞杆525的环形凹槽上，第二密封圈626套在右活塞杆625的环形凹槽上。 [0067] 本发明的进一步实施例中，优选的，旋转步进电机12、左限位开关21、右限位开关22、左加热片31、左温度传感器32、右加热片41、右温度传感器42、左步进电机511、右步进电机611、第一超声波振子528、第二超声波振子628、左电动推杆532和右电动推杆632均通过导线外连单片机进行控制。 [0068] 本发明的进一步实施例中，优选的，安装座11、旋转盘14、左挤压板516、右挤压板616、左固定板15和右固定板16采用FDM的打印方式加工成型。 [0069] 本发明的进一步实施例中，在打印时，左活塞杆525/右活塞杆625内部的第一超声波振子528/第二超声波振子628会发出超声波，辅助生物墨水挤出，减小喷头喷口处产生的剪切应力，使生物墨水中的细胞不会被挤压破损，增加其存活率。 [0070] 本发明的进一步实施例中，旋转盘14结构使挤出机构处于打印位置时，左挤出喷头523/右挤出喷头623处于最低点，当双喷头进行切换时，旋转盘14在旋转步进电机12的带动下旋转，左挤出喷头523/右挤出喷头623的位置逐渐升高，不会挂碰到打印物，省去了Z轴抬升的过程，不会造成生物墨水的流出堆积，并且在切换左挤出喷头523/右挤出喷头623之后，左旋转筒524/右旋转筒624将出料口堵上，内部的生物墨水无法流出，不会产生空腔的现象，旋转之后的左挤出喷头523/右挤出喷头623，不与地面垂直，与地面的垂线具有一定角度，左挤出喷头523/右挤出喷头623内部少量的生物墨水也不会流出，提高打印效率。 [0071] 本发明的进一步实施例中，使用旋转步进电机12进行左挤出喷头523/右挤出喷头623的切换，在由一个喷头切换到另一个喷头时，旋转步进电机12带动旋转盘14转动一定角度，使切换后继续工作的喷头打印位置与切换前的已停止工作的喷头打印位置重合，无需喷头进行X轴和Y轴的移动。 [0072] 本发明的进一步实施例中，例如，使用左挤出喷头523处于打印位置工作过程中，左挤出喷头523处于最低点，当双喷头进行切换时，旋转盘14在旋转步进电机12的带动下旋转，左挤出喷头523升高，左旋转筒524将出料口堵上，内部的生物墨水无法流出，旋转之后的左挤出喷头523与地面的垂线具有一定角度，左挤出喷头523内部少量的生物墨水也不会流出，同时右挤出喷头623转动至之前左挤出喷头523的打印位置继续进行打印工作。 [0073] 本发明的进一步实施例中，例如，使用右挤出喷头623处于打印位置工作过程中，右挤出喷头623处于最低点，当双喷头进行切换时，旋转盘14在旋转步进电机12的带动下旋转，右挤出喷头623升高，右旋转筒624将出料口堵上，内部的生物墨水无法流出，旋转之后的右挤出喷头623与地面的垂线具有一定角度，右挤出喷头623内部少量的生物墨水也不会流出，同时左挤出喷头523转动至之前右挤出喷头623的打印位置继续进行打印工作。 [0074] 本发明的进一步实施例中，在喷头结构设计中，采用了一些滑槽结构，在安装和拆卸时，通过这些滑槽结构，可以更快的进行安装和更换。 [0075] 以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。 |
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