一种用于制备心血管支架和管状组织工程支架的3D打印装置

本技术涉及3d打印，尤其涉及一种用于制备心血管支架和管状组织工程支架的3d打印装置。

背景技术：

1、在制备心血管支架和管状组织工程支架中，3d打印具有制造工艺相对简单、材料利用率高、可个性化生产的特性。旋转轴法是3d打印制备心血管支架和管状组织工程支架的主要方法，因此旋转轴装置是3d打印制备心血管支架和管状组织工程支架的关键组件之一，其运动稳定性和精度关系到心血管支架和管状组织工程支架3d打印的可制造性和精度，特别是薄壁微小心血管支架和管状组织工程支架的3d打印的可制造性和精度，因此提高旋转轴装置运动稳定性和精度是3d打印制备心血管支架和管状组织工程支架成功的关键。

2、公开号为cn106176000a的专利公开了一种用于制备心血管支架的3d打印装置及设备，该专利的技术方案为，用于沉积3d打印材料的旋转轴固定于相对设置的第一定位机构及第二定位机构之间，在第一定位机构处设置驱动器，所述驱动器通过第一定位机构与旋转轴连接，所述第二定位机构内设置有制冷器和加热器，所述制冷器和加热器用于对旋转轴进行冷却和加热。但是上述装置存在以下缺陷：

3、1、旋转轴精度较低：

4、旋转轴回转运动精度受三方面影响：(1)旋转轴与第一定位机构弹性夹持部的连接为刚性连接，因此第一定位机构弹性夹持部及第一定位机构的加工和装配误差导致的弹性夹持部回转运动的周向跳动将直接传递至旋转轴，降低旋转轴的回转运动精度。(2)旋转轴设置的接触台与第二定位机构的锥形抵接部连接为刚性连接，旋转轴接触台与旋转轴本身的同轴度误差在旋转轴接触台与第二定位机构的锥形抵接部连接后同样传递至回转轴，降低旋转轴的回转运动精度。(3)驱动器与第一定位机构的弹性夹持部的动力传递过程中将会在旋转轴的回转中引入驱动器的运动震动，降低旋转轴的回转运动精度。上述三方面影响的累积将致使旋转轴回转运动精度无法满足微小血管支架和微小壁厚管状组织工程支架的打印。

5、2、制冷器和制热器只能对旋转轴进行冷却/加热，打印成型效果差：

6、通常，在管状组织工程支架实际打印中，所用打印材料往往粘度较低，在打印喷头挤出后沉积在所述旋转轴后，为保证预期构型的精确，往往需要在极短的时间内通过制冷或加热进行交联定型。然而，该装置的第二定位机构内设置的制冷器和加热器只能对旋转轴进行冷却和加热，旋转轴将热量传递至打印材料的时间过长将无法保证预期构型的精确，特别是打印壁厚较大的管状组织工程支架。而且，旋转轴在制冷状态下将会产生凝露现象并在旋转轴表面形成一层微小的水膜，打印材料将难以粘附至旋转轴，进而导致打印无法成型。

7、综上所述，现有的技术方案中旋转轴的回转精度较低，影响了管状组织工程支架的打印成型效果，制约了3d打印技术在心血管支架和管状组织工程支架制造中的应用。心血管支架和管状组织工程支架3d打印用材料大多具有状态-温度关联特性，因此打印介质在沉积后的温变控制是保证心血管支架和管状组织工程支架3d打印精确成型中是必要的，现有技术方案中只对旋转轴进行温度控制，对心血管支架和管状组织工程支架的热传导途径单一，其对打印介质在沉积后的快速交联定型和精确成型作用是有限的。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种用于制备心血管支架和管状组织工程支架的3d打印装置，从而解决现有技术中存在的前述问题。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

3、一种用于制备心血管支架和管状组织工程支架的3d打印装置，包括温控成型机构；所述温控成型机构包括基座、驱动机构、柔性连接器、旋转轴和温度控制单元；所述基座上表面间隔设置有两个支座，所述旋转轴的两端分别与两个支座可转动连接；所述旋转轴的一端经柔性连接器与设置在所述基座上的所述驱动机构相连；温度控制单元设置在所述基座上并位于所述旋转轴的另一端，所述温度控制单元朝向所述旋转轴喷射空气。

4、优选的，所述支座的顶部向下凹陷形成贯穿其周向相对两侧的容纳槽，所述容纳槽的宽度自上而下逐渐缩小；两个支座上的两个容纳槽同轴共线设置，所述旋转轴的两端分别对应伸展在两个所述容纳槽中，令所述旋转轴与所述支座相连。

5、优选的，所述支座上沿垂直于所述旋转轴的方向设置有弹性挤压件，所述弹性挤压件的两端分别连接在所述容纳槽宽度方向上的两侧，所述弹性挤压件位于所述旋转轴的上方并与所述旋转轴挤压接触。

6、优选的，所述弹性挤压件为弹性压杆或者橡胶类o型圈；

7、所述弹性压杆的一端铰接在所述容纳槽宽度方向的一侧，另一端挂接在所述容纳槽宽度方向的另一侧；

8、所述橡胶类o型圈的两端分别挂接在所述容纳槽宽度方向的两侧。

9、优选的，所述柔性连接器包括弹簧软轴和联轴器，所述弹簧软轴的两端分别经过一个联轴器与所述驱动机构和所述旋转轴相连。

10、优选的，所述旋转轴为空心轴。

11、优选的，所述温度控制单元上设置有空气喷嘴，所述空气喷嘴朝向所述旋转轴的中心孔并向所述旋转轴喷射空气。

12、优选的，3d打印装置还包括机架、打印喷头、三轴移动机构和打印喷头；所述温控成型机构和所述三轴移动机构设置在所述机架上，所述打印喷头设置在所述三轴移动机构上；所述打印喷头位于所述温控成型机构的上方。

13、优选的，所述打印喷头包括温控料筒、设置在所述温控料筒中的挤出用注射器以及设置在所述温控料筒和所述挤出用注射器之间的温控器，所述挤出用注射器的挤出头经下端伸出所述温控料筒并伸展在所述旋转轴的上方，所述温控料筒和所述挤出用注射器之间充满温控媒介。

14、优选的，所述3d打印装置还包括温控基站，所述温度控制单元和所述温控器均与所述温控基站相连。

15、本实用新型的有益效果是：1、提高心血管支架和管状组织工程支架的3d打印交联成型精度，降低打印装置的制造成本和装配精度要求。2、选择空心轴作为旋转轴，采用空气作为热传递介质，通过温度控制单元向旋转轴的中心孔及外周喷射空气，快速改变旋转轴的温度，也避免了旋转轴外壁上产生水膜，提高打印成型的效率和精度。3、将旋转轴通过柔性连接器与驱动机构间接连接，柔性连接器能够新一步提升旋转轴的旋转精度，降低驱动机构振动对旋转轴的运动精度产生的影响。4、通过设置弹性挤压件将旋转轴限制在容纳槽中，从而提升旋转轴的运动精度，也避免了其他机构的振动影响旋转轴的运动精度。5、在打印喷头中设置温控媒介，利用温控器改变温控媒介的温度进而改变打印材料的温度，结合旋转轴的温度改变，进一步提升交联成型的效率和精度。

技术特征：

1.一种用于制备心血管支架和管状组织工程支架的3d打印装置，其特征在于：包括温控成型机构；所述温控成型机构包括基座、驱动机构、柔性连接器、旋转轴和温度控制单元；所述基座上表面间隔设置有两个支座，所述旋转轴的两端分别与两个支座可转动连接；所述旋转轴的一端经柔性连接器与设置在所述基座上的所述驱动机构相连；温度控制单元设置在所述基座上并位于所述旋转轴的另一端，所述温度控制单元朝向所述旋转轴喷射空气。

2.根据权利要求1所述的用于制备心血管支架和管状组织工程支架的3d打印装置，其特征在于：所述支座的顶部向下凹陷形成贯穿其周向相对两侧的容纳槽，所述容纳槽的宽度自上而下逐渐缩小；两个支座上的两个容纳槽同轴共线设置，所述旋转轴的两端分别对应伸展在两个所述容纳槽中，令所述旋转轴与所述支座相连。

3.根据权利要求2所述的用于制备心血管支架和管状组织工程支架的3d打印装置，其特征在于：所述支座上沿垂直于所述旋转轴的方向设置有弹性挤压件，所述弹性挤压件的两端分别连接在所述容纳槽宽度方向上的两侧，所述弹性挤压件位于所述旋转轴的上方并与所述旋转轴挤压接触。

4.根据权利要求3所述的用于制备心血管支架和管状组织工程支架的3d打印装置，其特征在于：所述弹性挤压件为弹性压杆或者橡胶类o型圈；

5.根据权利要求1所述的用于制备心血管支架和管状组织工程支架的3d打印装置，其特征在于：所述柔性连接器包括弹簧软轴和联轴器，所述弹簧软轴的两端分别经过一个联轴器与所述驱动机构和所述旋转轴相连。

6.根据权利要求1所述的用于制备心血管支架和管状组织工程支架的3d打印装置，其特征在于：所述旋转轴为空心轴。

7.根据权利要求6所述的用于制备心血管支架和管状组织工程支架的3d打印装置，其特征在于：所述温度控制单元上设置有空气喷嘴，所述空气喷嘴朝向所述旋转轴的中心孔并向所述旋转轴喷射空气。

8.根据权利要求1至7任一所述的用于制备心血管支架和管状组织工程支架的3d打印装置，其特征在于：3d打印装置还包括机架、打印喷头、三轴移动机构和打印喷头；所述温控成型机构和所述三轴移动机构设置在所述机架上，所述打印喷头设置在所述三轴移动机构上；所述打印喷头位于所述温控成型机构的上方。

9.根据权利要求8所述的用于制备心血管支架和管状组织工程支架的3d打印装置，其特征在于：所述打印喷头包括温控料筒、设置在所述温控料筒中的挤出用注射器以及设置在所述温控料筒和所述挤出用注射器之间的温控器，所述挤出用注射器的挤出头经下端伸出所述温控料筒并伸展在所述旋转轴的上方，所述温控料筒和所述挤出用注射器之间充满温控媒介。

10.根据权利要求9所述的用于制备心血管支架和管状组织工程支架的3d打印装置，其特征在于：所述3d打印装置还包括温控基站，所述温度控制单元和所述温控器均与所述温控基站相连。

技术总结本技术公开了一种用于制备心血管支架和管状组织工程支架的3D打印装置，包括温控成型机构；所述温控成型机构包括基座、驱动机构、柔性连接器、旋转轴和温度控制单元；所述基座上表面间隔设置有两个支座，所述旋转轴的两端分别与两个支座可转动连接；所述旋转轴的一端经柔性连接器与设置在所述基座上的所述驱动机构相连；温度控制单元设置在所述基座上并位于所述旋转轴的另一端，所述温度控制单元朝向所述旋转轴喷射空气。优点是：提高心血管支架和管状组织工程支架的3D打印交联成型精度，降低打印装置的制造成本和装配精度要求。技术研发人员：李艳,张明慧,袁天林,何高升,袁英才,恩溪弄,任铮受保护的技术使用者：北京印刷学院技术研发日：20231206技术公布日：2024/7/18