一种3D打印方法与流程

本发明涉及3d打印技术领域，尤其涉及一种3d打印方法。

背景技术：

3d打印技术的快速发展为生物工程领域带来了新的解决方案，通过3d打印技术可以实现三维多细胞体系结构的生产制造。现有技术中，生物材料的3d打印多以水凝胶作为支撑材料。水凝胶是以水为分散介质的交联聚合物，具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，能被水溶胀但不溶于水，它在水中能够吸收大量的水分显著溶胀，并在显著溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。

目前，有关高分子凝胶的理论还很不完善，凝胶溶胀的理论模型的研究尚处于发展阶段。现有技术中使用水凝胶作为3d打印的支撑材料，存在细胞毒性、生物排异性的技术问题。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种3d打印方法，解决了现有技术3d打印由支撑材料引起的细胞毒、生物排异性的技术问题，具有安全可靠、易在低温环境保存，保证生物活性的技术效果。

本申请实施例提供一种3d打印方法，应用于打印一3d模型，所述方法包括：步骤1：使冷冻床的温度达到预定温度；步骤2：将液态水挤出至所述冷冻床的预定位置；且，在所述液态水的挤出过程中，使所述液态水快速冷冻固化，形成第一基层支撑体；步骤3：将生物材料挤出至所述第一基层支撑体上，形成第一生物材料层；步骤4：再将所述液态水挤出至第一生物材料层上，并使所述液态水快速冷冻固化，形成第二基层支撑体；步骤5：将生物材料挤出至所述第二基层支撑体上，形成第二生物材料层；步骤6：重复上述步骤4-5，直至完成所述3d模型的打印。

进一步地，所述方法还包括：在所述冷冻床的温度达到预定温度之后，保持打印过程中处于预定温度恒定状态。

进一步地，所述方法还包括：使用冷冻氮气喷射到所述刚刚打印的所述液态水上，使所述液态水快速冷冻固化。

进一步地，所述方法还包括：步骤21：通过3d打印机的x轴和y轴的运动，使所述液态水挤出到冷冻床的预定位置，形成第一层固化；步骤22：通过3d打印机的z轴上升到预定位置后，通过x轴和y轴的运动在所述第一层固化之上形成第二层固化；步骤23：重复上述步骤21和22，直至达到预定厚度后，形成所述第一基层支撑体。

进一步地，所述方法还包括：在完成所述3d模型的打印之后，将所述3d模型放至冷藏柜中予以冷藏。

进一步地，所述方法还包括：通过液氮罐喷射冷冻氮气到所述液态水上。

进一步地，所述方法还包括：所述液氮罐经过减压阀减压后将所述冷冻氮气喷射到所述液态水上。

进一步地，所述方法还包括：在所述液态水挤出的同时针对所述液态水进行冷冻固化。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

1、本申请实施例提供一种3d打印装置，所述装置包括：运动单元，所述运动单元包括x轴运动单元、y轴运动单元、z轴运动单元；冷冻床；液态水喷头，所述液态水喷头在所述x轴运动单元、y轴运动单元、z轴运动单元驱动下做三维运动；生物材料喷头，所述生物材料喷头在所述x轴运动单元、y轴运动单元、z轴运动单元驱动下做三维运动；冷却喷头，所述冷却喷头的喷头方向使所述冷却喷头能够将冷却物喷向3d打印模型。通过所述运动单元驱动所述液态水喷头，将所述液态水挤出至所述冷冻床的预定位置，且在所述液态水的挤出过程中，使用冷却喷头喷出的冷却物将所述液态水快速冷冻固化，形成第一层支撑体，然后运动单元驱动所述生物材料喷头，将生物材料挤出至所述第一层支撑体上，形成第一层生物材料层，如此反复形成支撑体层和生物材料层，直至完成所述3d模型的打印。通过上述技术方案，解决了现有技术3d打印由支撑材料引起的细胞毒性、生物排异性的技术问题，具有安全可靠、易在低温环境保存，保证生物活性的技术效果。

2、本申请实施例通过使冷冻床的温度达到预定温度，具有使所述生物材料保证活性的技术效果。

3、本申请实施例通过将液态水挤出至所述冷冻床的预定位置；且，在所述液态水的挤出过程中，使所述液态水快速冷冻固化，形成第一基层支撑体，并在后续步骤中，重复交替形成基层支撑体；以水作为支撑体介质，避免杂质引入，冷冻固化后易于低温保存，具有安全可靠，保证生物活性的技术效果。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种3d打印方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种打印基层支撑体的方法流程图。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种3d打印方法，解决了现有技术3d打印由支撑材料引起的细胞毒性、生物排异性的技术问题，具有安全可靠、易在低温环境保存，保证生物活性的技术效果。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

图1所示为本申请实施例提供的一种3d打印方法的流程图，所述方法应用于通过3d打印机打印一3d模型，所述方法包括：

步骤1：使冷冻床的温度达到预定温度；

具体来说，所述冷冻床是进行3d打印时放置所述打印模型的托盘，可通过在所述冷冻床的底部设置制冷件，所述制冷件给所述冷冻床提供冷却能量，使所述冷冻床保持预定温度。在所述冷冻床的温度达到预定温度之后，通过所述制冷件与所述冷冻床的配合，使打印过程中冷冻床处于预定温度恒定状态，以使所述3d打印过程维持在较低的温度条件下，保证所述生物材料的活性。其中，所述预定温度可根据打印需求在控制单元中设置，所述预定温度能够满足使生物材料保持活性即可。

步骤2：将液态水挤出至所述冷冻床的预定位置；且，在所述液态水的挤出过程中，使所述液态水快速冷冻固化，形成第一基层支撑体；

具体来说，可通过3d打印机的控制单元的控制，使液态水从液态水储存罐中流出，经过管路后，从液态水喷头被挤出至所述冷冻床的预定位置；且，在所述液态水挤出的同时，使用冷冻氮气喷射到所述刚刚打印的所述液态水上，使所述液态水快速冷冻固化，形成第一基层支撑体；其中，所述预定位置设定在所述控制单元中，所述预定位置可根据3d打印模型的打印信息确定。

步骤3：将生物材料挤出至所述第一基层支撑体上，形成第一生物材料层；

具体来说，第一基层支撑体打印好后，通过所述控制单元控制，使生物材料从生物材料储存罐中流出，经过管路后，按照预定轨迹从生物材料喷头被挤出至所述第一基层支撑体上，所述预定轨迹可根据3d打印模型的打印信息确定。

步骤4：再将所述液态水挤出至第一生物材料层上，并使所述液态水快速冷冻固化，形成第二基层支撑体；

具体来说，再通过所述控制单元的控制，将液态水从液态水喷头挤出至第一生物材料层上，且，在所述液态水挤出的同时，使用冷冻氮气喷射到所述刚刚打印的所述液态水上，使所述液态水快速冷冻固化，形成第二基层支撑体；

步骤5：将生物材料挤出至所述第二基层支撑体上，形成第二生物材料层；

再通过控制单元的控制，将生物材料从生物材料喷头挤出至所述第二基层支撑体上，形成第二生物材料层。

步骤6：重复上述步骤4-5，直至完成所述3d模型的打印。

重复步骤上述步骤4-5，交替形成支撑基体层和生物材料层，直至完成所述3d模型的打印。在完成所述3d模型的打印之后，将所述3d模型放至冷藏柜中予以冷藏，以保证生物材料的生物活性。

图2为本申请实施例提供的一种打印基层支撑体的方法流程图，所述方法包括：

步骤21：通过3d打印机的x轴和y轴的运动，使所述液态水挤出到冷冻床的预定位置，形成第一层固化；

具体来说，3d打印机的控制单元可以控制3d打印机的运动单元在x轴、、y轴、z轴的三维运动，通过所述控制单元控制运动单元，由所述运动单元驱动液态水喷嘴在x轴、y轴方向运动，所述液态水喷嘴在x轴、y轴方向运动的同时，挤出所述液态水至所述冷冻床的预定位置，同时使用冷冻氮气喷射所述液态水，使所述液态水迅速冷冻，形成第一层固化。

步骤22：通过3d打印机的z轴上升到预定位置后，通过x轴和y轴的运动在所述第一层固化之上形成第二层固化；

通过3d打印机的控制单元控制运动单元，由运动单元驱动液态水喷嘴沿z轴上升至预定位置后，所述预定位置使液态水正好可以挤出至第一层固化上。通过所述控制单元控制运动单元，由所述运动单元驱动液态水喷嘴在x轴、y轴方向运动，所述液态水喷嘴在x轴、y轴方向运动的同时，挤出所述液态水至所述第一层固化上，同时使用冷冻氮气喷射所述液态水，使所述液态水迅速冷冻，形成第二层固化。

步骤23：重复上述步骤21和22，直至达到预定厚度后，形成所述第一基层支撑体。

重复上述步骤21和22，直至达到预定厚度的固化层后，形成所述第一基层支撑体，其中，所述预定厚度，可根据所述3d打印模型的打印信息确定。

进一步地，所述冷冻氮气储存在液氮储存罐中，经过减压阀对所述冷冻氮气减压后，喷射到所述液态水上。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

1、本申请实施例提供一种3d打印装置，所述装置包括：运动单元，所述运动单元包括x轴运动单元、y轴运动单元、z轴运动单元；冷冻床；液态水喷头，所述液态水喷头在所述x轴运动单元、y轴运动单元、z轴运动单元驱动下做三维运动；生物材料喷头，所述生物材料喷头在所述x轴运动单元、y轴运动单元、z轴运动单元驱动下做三维运动；冷却喷头，所述冷却喷头的喷头方向使所述冷却喷头能够将冷却物喷向3d打印模型。通过所述运动单元驱动所述液态水喷头，将所述液态水挤出至所述冷冻床的预定位置，且在所述液态水的挤出过程中，使用冷却喷头喷出的冷却物将所述液态水快速冷冻固化，形成第一层支撑体，然后运动单元驱动所述生物材料喷头，将生物材料挤出至所述第一层支撑体上，形成第一层生物材料层，如此反复形成支撑体层和生物材料层，直至完成所述3d模型的打印。通过上述技术方案，解决了现有技术3d打印由支撑材料引起的细胞毒性、生物排异性的技术问题，具有安全可靠、易在低温环境保存，保证生物活性的技术效果。

2、本申请实施例通过使冷冻床的温度达到预定温度，具有使所述生物材料保证活性的技术效果。

3、本申请实施例通过将液态水挤出至所述冷冻床的预定位置；且，在所述液态水的挤出过程中，使所述液态水快速冷冻固化，形成第一基层支撑体，并在后续步骤中，重复交替形成基层支撑体；以水作为支撑体介质，避免杂质引入，冷冻固化后易于低温保存，具有安全可靠，保证生物活性的技术效果。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。