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【凝膠管】空心凝膠管的3D打印系統 方法與流程
來源:凝膠管技術顧問 | 發布時間:2018-11-16 | 瀏覽次數:

同軸噴頭的增強型空心凝膠管的3D打印系統和方法與流程

 

  本發明屬于機械自動化與生物技術和組織工程的交叉領域,具體涉及一種同軸噴頭的增強型空心凝膠管的3D打印系統和方法。

一種同軸噴頭的增強型空心凝膠管的3D打印系統和方法與流程

  背景技術:

  人造組織由于缺乏有效的血管網絡來運輸養分和代謝廢物而很難制造出大尺寸結構復雜的組織。在組織打印過程中打印空心凝膠管可以有效的幫助運輸養分和廢物,充當血管網絡。以同軸噴頭為主的打印系統可打印空心凝膠管,但存在以下問題:

  現有的同軸噴頭利用內外管的上端或中部連接保證同軸度。當材料在噴頭內受擠壓對內管產生作用力使其變形時,噴頭前端內外管的同軸度就很難保證。特別是,當采用很小的內管直徑時,同軸度更難保證,因此也使噴頭尺寸不能很小,制約了空心凝膠管的尺寸。

  已有的利用海藻酸鈉制造空心凝膠管的工藝中,僅通過海藻酸鈉與鈣離子交聯反應構成的空心圓管機械強度差,難以滿足生物制造的要求。

  技術實現要素:

  本發明的目的是為了克服上述制造空心凝膠管方法中的不足,提出了一種同軸噴頭的增強型空心凝膠管的3D打印系統和方法,從而形成較為完善的空心凝膠管打印系統。

  為實現上述目的,本發明采用如下技術方案來實現的:

  一種同軸噴頭的增強型空心凝膠管的3D打印系統,包括3D打印平臺、兩套送料裝置、同軸噴頭、噴霧裝置和控制系統;其中,

  3D打印平臺包括XY打印平臺和Z打印平臺;

  同軸噴頭上設置有第一進料口、第二進料口以及兩個出口料,且兩個出料口同軸心設置;

  一套送料裝置通過軟管與同軸噴頭的第一進料口相連通,另一套送料裝置通過軟管與同軸噴頭的第二進料口相連通;

  噴霧裝置和同軸噴頭安裝在XY打印平臺上;

  控制系統用于分別控制XY打印平臺、兩套送料裝置、噴霧裝置以及Z打印平臺動作。

  本發明進一步的改進在于,同軸噴頭包括同軸心設置的內管和外管,且內管和外管之間留有間隙,外管的一端設置有第一進料口,第一進料口與內管的一端相連通,外管的側壁上設置有第二進料口,內管的另一端和外管的另一端為同軸心設置的兩個出口料。

  本發明進一步的改進在于,第一進料口與外管的一端之間通過螺紋連接,第一進料口與內管的一端過渡配合連接;第二進料口與外管的側壁之間螺紋連接或焊接為一體。

  本發明進一步的改進在于,外管內部在靠近內管一端的內壁上設置有開口向上的錐形結構,錐形結構內設置有用于外管與內管密封的密封墊片。

  本發明進一步的改進在于,內管的另一端和外管的另一端之間還焊接有螺旋線式的焊接件。

  本發明進一步的改進在于,每套送料裝置均包括配合使用的注射器和注射泵。

  本發明進一步的改進在于,噴霧裝置包括噴霧器以及配合使用的注射器和注射泵,其中,噴霧器安裝在XY打印平臺上。

同軸噴頭的增強型空心凝膠管的3D打印系統的打印方法步驟:

  1)常溫下配置所需濃度的海藻酸鈉溶液、氯化鈣溶液、氯化鐵溶液,分別放入與第二進料口相連通的送料裝置內、與第一進料口相連通的送料裝置內以及噴霧裝置內;

  2)通過兩個送料裝置將海藻酸鈉溶液和氯化鈣溶液經軟管擠入同軸噴頭內,在同軸噴頭的兩個同軸心出料口處兩溶液發生交聯反應,形成空心凝膠管;與此同時,氯化鐵溶液從噴霧裝置噴出形成霧化氯化鐵溶液,與空心凝膠管進一步反應,形成增強型空心凝膠管。

  相對于現有技術,本發明具有如下的優點:

  本發明提供的同軸噴頭及其增強型空心凝膠管的3D打印系統,配備了同軸噴頭,同軸噴頭的兩個出料口同軸心設置,相比已有噴頭,同軸噴頭在噴頭前端的同軸度有了更可靠的保證;此外,在XY平臺上配有噴霧裝置,與XY平臺一起運動,不需要人工調節和手動噴霧,可以直接通過控制系統進行自動控制。使增強型空心凝膠管的整個打印過程實現自動化。

  進一步,本發明提供的同軸噴頭采用同軸心設置的內管和外管,同軸噴頭內外管通過焊接件保證同軸度,當同軸噴頭內管受材料被擠出時產生的作用力時,不會發生明顯的變形。因此,可以在原有的基礎上,進一步減小同軸噴頭內管及外管的尺寸,打印出尺寸更小的空心凝膠管,增大了空心凝膠管的應用范圍。

  進一步,外管內部在靠近內管一端的內壁上設置有開口向上的錐形結構,錐形結構內設置有用于外管與內管密封的密封墊片,通過密封墊片使內外管腔相互隔離并且保證外管和內管之間的密封。

  因此,本發明提供的同軸噴頭的結構簡單,容易拆裝,性能可靠。同軸噴頭前端的焊接件,由于其螺旋線式的結構,在保證內外管同軸度的同時,對內外管之間的溶液也起到導流作用,使空心凝膠管壁厚更加均勻。

  本發明提供的增強型空心凝膠管的打印方法是在原有的空心凝膠管制造工藝的基礎上,增加了至為關鍵的一步,使打印出的空心凝膠管進一步與噴霧裝置噴出的氯化鐵溶液反應,在不改變原有空心凝膠管尺寸的前提下,大大提升了空心凝膠管的機械強度,并進一步擴大了空心凝膠管的應用范圍。

  綜上所述,本發明提供的同軸噴頭和增強型空心凝膠管的3D打印系統和方法,解決了同軸噴頭同軸度難以保證的問題,因此可以進一步減小同軸噴頭的尺寸。打印方法中用氯化鐵與空心凝膠管進一步反應,使其機械強度有很大提高。

  附圖說明

  圖1為本發明同軸噴頭及其增強型空心凝膠管的3D打印系統的結構示意圖。

  圖中:1為控制系統,2為XY打印平臺,3為噴霧器,4為Z打印平臺,5為同軸噴頭,6為送料裝置,7為注射器,8為注射泵,9為噴霧裝置。

  圖2為本發明同軸噴頭的結構示意圖; 其中,圖2(b)和(c)均為圖2(a)的局部放大圖 。

  圖中:10為第一進料口,11為內管,12為外管,13為第二進料口,14為錐形結構,15為密封墊片,16為焊接件。

  圖3為本發明內管的結構示意圖。

  具體實施方式

  以下結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。

  如圖1至圖3所示,本發明一種同軸噴頭的增強型空心凝膠管的3D打印系統,包括3D打印平臺、兩套送料裝置6、同軸噴頭5、噴霧裝置9和控制系統1。其中,3D打印平臺包括XY打印平臺2和Z打印平臺4。

  所述同軸噴頭5包括同軸心設置的內管11和外管12,且內管11和外管12之間留有間隙,外管12的一端設置有第一進料口10,第一進料口10與內管11的一端相連通,外管12的側壁上設置有第二進料口13,內管11的另一端和外管12的另一端為同軸心設置的兩個出口料;第一進料口10與外管12的一端之間通過螺紋連接,第一進料口10與內管11的一端過渡配合連接;第二進料口13與外管12的側壁之間螺紋連接或焊接為一體;外管12內部在靠近內管11一端的內壁上設置有開口向上的錐形結構14,錐形結構14內設置有用于外管12與內管11密封的密封墊片15,通過密封墊片15使內外管腔相互隔離并且保證外管12和內管11之間的密封;內管11的另一端和外管12的另一端之間還焊接有螺旋線式的焊接件16,焊接件16外側緊貼外管12內壁,利用焊接件16從而更好地保證同軸噴頭前端外管12和內管11的同軸度。

  每套送料裝置6均包括配合使用的注射器7和注射泵8,通過控制注射泵8推動注射器7,使注射器7中的溶液經軟管-噴頭/軟管-噴霧器擠出或噴出;一套送料裝置6通過軟管與同軸噴頭的第一進料口10相連通,另一套送料裝置6通過軟管與同軸噴頭的第二進料口13相連通。

  所述噴霧裝置9包括噴霧器3以及配合使用的注射器7和注射泵8,通過控制注射泵8推動注射器7,使注射器7中的溶液經軟管-噴頭/軟管-噴霧器擠出或噴出;其中,噴霧器3安裝在XY打印平臺2上。

  噴霧裝置9和同軸噴頭5安裝在XY打印平臺2上;控制系統1用于分別控制XY打印平臺2、兩套送料裝置6、噴霧裝置9以及Z打印平臺4動作。

  本發明一種同軸噴頭的增強型空心凝膠管的3D打印系統的打印方法,包括以下步驟:

  1)常溫下配置所需濃度的海藻酸鈉溶液、氯化鈣溶液、氯化鐵溶液,分別放入與第二進料口13相連通的送料裝置6內、與第一進料口10相連通的送料裝置6內以及噴霧裝置9內;

  2)通過兩個送料裝置6將海藻酸鈉溶液和氯化鈣溶液經軟管擠入同軸噴頭5內,在同軸噴頭5的兩個同軸心出料口處兩溶液發生交聯反應,形成空心凝膠管;與此同時,氯化鐵溶液從噴霧裝置9噴出形成霧化氯化鐵溶液,與空心凝膠管進一步反應,形成增強型空心凝膠管。

  具體來說,圖1中,送料裝置6將配置好的海藻酸鈉溶液和氯化鈣溶液通過注射泵8分別擠入同軸噴頭5內,兩溶液在噴頭口被擠出相遇發生交聯反應,形成空心凝膠管。與此同時,氯化鐵溶液經噴霧裝置9噴出與空心凝膠管進一步反應,增強空心凝膠管的機械強度。

  圖2中,氯化鈣溶液從第一進料口10進入內管11內腔。海藻酸鈉溶液從第二進料口13進入外管12內腔。焊接件16保證噴頭前端內外管的同軸度,并對海藻酸鈉溶液起到導流作用。

  圖3可以更清楚的看到焊接在噴頭內管11前端的焊接件16。

  實施例1:

  選用內管內徑0.34mm,外徑0.63mm;外管內徑1.12mm,外徑1.48mm的同軸噴頭,海藻酸鈉溶液濃度為2%-4%(w/v),氯化鈣溶液濃度為4%(w/v),氯化鐵溶液濃度為0.25%(w/v)。海藻酸鈉溶液的擠出速率為1.5ml/min,氯化鈣溶液的擠出速率為1-3ml/min,氯化鐵的噴出速率為4.5ml/min?纱蛴〕鐾鈴綖800-1200μm的增強型空心凝膠管。

  實施例2:

  選用內管內徑0.24mm,外徑0.45mm;外管內徑0.70mm,外徑1.06mm的同軸噴頭,海藻酸鈉溶液的濃度為2%-4%(w/v),氯化鈣溶液的濃度為4%(w/v),氯化鐵溶液的濃度為0.25%(w/v)。海藻酸鈉溶液的擠出速率為1.5ml/min,氯化鈣溶液的擠出速率為1-3ml/min,氯化鐵的噴出速率為4.5ml/min?纱蛴〕鐾鈴綖500-800μm的增強型空心凝膠管。

 
(文章轉自專業的化妝品瓶、唇膏管廠家-科暢塑業,更多相關【化妝品瓶 凝膠管 唇膏管 粉條管】資訊請點擊查看,如轉載請注明出處,謝謝)

TAG:凝膠管的3D打印,凝膠管的3D打印流程
 
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