[发明专利]一种生物3D打印方法及具有随形制冷功能的生物3D打印设备

说明书

本发明提供一种生物3D打印方法。一种生物3D打印方法，其中，包括S1.获取生物体的医学影像数据并建立生物体三维模型；S2.切片软件处理生物体的三维模型，并设置打印参数，转换为打印机可以识别的机器代码；S3.设定高温喷头的工作参数；S4.在高温喷头的料筒中准备打印的生物材料；S5.开始打印，开启涡流管进行制冷；S6.控制涡流管的气流量和其所连接的万向喷气管的喷嘴与高温喷头针头的距离，使材料在涡流管制冷作用下的相变时间为3s～5s，直至得到打印产物。本发明还提供一种具有随形制冷功能的3D打印设备。本发明能够对打印的结构进行指向性制冷，即根据所要打印的结构外形进行制冷，并且这种制冷方式高效、简便。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，更具体地，涉及一种生物3D打印方法及具有随形制冷功能的生物3D打印设备

背景技术

从打印成型原理分析，3D打印是一种通过特定喷头将材料或能量以挤出、喷射或发射的形式按照预定的轨迹传递到一个成型平台上，通过逐层累积最终获得三维模型的过程。对于生物3D打印，所用的材料大多数是温敏性材料，且材料的原形各异，需要在打印过程完全熔融，保证其良好的流动性，一般采用平台制冷或环境制冷的方式。生物3D打印要求成型平台具有一定的温度控制功能并提供较低的打印成型温度；或者对打印区域进行整体的环境温控，两种方式的本质都是把热量转移到另一个区域从而降低目标区域的温度。因此，如何更高效的实现能量转移是生物3D打印的一个重点发展方向。

对于打印平台制冷，在生物打印中帮助三维结构成型，其制冷是通过平台底下向上方传递，是一种梯度的能量转移，往往只能影响有限的区域，例如如果需要打印的三维结构高度超过20mm，平台制冷对高度20mm以上的结构就很难帮助它有效的成型。对于打印区域整体的环境温控，其是通过对整个环境制冷从而对打印区域内的三维结构进行冷却，是一种全面的能量转移，环境制冷对于平台制冷有一定的补充作用，但是其因为影响区域较大，往往时效性很低，需要预先开启一到两个小时才能对整个打印区域有一个有效的制冷，耗能较大，打印过程中也不能随便开启打印腔室的门，不然容易造成冷能流失，影响制冷效果。而且在打印高分子材料时，打印喷头一般需要加热使材料达到熔融状态才能挤出，环境制冷也会对喷头有温度的影响，可能会导致材料无法达到熔融状态。这两种制冷方式往往需要的辅助装置较多，导致生物打印机的机构很笨重，并且在经济上也会需要花费更多的金钱。

发明内容

为克服现有生物3D打印机的制冷方式存在的需要的辅助装置较多，整体机构很笨重，耗能大，打印过程不灵活问题，本发明提供一种生物3D打印方法及具有随形制冷功能的3D打印设备。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种生物3D打印方法，其中，包括如下步骤：

S1.获取生物体的医学影像数据，然后通过三维图像重建算法或医学图像处理软件重建生物体的三维图像建立生物体三维模型。生物体的医学影像数据可以通过电子计算机断层扫描(CT)或磁共振成像(MRI)来获取。

S2.使用切片软件处理步骤S1得来的生物体的三维模型，设置打印参数，转换为打印机可以识别的机器代码。在软件中将生物体三维模型进行旋转，使其尽可能的减少悬臂结构部分，然后设置生物体三维模型的打印参数，这样处理可以使打印产物减少甚至没有支撑部分，以节省成型后去除多余支撑部件的步骤。

S3.设定二区段温控高温喷头的工作参数。所谓二区段温控高温喷头，即喷头料筒和针头能够分别调节温度。

S4.将选择打印的生物材料放进二区段温控高温喷头的料筒中，设置二区段温控高温喷头的料筒和针头的加热温度和加热时间，对生物材料进行加热。