本發(fā)明屬于擠出生物3d打印領域，具體涉及一種跨模量材料梯度打印供料系統(tǒng)。

背景技術：

1、隨著3d打印技術的逐步成熟，近年來出現(xiàn)了多種針對生物醫(yī)療相關的打印設備，例如：基于熔融沉積、擠出、光固化、激光燒結等成型原理的3d打印設備，采用金屬、合金、陶瓷、塑料、水凝膠等作為打印墨水，應用于骨植入體、牙植入體、骨導板、醫(yī)用教學器具等方向。例如使用無機物作為打印墨水構建仿生骨結構時，對于皮質(zhì)骨松質(zhì)骨等不同密度需求的結構打印時，常規(guī)解決思路是采用多噴頭打印多組墨水，一方面需要通過來回切換噴頭實現(xiàn)不同顆粒度的跨模量材料梯度打印，另一方面在配置材料時需要分開篩選多種顆粒度的骨粉并配置承單獨的墨水。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提出一種跨模量材料梯度打印供料系統(tǒng)，解決現(xiàn)有擠出生物3d打印技術中對于跨模量材料連續(xù)梯度打印的問題，完全拋棄現(xiàn)有的依賴多噴頭跨模量材料梯度打印方法，實現(xiàn)快速、顆粒度可控的梯度分布打印。

2、本發(fā)明的目的通過如下的技術方案來實現(xiàn)：

3、一種跨模量材料梯度打印供料系統(tǒng)，包括混料桶、料池、螺桿給料系統(tǒng)、梯度進料系統(tǒng)、螺桿擠出系統(tǒng)、擠出頭和超聲震蕩器；

4、其中，所述混料桶的頂部一側開設進料口，所述料池固連在所述混料桶的進料口處，所述料池用于容納跨模量材料；所述螺桿給料系統(tǒng)的活塞桿深入所述料池中，用于將所述料池中的跨模量材料推入混料桶中；所述超聲震蕩器固定在所述混料桶外部；所述混料桶與所述梯度進料系統(tǒng)連通，所述梯度進料系統(tǒng)與所述螺桿擠出系統(tǒng)連通，所述擠出頭位于所述螺桿擠出系統(tǒng)中；

5、所述梯度進料系統(tǒng)包括出料管、液體管道、單向開關閥和多口連通器；多個所述出料管沿著所述混料桶的豎直高度方向依次開設，每個所述出料管的開設高度對應于其中一種分層材料；每個所述出料管連接一個所述液體管道，每個所述液體管道上都設置一個所述單向開關閥；所述多口連通器安裝在所述螺桿擠出系統(tǒng)的側上方，所述多口連通器與所有的液體管道連接，用于將所述液體管道中的物料送入所述螺桿擠出系統(tǒng)中。

6、進一步地，所述料池的底部設置單向閥，用于控制材料從所述料池單方向流入所述混料桶中。

7、進一步地，所述混料桶的頂部還開設有氣孔，用于平衡所述混料桶內(nèi)的氣壓。

8、進一步地，所述梯度進料系統(tǒng)的出料管不少于個。

9、進一步地，所述擠出頭固定在三軸運動機構上，所述跨模量材料梯度打印供料系統(tǒng)的其他部分均固定在擠出打印機架框架上。

10、本發(fā)明的有益效果如下：

11、本發(fā)明的跨模量材料梯度打印供料系統(tǒng)，利用跨模量材料靜置分層的特點，僅通過超聲震蕩器讓容納各種不同顆粒度的骨粉的混料桶震蕩，物料會實現(xiàn)自動分層，然后通過連接不同層物料的液體管道將不同顆粒度的骨粉送入擠出頭，即可成型跨模量材料梯度結構。相比于常規(guī)擠出打印，適用于同噴頭多種材料一體化打印成型，極大地提高多材料擠出打印的效率；相比于常規(guī)切換料池或擠出頭的打印方法，本發(fā)明在整個打印過程中無需中止打印進程更換材料，通過梯度進料實現(xiàn)打印過程中切換材料，特別是對于骨粉+水凝膠這種跨模量材料，工作周期短、效率高、成本低。

技術特征：

1.一種跨模量材料梯度打印供料系統(tǒng)，其特征在于，包括混料桶(1)、料池(2)、螺桿給料系統(tǒng)(3)、梯度進料系統(tǒng)(4)、螺桿擠出系統(tǒng)(5)、擠出頭(6)和超聲震蕩器(8)；

2.根據(jù)權利要求1所述的跨模量材料梯度打印供料系統(tǒng)，其特征在于，所述料池(2)的底部設置單向閥，用于控制材料從所述料池(2)單方向流入所述混料桶(1)中。

3.根據(jù)權利要求1所述的跨模量材料梯度打印供料系統(tǒng)，其特征在于，所述混料桶(1)的頂部還開設有氣孔(7)，用于平衡所述混料桶(1)內(nèi)的氣壓。

4.根據(jù)權利要求1所述的跨模量材料梯度打印供料系統(tǒng)，其特征在于，所述梯度進料系統(tǒng)(4)的出料管(401)不少于3個。

5.根據(jù)權利要求1所述的跨模量材料梯度打印供料系統(tǒng)，其特征在于，所述擠出頭(6)固定在三軸運動機構上，所述跨模量材料梯度打印供料系統(tǒng)的其他部分均固定在擠出打印機架框架上。

技術總結
本發(fā)明公開一種跨模量材料梯度打印供料系統(tǒng)，超聲震蕩器固定在混料桶外部；混料桶與梯度進料系統(tǒng)連通，梯度進料系統(tǒng)與螺桿擠出系統(tǒng)連通，梯度進料系統(tǒng)包括出料管、液體管道、單向開關閥和多口連通器；多個出料管沿著混料桶的豎直高度方向依次開設，每個出料管的開設高度對應于其中一種分層材料；每個出料管連接一個液體管道，每個液體管道上都設置一個單向開關閥；多口連通器安裝在螺桿擠出系統(tǒng)的側上方，多口連通器與所有的液體管道連接，用于將液體管道中的物料送入螺桿擠出系統(tǒng)中。本發(fā)明在整個打印過程中無需中止打印進程更換材料，通過梯度進料實現(xiàn)打印過程中切換材料，工作周期短、效率高。

技術研發(fā)人員：薛茜,楊華勇,謝海波,張斌,殷曉紅,楊國利,任凌飛
受保護的技術使用者：浙江大學高端裝備研究院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2