本发明总体上涉及用于3d模型的装置和方法的领域,并且具体地涉及3d打印人造器官和用于组织工程的支架。
背景技术:
1、通常期望以高度的控制度和一致性生产人造器官和用于组织工程的支架,以防止功能缺陷。通常,人造器官和用于组织工程的支架在平台上形成,并且器官到平台的粘附是实现成功结果的重要因素。一种增加粘附的方法是用化学品(诸如甲基丙烯酸盐)对平台进行化学改性。然而,这种方法是耗时的,因为每次需要形成新的人造器官时需要重复化学过程,并且化学改性的不一致性可能引起所打印的产品的不一致性。
技术实现思路
1、一个实施例是用于打印3d模型的装置用的打印平台,其包括:基部和在基部的第一侧的网状物,其中,可光固化的油墨与网状物之间的粘附强度大于可光固化的油墨到装置的透氧膜的粘附强度。
2、另一实施例是用于打印3d模型的装置,其包括:浆池,其构造为储存可光固化的油墨,其中,浆池的底部包括透氧膜;以及打印平台,其包括:基部和在基部的第一侧的网状物,其中,可光固化的油墨与网状物之间的粘附强度大于可光固化的油墨到透氧膜的粘附强度,其中,平台构造为从透氧膜移位以由可光固化的油墨形成3d模型。
3、又一实施例是形成3d打印的模型的方法,其包括:提供一种装置,该装置包括:具有可光固化的油墨的浆池,其中,浆池的底部包括透氧膜;以及打印平台,其包括:基部和在基部的第一侧的网状物,其中,可光固化的油墨与网状物之间的粘附强度大于可光固化的油墨到透氧膜的粘附强度;以及使打印平台从透氧膜移位以由可光固化的油墨形成3d模型。
4、又一实施例涉及用于打印3d模型的装置用的平台。平台包括基部和打印层。基部具有第一侧,其中,基部的第一侧在其上具有第一表面粗糙度。打印层联接到基部的第一侧并且包括表面。打印层的表面远离基部并且具有大于第一表面粗糙度的第二表面粗糙度,以促进正在打印在平台上的3d模型的粘附。
5、而又一实施例涉及用于打印3d模型的装置。该装置包括3d打印机组件和平台。3d打印机组件包括:打印机头,其构造为利用材料来打印3d模型;浆池或其他贮存器,其构造为储存打印机头所利用的材料(如本文所用的“浆池或者桶(vat)”);致动器;以及联接到致动器的平台安装结构。致动器构造为使平台安装结构沿着轴线移位。平台经由平台安装结构联接到致动器并且构造为接收材料。平台包括基部和打印层。基部具有第一侧,其中,基部的第一侧在其上具有第一表面粗糙度。打印层联接至基部的第一侧并且包括表面。打印层的表面远离基部并且具有大于第一表面粗糙度的第二表面粗糙度,以促进正在打印在平台上的3d模型的粘附。
6、又一实施例涉及形成3d打印的模型的方法,其包括提供3d打印机组件。3d打印机组件包括:打印机头,其构造为利用材料来打印3d模型;浆池,其构造为储存打印机头所利用的材料;致动器;以及联接到致动器的平台安装结构。致动器构造为使平台安装结构沿着轴线位移。该方法还包括提供包括基部和打印层的平台。基部具有第一侧,其中,基部的第一侧在其上具有第一表面粗糙度。打印层联接至基部的第一侧并且包括表面。打印层的表面远离基部并且具有大于第一表面粗糙度的第二表面粗糙度,以便促进正在打印在平台上的3d模型的粘附。平台联接到3d打印机组件,并且3d打印机组件操作为使得打印机头所利用的材料联接到平台以形成3d模型。
7、附图简述
8、图1是用于打印3d模型的装置的透视图;
9、图2是图1的用于打印3d模型的装置用的平台的基部的透视图;
10、图3是根据一个实施例的平台的示意图;
11、图4是根据一个实施例的平台的示意图;
12、图5是根据一个实施例的平台的打印层的一部分的透视图;
13、图6是形成3d打印的模型的方法的流程图;
14、图7是根据一个实施例的操作图1的装置的打印机组件的方法的流程图;
15、图8是根据一个实施例的打印在图4的平台上的3d模型的透视图;
16、图9是根据一个实施例的平台上的3d模型的图示;
17、图10是现有技术的平台上的3d模型的图示;以及
18、图11是3d模型的透视图。
19、贯穿以下详细描述对附图进行参照。在附图中,除非上下文另有规定,否则类似的符号通常标识类似的部件。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实现方式并不意味着进行限制。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围的情况下,可以利用其它实现方式,并且可以进行其它改变。将容易理解的是,如本文中一般性描述的以及附图中例示的本公开的各方面可以以各种各样的不同构型来布置、替换、组合和设计,所有这些均可明确地预期并且构成本公开的一部分。
20、详细描述
21、除非另有说明,“a”或“an”意指“一个或更多个”。
22、所有的数字表达(例如数量、时间和浓度)、包括范围、均为近似值,其以(+)或(-)0.05%、1%、2%、5%、10%或20%的增量变化。应当理解,尽管不总是明确地陈述,所有数字表达前面都有术语“大约”。
23、相关申请
24、以下专利文献对于理解本技术可能是有用的,以下专利文献中的每一者的全部内容均通过参引的方式并入本文:美国专利申请公开第2022-0370188号;第2022-0389374号;第2022-0356433号;第2022-0371268号;第2022-0354954号;第2022-0355541号;第2022-0055289号;pct专利申请公开第wo2022/236030号;第wo2022/236061号;第wo2022/236119号;第wo2022/236116号;第wo2022/236125号;第wo2022/236103号;第wo2022/046719号。
25、本文描述的实施例总体涉及用于3d打印3d模型的装置和方法。在优选实施例中,3d模型是人造器官或其部分或用于组织工程的支架。用于组织工程的支架可用于形成人造器官或其部分,或者其可用于其他应用。在一些实施例中,用于支架工程的组织可用于支持一种或更多种细胞类型的生长,并且可旨在用于植入受试者包括人类受试者体内。为了便于参照,如本文所用,“人造器官”可包括人造器官及其部分以及用于组织工程的支架。由此,例如,除非另有说明,用于生产人造器官的过程也可用于生产用于组织工程的支架。本文描述的装置和方法利用3d打印机组件和包括打印层的平台来确保打印过程期间3d模型到平台的粘附。
26、人造器官可用于移植、教育和研究目的、以及用于关于移植活力的检查。考虑到器官的有限供应、伦理问题以及取得和处理器官的高成本,需要用于移植目的和研究目的二者的人造器官。3d打印技术可用于形成人造器官或组织支架。通常,3d打印的人造器官在平台上形成,上述平台已经被化学改性以增加粘附,例如,用化学品(诸如甲基丙烯酸盐)对平台进行化学改性。然而,该过程可能增加形成人造器官所需的时间,因为平台需要在每次人造器官形成之间进行清洁和重新进行化学改性。取决于制造要求和过程,这种清洁和/或化学处理可能是复杂的或昂贵的。另外,人造器官一旦形成可能需要经历附加过程来清除可能导致人造器官损伤的任何化学残留物。最后,目前用于形成人造器官的方法成功率低,部分是因为在形成期间出现的不准确性。例如,当在形成人造器官时,用于人造器官的材料可能因与平台的低粘附强度而偏移。在需要高准确度或分辨率的应用(诸如打印精细生物结构的类似物)中,粘附不良是一个重要的问题。这种结构的示例包括肺的小血管和支气管下结构、细支气管和肺泡。
27、相反,如本文所述的用于形成3d模型的装置和方法(包括在包括基部和打印层的平台上形成3d模型)可以提供一个或更多个益处,包括诸如(1)减少形成多个3d模型所需的时间;(2)增加形成过程期间3d模型与平台之间的粘附;(3)相对于其它方法增加准确度和分辨率;(4)形成基本无缺陷的3d模型;以及(5)形成以其他方式无法打印的大的、重的3d模型。
28、参照图1,根据一些实施例示出了用于打印3d模型的装置100。该装置可以类似于pct申请公开第wo2022/046719号、美国专利申请公开第2022-0055289号和第2022-0356433号中公开的3d打印装置,这些公开中的每一者的全部内容通过参引的方式并入本文。具体地,该装置可以类似于基于us2022-0356433的图2或wo2022/046719的图5例示的装置。
29、装置100包括容器(诸如浆池106),其可以容纳光敏液体(诸如可光固化的油墨)。容器(诸如浆池106)可以包括位于其底部的透氧膜105。透氧膜105可由含氟聚合物(诸如聚四氟乙烯或全氟聚合物)形成。透氧膜105可以具有至少100×10-10cm3(stp)cm/(cm2 s cmhg)或至少200×10-10cm3(stp)cm/(cm2 s cm hg)或至少400×10-10cm3(stp)cm/(cm2 s cmhg)或至少600×10-10cm3(stp)cm/(cm2 s cm hg)或至少800×10-10cm3(stp)cm/(cm2 s cmhg)或至少1000×10-10cm3(stp)cm/(cm2 s cm hg)或至少1200×10-10cm3(stp)cm/(cm2 scm hg)或至少1400×10-10cm3(stp)cm/(cm2 s cm hg)或至少1600×10-10cm3(stp)cm/(cm2s cm hg)的透氧率。在一些实施例中,透氧膜105可由teflon af 1600tm或teflon af2400tm含氟聚合物形成。
30、该装置包括在容器(诸如浆池106)下方的辐射源。辐射源构造为对光敏液体(诸如可光固化的油墨)进行照射,由此将光敏液体(诸如可光固化的油墨)转换成固体聚合物(诸如光固化的和/或交联聚合物)以形成3d模型。
31、装置100包括平台116。平台116构造为浸入到容器(诸如浆池106)中,然后在形成3d模型时从容器(诸如浆池106)的底部处的透氧膜105平移地进行移位。辐射源对部分光敏液体(诸如可光固化的油墨)进行照射,由此在平台与透氧膜之间由部分光敏液体(诸如可光固化的油墨)形成随后的固体聚合物(诸如光固化的和/或交联的聚合物)的层。
32、平台116包括基部118。基部118具有第一侧或第一表面120。在形成3d模型期间,第一侧或第一表面120可以平行于或基本上平行于在容器(诸如浆池106)的底部处的透氧膜105。
33、基部118的第一侧或第一表面120由网状材料或网状物(诸如图4中的网状物128)覆盖。如本文所用,“网状物”可指具有孔的开放结构(texture)的编织、针织或打结材料,孔可以均匀地隔开或不均匀地隔开。网状材料(诸如网状物128)具有高表面面积。为了形成3d模型,光敏液体(诸如可光固化的油墨)与网状物之间的粘附强度可以大于光敏油墨与容器(诸如浆池106)的底部处的透氧膜之间的粘附强度。而且,通过来自容器(诸如浆池106)下方的辐射源的照射,由光敏流体(诸如可光固化的油墨)形成的固体聚合物(诸如光固化的和/或交联的聚合物)之间的粘附强度可以大于光敏流体(诸如可光固化的油墨)与容器(诸如浆池106)底部处的透氧膜之间的粘附强度。
34、在基部118的第一侧120中的网状材料(诸如网状物128)可以是由金属(诸如钛、铜或铝)、聚合物(例如纤维素)形成的网状物。网状材料的非限制性示例可包括钩环材料、维克罗纤维素纸、金属钛网。
35、在一些实施例中,基部118的第一表面120可具有用以便于网状材料(诸如网状物128)的附接的表面粗糙度。在一些实施例中,网状材料(诸如网状物128)可以使用基部116的第一表面120与网状材料之间的粘附性层附接到基部118。在一些实施例中,网状材料(诸如网状物128)可以使用具有表面粗糙度的第一表面120与网状材料之间的粘附性层附接到基部118。
36、基部118可由多种材料形成。例如,基部118可以由金属(例如铝、钛、钢)、聚合物(诸如塑料或树脂)或用于形成基部的其它任意合适的材料形成。
37、基部118还包括第二基部侧122。第二基部侧122与第一基部侧120反向。平台116包括安装臂124。安装臂124在一端处联接到第二基部侧122。安装臂124从第二基部侧122延伸到远端。平台116包括安装结构126。安装结构126联接到安装臂124的远端。通过这种方式,平台116联接到安装结构126。
38、在一些实施例中,第一基部侧120可具有第一基部侧表面粗糙度(例如,第一表面粗糙度等)。在一些实施例中,第一基部侧120的第一基部侧表面粗糙度可为用于形成基部118的材料的表面粗糙度。在一些实施例中,第一基部侧表面粗糙度由钩环材料限定。钩环材料构造为引起粘附。基部118还包括第二基部侧122。第二基部侧122与第一基部侧120反向。平台116包括安装臂124。安装臂124在一端处联接到第二基部侧122。安装臂124从第二基部侧122延伸到远端。平台116包括安装结构126。安装结构126联接到安装臂124的远端。通过这种方式,平台116联接到安装结构126。
39、安装结构126联接到安装结构杆114。通过这种方式,安装结构126联接到平台安装结构110,并且平台116联接到3d打印机组件102。在操作中,当操作致动器108时,安装结构杆114移位,从而引起安装结构126移位。当安装结构126移位时,使得平台116在竖直方向和/或垂直于浆池106中的可光固化的油墨的表面(或浆池106的底部处的透氧膜105的表面)且平行于平台安装轴线112的方向上移位。平台116可以移位为朝向和远离浆池106移动。
40、在一些实施例中,光敏流体(诸如可光固化的油墨)可以包含一种或更多种在来自辐射源(诸如在浆池106下方的辐射源)的照射下发生交联的单体和/或聚合物、以及一种或更多种交联剂、单体。光敏流体(诸如可光固化的油墨)还可以包括光引发剂,以在来自辐射源的照射下引发交联反应,该反应将导致由光敏流体形成固体聚合物,诸如光固化的和/或交联的聚合物。光敏流体(诸如可光固化的油墨)还可以包括吸收来自辐射源的照射的染料。光敏流体(诸如可光固化的油墨)还可以包括10%-90%的水。
41、在一些实施例中,光敏流体(诸如可光固化的油墨)可以是在us2022-0370188、us2022-0356433、us2022-355541、us2022-389374、us2022-0371268、us 2022-0354954中的一个或更多个中公开的光敏流体,上述专利中的每一者的全部内容通过参引的方式并入本文。在一些实施例中,光敏流体(诸如可光固化的油墨)可以是生物油墨,其可以是生物相容的。在一些实施例中,光敏流体(诸如可光固化的油墨)可用于打印3d模型,3d模型可以是生物支架,诸如在us2022-0370188、us2022-0356433、us2022-355541、us2022-389374、us2022-0371268、us2022-0354954中的一个或更多个专利文献中公开的支架。在一些实施例中,3d模型可以是人造器官(例如肺、肝、肾、心脏、心脏的一部分等、或用于组织工程的支架)。
42、装置100可用于打印3d模型。在一些实施例中,该装置用于打印3d模型,其中,3d模型是人造器官(例如肺、肝、肾、心脏、心脏的一部分等、或用于组织工程的支架)。装置100包括3d打印机组件102(例如,数字光投影组件、立体光刻组件、选择性激光熔化组件等)。3d打印机组件102包括打印机头104。打印机头104构造为利用材料(例如,水凝胶、树脂等)来形成3d模型。在一些实施例中,打印机头104可以是多个uv灯,其与材料反应并使材料从液态变为固态。在一些实施例中,打印机头104可以是构造为挤出材料以形成3d模型的挤出机。3d打印机组件102包括浆池106。浆池106联接到打印机头104。在一些实施例中,浆池106可流体地联接到打印机头104。浆池106构造为储存由打印机头104利用的材料。浆池106可以联接(例如,附接、固定、粘附性地附接、粘结等)到料筒分配器。料筒分配器构造为当浆池106中的材料已被用完时重新填充浆池106。在一些实施例中,浆池106可以手动地进行重新填充。
43、打印机组件102包括致动器108(例如,线性致动器、线性螺杆致动器、气动致动器等)。打印机组件102包括平台安装结构110。平台安装结构110可操作地联接到致动器108。在操作中,致动器108使平台安装结构110沿着平台安装轴线112移位。平台安装结构110包括至少一个安装结构杆114。安装结构杆114可沿着平台安装轴线112放置。安装结构杆114联接到致动器108,使得当操作致动器108时,安装结构杆114沿着平台安装轴线112移位。
44、装置100包括平台11 6。参照图1和图2,示出了根据一个实施例的平台116。平台116包括基部118。基部118可以由金属(例如,铝、钛、钢等)、塑料、树脂或用于形成基部的任何其它合适的材料形成。基部118包括第一基部侧120。在一些实施例中,第一基部侧120可具有第一基部侧表面粗糙度(例如,第一表面粗糙度等)。在一些实施例中,第一基部侧120的第一基部侧表面粗糙度可为用于形成基部118的材料的表面粗糙度。在一些实施例中,第一基部侧表面粗糙度由钩环材料限定。钩环材料构造为引起粘附。基部118还包括第二基部侧122。第二基部侧122与第一基部侧120反向。平台116包括安装臂124。安装臂124在一端处联接到第二基部侧122。安装臂124从第二基部侧122延伸到远端。平台116包括安装结构126。安装结构126联接到安装臂124的远端。通过这种方式,平台116联接到安装结构126。
45、安装结构126联接到安装结构杆114。通过这种方式,安装结构126联接到平台安装结构110,并且平台116联接到3d打印机组件102。在操作中,当操作致动器108时,安装结构杆114移位,从而使得安装结构126移位。当安装结构126位移时,使得平台116在垂直于浆池106且平行于平台安装轴线112的方向上移位。平台116可以移位为朝向和远离浆池106移动。
46、参照图3和图4,示出了根据一个实施例的平台116。平台116包括打印层128。打印层128构造为在打印过程期间接收3d模型。打印层128在一端处联接至第一基部侧120。打印层128包括打印层表面130。打印层表面130远离基部118的第一基部侧120。打印层128可以由钩环材料、纤维素纸、金属钛网或当被压在一起时粘附的类似的任意合适材料形成。打印层表面130具有由用于形成打印层128的材料限定的打印层表面粗糙度(例如,第二表面粗糙度等)。打印层表面130的打印层表面粗糙度促进3d模型到平台116的打印层128的粘附。在一些实施例中,使用表面光度仪(例如,taylor hobson表面粗糙度测试仪等)测量打印层表面粗糙度。表面光度仪测量整个打印层表面130的区域上打印层表面130的微观的峰与谷之间的距离。表面粗糙度近似在0.5微米(μm)至20μm的范围内,包括端值(例如,0.475μm、0.5μm、1.0μm、5μm、10μm、15μm、20μm、21μm等)。在一些实施例中,打印层表面粗糙度大于第一基部侧表面粗糙度。打印层表面粗糙度可以在比第一基部侧表面粗糙度大50%至300%的范围内(例如,47.5%、50%、75%、100%、125%、150%、175%、200%、225%、250%、275%、300%、315%等)。
47、参照图5,示出了打印层128的一部分的透视图。在一些实施例中,打印层128可以形成在第一基部侧120上。打印层128可以以复杂的网状样式(例如,编织样式等)形成。打印层128包括多个第一打印条带132。多个第一打印条带132中的每一个第一打印条带132在平行于打印层侧向轴线134的方向上彼此平行地放置在第一基部侧120上。打印层128包括多个第二打印条带136。多个第二打印条带136中的每一个第二打印条带136在平行于打印层纵向轴线138且垂直于多个第一打印条带132的方向上彼此平行地放置在多个第一打印条带132上。在一些实施例中,打印层128通过将多层的多个第一打印条带132放置在多个第二打印条带136上而形成。具体地,多个第一打印条带132在平行于打印层侧向轴线134且垂直于多个第二打印条带136的方向上放置在前一层的多个第二打印条带136上。多个第二打印条带136在平行于打印层纵向轴线138且垂直于多个第一打印条带132的方向上放置在前一层的第一打印条带132上。当放置好每一层的多个第一打印条带132和多个第二打印条带136时,多个第一打印条带132粘附到多个第二打印条带136。
48、在一些实施例中,打印层128形成并联接到第一基部侧120。打印层128可以包括涂层材料(例如,粉末钛、蚀刻材料、喷砂钛等)。具体地,一旦打印层128形成,则可以立即将涂层材料施加(例如,点涂布、喷洒、撒布、喷砂、蚀刻等)到打印层128以辅助促进粘附。例如,可将粉末钛点涂布到打印层128。在一些实施例中,还可以对打印层128进行消毒。例如,打印层128可以接收对打印层表面130进行消毒的消毒剂(例如,盐溶液等)。在一些实施例中,一旦打印层128联接到第一基部侧120,则不需要在3d模型的形成之间更换打印层128。
49、返回参照图3,在一些实施例中,平台116包括粘附层140(例如,环氧胶、胶水、钩和环、倒钩形状、铆钉形物体等)。粘附层140插置于第一基部侧120与打印层128之间。粘附层140构造为将打印层128联接到基部118。在一些实施例中,粘附层140联接打印层128以覆盖整个第一基部侧120,并且进一步防止打印层128与第一基部侧分离。在操作中,粘附层140被施加到第一基部侧120。多个第一打印条带132放置在粘附层140上以开始打印层128的形成。打印层128如上所述地形成。粘附层140可以干燥,从而便于打印层128到平台116的第一基部侧120的联接。在一些实施例中,粘附层140被集成到第一基部侧120中,且由包括粘附打印层128的钩和环的材料形成。例如,打印层128也可由包括钩和环的材料形成,并且第一基部侧120可由包括钩和环的材料形成。当打印层128被压到第一基部侧120上时,打印层128的钩和环与第一基部侧120的钩和环联接,以将打印层128联接到基部118。
50、参照图6,示出了根据一个实施例的用于形成3d打印的模型的方法200的流程图。在202处,提供3d打印机组件(例如,3d打印机组件102等)。3d打印机组件包括:打印机头,其构造为利用材料来打印3d模型;浆池,其构造为储存打印机头所利用的材料;致动器;以及平台安装结构,其可操作地联接到致动器。致动器构造为使平台安装结构沿着轴线移位。在204处,提供平台(例如,平台116等)。在206处,将平台联接到3d打印机组件。在一些实施例中,平台包括安装臂(例如,安装臂124等),其联接到3d打印机组件的平台安装结构(例如,平台安装结构110等)的安装结构(例如,安装结构126等)。
51、在208处,操作3d打印机组件以打印3d模型。参照图7,示出了根据一个实施例的操作3d打印机组件208的方法的流程图。在302处,用材料填充浆池(例如,浆池106等)。在一些实施例中,浆池用液体水凝胶材料填充。在一些实施例中,浆池用液体树脂材料填充。浆池可以手动地或用料筒分配器填充。在一些实施例中,料筒分配器将材料分配到浆池中。在304处,操作致动器以将平台降低到浆池中。操作致动器以致动,这导致安装结构杆(例如,安装结构杆114等)沿着轴线(例如,平台安装轴线112等)移位。当安装结构杆沿着轴线移位时,联接有平台的平台安装结构也移位。在一些实施例中,平台移位到浆池中,使得平台浸没在材料中。在一些实施例中,平台移位为接近浆池和打印机头。在306处,操作打印机头以形成3d模型。在一些实施例中,打印机头可以向平台发射多个紫外线(例如,紫外光射线等),这导致材料从液态变为固态。在一些实施例中,打印机头将材料挤出到平台上。打印机头可以包括喷嘴,材料从喷嘴中挤出。当操作打印机头以形成3d模型时,致动器操作以使平台从浆池中升高,从而在浆池的底部与正在形成的3d模型之间提供间隙。在一些实施例中,3d模型由多个材料层形成。例如,打印机头操作为在平台上形成3d模型的第一层。打印机头在第一层的顶部上形成3d模型的第二层。重复该过程直到形成3d模型。在一些实施例中,3d模型在形成过程期间浸没在材料中。
52、在308处,使平台包括所形成的3d模型与3d打印机组件断开联接。在一些实施例中,使安装结构与平台安装结构断开联接,使得平台与3d打印机组件断开联接。在310处,使3d模型与平台断开联接。在一些实施例中,使用断开联接工具手动地使3d模型断开联接,以便不损坏平台或3d模型。在一些实施例中,一旦3d模型与平台分离,平台立即进行再盐化并且可以再联接到3d打印机组件,使得可以重复方法300。通过这种方式,减少了用于形成多个3d模型的过程的时间。例如,在从平台移除所形成的3d模型之后,平台可以快速地进行再盐化并且再联接到3d打印机组件。
53、参照图8,其为根据一个实施例的打印在平台116上的3d模型312的一部分的透视图。当打印机头104使材料从液态变为固态时,3d模型312的一部分(例如,第一层材料等)粘附到打印层表面130。在一些实施例中,3d模型的该部分是形成在平台上的3d模型312的第一层。3d模型312的第一层粘附到打印层表面130。参照图9,示出了3d模型312的一部分到打印层的粘附。如通过3d模型312的边缘特性314所看到的那样,3d模型312到平台116的粘附得以促进。具体地,边缘特性314基本平滑且无缺陷。这显示出在形成3d模型312时,3d模型312的一部分粘附到打印层表面130,以便在3d模型312形成时不会滑动、移动、偏移、掉落等。一旦3d模型形成,3d模型312的该部分到打印层的牢固(substantial)粘附有利于基本无缺陷且准确的3d模型。在一些实施例中,3d模型的该部分到打印层的粘附大于联接到3d模型312的该部分的材料的粘附。例如,在形成3d模型312时,第二层材料形成在3d模型312的形成在平台116的打印层128上的部分上。当第二层材料形成时,存在施加到3d模型312的该部分的力。由于3d模型312的该部分到打印层的粘附大于由第二层施加的力,因此3d模型312的该部分不会与平台116分离。在一些实施例中,3d模型312的该部分不会因所施加的力而移动、偏移、滑动等。
54、相反,参照图10,示出了当前存在的3d模型到陶瓷平台400的粘附。如图10所示,陶瓷平台上的3d模型的边缘并非基本平滑。这是由于3d模型到平台的粘附不良。例如,在形成3d模型时,3d模型开始在平台上移动和滑动。由于不良的粘附,形成的3d模型可能包括大量缺陷或者可能导致3d模型的形成失败。
55、参照图11,示出了3d模型312。在示例实施例中,3d模型是人造器官。3d模型312包括粘附侧316(例如,外表面等)。粘附侧316将3d模型312联接到平台116的打印层128。在一些实施例中,粘附侧316包括表面粗糙度。表面粗糙度可以基本类似于打印层表面粗糙度(例如,第二表面粗糙度等)。在一些实施例中,粘附侧316是基本平滑的表面。在一些实施例中,表面粗糙度通过以下等式(等式1)确定:
56、
57、其中,表面厚度是粘附到打印层表面130的层的厚度,角度θ是打印机头104提供材料所处的角度。表面厚度可以在16微米(μm)至30μm的范围(包括端值)内(例如,15.2μm、16μm、20μm、24μm、28μm、30μm、31.5μm等),并且角度可以在0°至90°的范围(包括端值)内(例如,0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°等)。粘附侧316的表面粗糙度可以在0.5微米(μm)至20μm的范围(包括端值)内(例如0.475μm、0.5μm、1.0μm、5μm、10μm、15μm、20μm、21μm等)。
58、如本文所用的术语“联接”等是指两个部件直接或间接地彼此接合。这种接合可以是固定的(例如,永久的)或可动的(例如,可移除的或可释放的)。这种接合可以通过彼此一体地形成为单个整体的两个部件或两个部件和任意附加的中间部件来实现、通过两个部件来实现、或者通过彼此附接的两个部件和任意附加的中间部件来实现。
59、如本文所用的术语“流体地联接到”等意味着两个部件或物体具有形成在两个部件或物体之间的路径,诸如空气、气体、液体的流体可在该路径中流动,具有或不具有介于中间的部件或物体。
60、重要的是注意到,在各种示例实现方式中示出的各种系统的构造和布置在特征上仅是说明性的而非限制性的。在所描述的实现方式的精神和/或范围内的所有改变和修改都期望受到保护。应当理解,一些特征可能不是必需的,并且缺少多个特征的实现方式可以被认为落在本公开的范围内,该范围由所附权利要求限定。当使用语言“一部分”时,该项可以包括一部分和/或整个项,除非有相反的具体陈述。
61、此外,在元素列表的上下文中,术语“或”以其包括性的意义(而不是其排他性的意义)使用,使得当用于连接元素列表时,术语“或”意味着列表中的一个、一些或所有元素。除非另有特别说明,否则诸如短语“x、y和z中的至少一个”的连接语言应与通常用于表达项、术语等可以是x、y、z、x和y、x和z、y和z、或x、y和z(即,x、y和z的任意组合)的上下文一起理解。因此,除非另有说明,否则这些连接语言通常并非意在暗示某些实施例需要分别存在至少一个x、至少一个y和至少一个z。
62、另外,除非另有说明,否则本文所用数值范围(例如,w1至w2等)包括其最大值和最小值(例如,w1至w2包括w1并包括w2等)。此外,除非另外说明,否则值范围(例如,w1至w2等)不一定需要包括该值范围内的中间值(例如,w1至w2可以仅包括w1和w2等)。
63、附加实施例
64、1.一种用于打印3d模型的装置用的平台,包括:
65、基部,基部的第一侧在其上具有第一表面粗糙度;以及
66、打印层,其联接到基部的第一侧,打印层的远离基部的表面具有大于第一表面粗糙度的第二表面粗糙度,以便促进正在打印在平台上的3d模型的粘附。
67、2.根据实施例1的平台,其中,基部由金属形成。
68、3.根据实施例1的平台,其中,第一表面粗糙度或第二表面粗糙度中的任一者包括钩,并且第一表面粗糙度和第二表面粗糙度中的另一者包括环,环和钩在被压在一起时粘附。
69、4.根据实施例1的平台,还包括从基部的与第一侧相反的第二侧延伸的安装臂。
70、5.根据实施例1的平台,其中,第二表面粗糙度比第一表面粗糙度大50%至300%。
71、6.根据实施例1的平台,还包括插置于基部与打印层之间的粘附层,粘附层将打印层联接至基部。
72、7.根据实施例4的平台,还包括在安装臂的远离基部的端部处联接到安装臂的安装结构,安装结构构造为将平台联接到3d打印机组件。
73、8.一种用于打印3d模型的装置,包括:3d打印机组件,其包括:
74、打印机头,其构造为利用材料来打印3d模型;
75、浆池,其构造为储存由打印机头利用的材料;
76、致动器;以及
77、平台安装结构,其联接到致动器,致动器构造为使平台安装结构沿着轴线移位;以及
78、平台,其经由平台安装结构联接到致动器,平台构造为接收材料,平台包括:
79、基部,基部的第一侧在其上具有第一表面粗糙度;以及
80、打印层,其联接到基部的第一侧,打印层的远离基部的表面具有大于第一表面粗糙度的第二表面粗糙度,以便促进正在3d打印在平台上的模型的粘附。
81、9.根据实施例8的用于打印3d模型的装置,其中,平台还包括:
82、安装臂,其从基部的与基部的第一侧相反的第二侧延伸;以及
83、安装结构,其在安装臂的远离基部的端部处联接到安装臂,安装结构联接到平台安装结构。
84、10.根据实施例8的用于打印3d模型的装置,其中,第一表面粗糙度和第二表面粗糙度包括当被压在一起时粘附的钩或环。
85、11.根据实施例8的用于打印3d模型的装置,其中,平台还包括插置于基部与打印层之间的粘附层,粘附层将打印层联接到基部。
86、12.根据实施例8的用于打印3d模型的装置,其中,储存在浆池中的材料是水凝胶。
87、13.根据实施例8的用于打印3d模型的装置,其中,打印层的第二表面粗糙度比基部的第一表面粗糙度大50%至150%。
88、14.根据实施例8的用于打印3d模型的装置,其中,基部由金属形成。
89、15.一种形成3d打印的模型的方法,包括:
90、提供3d打印机组件,3d打印机组件包括:
91、打印机头,其构造为利用材料来打印3d打印的模型;
92、浆池,其构造为储存由打印机头利用的材料;
93、致动器;以及
94、平台安装结构,其可操作地联接到致动器,致动器构造为使平台安装结构沿着轴线移位;
95、提供平台,平台包括:
96、基部,基部的第一侧在其上具有第一表面粗糙度;以及
97、打印层,其联接到基部的第一侧,打印层的远离基部的表面具有大于第一表面粗糙度的第二表面粗糙度,以便促进正在3d打印在平台上的模型的粘附;
98、将平台联接到3d打印机组件;以及
99、操作3d打印机组件,使得材料联接到平台以形成3d模型。
100、16.根据实施例15的方法,其中,平台还包括插置于基部与打印层之间的粘附层,粘附层将打印层联接至基部。
101、17.根据实施例15的方法,还包括将材料提供到平台的打印层上,使得第一层材料与打印层之间的粘附大于布置在第一层材料上的第二层材料的力,以便防止第一层材料与打印层分离。
102、18.根据实施例15的方法,其中,所形成的3d模型包括3d模型的外表面上的粗糙度,该粗糙度基本类似于第二表面粗糙度。
103、19.根据实施例15的方法,其中,所形成的3d模型是由水凝胶形成的器官。
104、20.根据实施例15的方法,其中,平台还包括:
105、安装臂,其从基部的与基部的第一侧相反的第二侧延伸;以及
106、安装结构,其在安装臂的远离基部的端部处联接到安装臂,安装结构联接到平台安装结构。
107、尽管上文涉及特定的优选实施例,但是应当理解,本发明并不局限于此。本领域的普通技术人员将想到,可以对所公开的实施例进行各种修改,并且这些修改旨在落入本发明的范围内。
108、本说明书中引用的所有公开、专利申请和专利的全部内容均通过参引并入本文。
1.一种用于打印3d模型的装置的打印平台,包括:
2.根据权利要求1所述的平台,其中,所述基部由金属形成。
3.根据权利要求1或2所述的平台,还包括从所述基部的与所述第一侧相反的第二侧延伸的安装臂。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的平台,还包括插置于所述基部与所述网状物之间的粘附层,所述粘附层将所述打印层联接到所述基部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的平台,其中,所述基部的所述第一侧具有用以促进所述网状物到所述基部的附接的表面粗糙度。
6.根据权利要求1至5所述的平台,其中,所述网状物是维克罗网、纤维素纸或金属网。
7.一种用于打印3d模型的装置,包括:
8.根据权利要求7所述的装置,其中,所述基部由金属形成。
9.根据权利要求7或8所述的装置,其中,所述平台还包括从所述基部的与所述第一侧相反的第二侧延伸的安装臂。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的装置,其中,所述平台还包括插置于所述基部与所述网状物之间的粘附层,所述粘附层将所述打印层联接到所述基部。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的装置,其中,所述基部的所述第一侧具有用以促进所述网状物到所述基部的附接的表面粗糙度。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的装置,其中,所述网状物是维克罗网、纤维素纸或金属网。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的装置,其中,所述透氧膜包括含氟聚合物。
14.一种形成3d打印模型的方法,包括:
15.根据权利要求14所述的方法,其中,所述基部由金属形成。
16.根据权利要求14或15所述的方法,其中,所述平台还包括从所述基部的与所述第一侧相反的第二侧延伸的安装臂。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法,其中,所述平台还包括插置于所述基部与所述网状物之间的粘附层,所述粘附层将所述打印层联接到所述基部。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法,其中,所述基部的所述第一侧具有用以促进所述网状物到所述基部的附接的表面粗糙度。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的方法,其中,所述网状物是维克罗网、纤维素纸或金属网。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的方法,其中,所述3d模型是生物支架。