CN110001062A - 一种用于生物3d打印机的低温存储模块 - Google Patents

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Abstract

一种用于生物3D打印机的低温存储模块，其特征在于所述模块的存储室内可长时间维持4℃左右的保存温度，并可以进行灭菌处理。其中所述模块的存储室面向紧贴半导体制冷片组冷端的制冷风扇，散热片紧贴半导体制冷片组的热端，并且散热风扇紧贴散热片；在所述模块的存储室内还装有温度传感器，可结合生物打印机控制模块对温度进行调控；在所述模块的存储室的内壁装有紫外线灭菌灯管，可实现灭菌处理；在所述模块的存储室的底部装有旋转装置可以以一定速度旋转，对生物墨水进行打印前预处理。该模块的优点在于：相较于一般的生物打印机，打印过程中物料的使用和物料存放是两个分离的过程，低温存储模块将打印过程中物料的使用和物料存放融为一体，实现基于打印机现场的快速材料换装，减少准备步骤，提高打印效率。

Description

一种用于生物3D打印机的低温存储模块
技术领域
本发明涉及一种用于生物3D打印机的低温存储模块，具体涉及生物增材制造领域。
背景技术
传统生物3D打印机目前考虑的温度控制环境仅仅限于打印基板平台的温度控制，以及大容量生物墨水容器的生物环境温度控制，这些都属于打印过程中的功能模块，但在实施中，并未考虑将备用的生物墨水材料进行随打印机储存的功能模块设计。而随着生物3D打印机的应用越来越广泛，目前需要在很多非实验室环境进行工作，无配套的储存冰箱等，采用这种功能设计，一方面可以解决这种场景的应用需求，同时可以实现基于打印机现场的快速材料换装。
其中，存放在分离环境中的生物墨水通常并不具有防止沉淀等辅助功能，随3D打印机设计的低温备用墨水储存模块可以同时设计具有一定旋转、翻滚等运动功能的模块，防止生物墨水沉降、分层等，提高生物墨水的均匀稳定，在打印机现有墨水即将使用完毕需更换墨盒前一段时间可以启动该功能，能起到了打印前预先准备的作用，保障打印效果，减少准备步骤，提高打印效率。
发明内容
针对上述情况，本发明提出一种应用于生物3D打印的低温存储模块，能够有效地解决材料的更换、长时间保存等问题，有利于减少打印准备步骤，提高打印效率。
具体来说，本发明采用半导体制冷片组的冷端制冷，并通过风扇将冷空气扩散至低温存储模块的存储室，存储室内有温度传感器；半导体制冷片组热端紧贴散热板，并通过风扇将热量传递到外界；同时所述模块的存储室内还装有紫外线灭菌灯管进行灭菌处理；所述模块的存储室中的旋转装置以适宜速度旋转便于对生物墨水进行打印前的预处理。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
低温存储模块的存储室面向半导体制冷片组的冷端，其中半导体的冷端紧贴制冷风扇，制冷风扇固定在托架右板上，托架右板上布满通风孔，如此制冷风扇便可将半导体制冷片组冷端产生的冷空气传递到存储室内部，以达到降温的目的。
半导体制冷片组的热端面向散热片，散热风扇固定在散热片上，其中散热片和散热风扇位于低温存储模块外部，半导体制冷片组热端的热量会聚集在散热片上，随后随着散热风扇传递到外界环境中。
同时在存储室内装有温度传感器，温度传感器可与生物3D打印机通信并结合PID算法控制温度，可使存储室内的温度较长时间保持在4℃左右。
在存储室内部装有紫外线灭菌灯管，在低温存储模块启动时，紫外线灭菌灯管自动开启，可对存储模块内存储室环境进行灭菌处理，降低墨盒在保存和换装时受污染的几率，维持墨盒内生物材料的生物活性。
低温存储模块的存储室底部装有旋转装置，旋转装置由转盘和平台底座组成。其中转盘分为上下两层，可根据墨盒的实际尺寸、形状、数量在转盘上下两层分别制作定位孔，便于墨盒的定位、安装、固定；同时，转盘与平台底座中的电机主轴相连，能以适宜速度带动墨盒旋转。
旋转装置带动墨盒旋转，可以避免墨盒内生物墨水发生沉降、分层等现象，提高生物墨水的均匀稳定性，可在现有打印机生物墨水即将使用完毕需更换墨盒前一段时间可以启动该功能，能起到了打印前预先准备的作用，保障打印效果，减少准备步骤，提高打印效率。
本发明具有如下有益效果：
通过基于半导体的低温存储模块的温度控制，解决了生物3D打印原料存储困难，原料难以更换的问题，减少了操作人员的工作范围和操作流程，并且内置的紫外线灯管降低了打印材料被污染的可能性，有利于长时间保存。
同时位于存储室底部的旋转装置，以适宜速度带动墨盒旋转，对生物墨水进行预处理，防止生物墨水沉降、分层，影响打印效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，下面描述中的附图仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动力的前提下，还可以根据此附图获得其他的附图。
图1为本发明低温存储模块整体结构示意图；
附图1标记对照表：外壳(1)，上盖(2)，散热片(3)，散热风扇(4)。
图2为旋转装置的结构示意图；
附图2标记对照表：转盘(5)，定位孔(6)，电机主轴(7)，平台基座(8)。
图3为低温存储模块内部存储室的结构示意图；
附图3标记对照表：托架底板(9)，旋转装置(10)，墨盒(11)，紫外线灭菌灯(12)，托架右板(13)，制冷风扇(14)，半导体制冷片组(15)。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方法，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。
如附图1所示，外壳(1)和上盖(2)构成低温存储模块的基本结构，上盖(2)揭开后就是低温模块的存储室，在外壳(1)的侧面还装有散热片(3)以及散热风扇(4)。
如附图2所示，旋转装置由转盘(5)和平台基座(8)组成，其中转盘(5)与平台基座(8)的电机主轴(7)相连，可随着电机主轴(7)以适宜速度旋转。
上述的转盘(5)分为上下两层，可根据实际需求以及墨盒(图3中(11))的尺寸、形状和数量在上下两层分别开定位孔(6)与墨盒形状相适应，便于后期墨盒的定位、安放与固定。
低温存储模块内部存储室的结构示意图如图3所示，在存储室底部装有托架，用于支撑固定其它部件；半导体制冷片组(15)的冷端紧贴制冷风扇(14)，并在接触面涂覆导热硅脂，有利于热量传递，同时制冷风扇(14)固定在托架右板(13)上，托架右板(13)布满通风孔，有利于制冷风扇(14)将半导体制冷片组(15)冷端产生的冷空气扩散到存储室内，以降低存储室内的温度，并通过温度传感器以及打印机控制***调控温度变化以维持存储室内4℃左右温度稳定；半导体制冷片组(15)热端紧贴散热片(3)，在两者的接触面涂覆导热硅脂，散热风扇(4)固定在散热片(3)上，便于散热风扇(4)将热量排出到外界环境中。
如图3所示，在存储室内壁装有紫外线灭菌灯(12)，在低温存储模块启动时，紫外线灭菌灯(12)自动启动，以维持存储室内无菌环境，同时降低在更换墨盒过程中生物墨水受外界污染的污染。
如图2、3所示，在存储室底部的托架底板(9)上固定有旋装装置(10)，可以将墨盒(11)通过定位孔(6)安装、固定在转盘上，通过电机带动转盘以及墨盒以适宜速度旋转，可以防止生物墨水沉降、分层等现象的发生，提高生物墨水的均匀稳定以及打印效率和效果，在打印材料即将使用时，可利用旋转装置对墨盒内的生物墨水进行预处理，可以保障打印效果，减少准备步骤，提高打印效率。
以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于生物3D打印机的低温存储模块，其特征在于低温存储模块的存储室内可长时间维持4℃的保存温度。
2.根据权利要求1所述的低温存储模块，其特征在于：上述模块的存储室面向紧贴半导体制冷片组的制冷风扇，在存储室内设有温度传感器，温度传感器可与生物3D打印机的控制***通信，并且利用温度PID控制算法可稳定维持低温存储模块的4℃的保存温度。
3.根据权利要求1所述的低温存储模块，其特征在于：半导体制冷片组的热端面向上述模块的存储室的外侧，散热片紧贴半导体制冷片组的热端，并且散热风扇紧贴散热片将热量传递到外界环境。
4.根据权利要求1所述的低温存储模块，其特征在于：在存储室内壁装有紫外线灭菌灯管，可在低温模块启动时自动点亮，以实现灭菌的目的。
5.根据权利要求1所述的低温存储模块，其特征在于：在存储室底部装有旋转装置，旋转装置由转盘以及平台基座两部分组成。
6.根虎权利要求5所述的旋转装置，其特征在于：转盘分为上下两层且可按需(墨盒形状和数量)制作周向定位孔，便于放置墨盒；同时转盘与平台基座的上的电机主轴相连可以以一定旋转速度对生物墨水进行打印前预处理。
7.根据权利要求1所述的低温存储模块，其特征在于：在半导体制冷片组的冷端与制冷风扇的接触面以及半导体制冷片组的热端与散热片的接触面都涂覆有导热硅脂，有利于温度的传递。
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