挤出式生物3D打印机机械系统设计及试验研究
发布时间：2021-09-19 09:45
生物3D打印随着打印对象的复杂化,正朝着多材料复合打印方向、材料可打印性更优方向以及细胞存活率更高方向发展。本文主要研究了基于挤出式生物3D打印机机械系统设计的流道剪切应力分布计算与方案优选、多材料打印喷头的研发及改进,并探究了以动力粘度为核心的明胶水溶液可打印性变化规律。建立流道管路中的剪切应力计算模型。在打印头设计过程中的的流道管路仿真计算中,研究并对比了不同流道形状下打印同种材料时,剪切应力分布。给出了适用不同打印材料、不同形状流道的剪切应力计算的参数化模型。确定在定尺寸条件下较优的流道管路,指导打印喷头设计。并设计打印材料流动试验,简化并透明化挤出打印过程,利用分界面的方法研究打印材料流动特性以验证仿真计算正确性。研发连续共点打印的多材料打印机。针对生物3D打印的发展需求,开发一种基于挤出式生物3D打印技术的多材料连续共点打印工艺和装置。装置机械系统部分主要包括打印平台以及挤出式打印喷头。本设计完成3D打印平台的方案设计、仿真计算、结构设计并最终装配实物,通过试验研究实现快速连续共点打印,并基于此打印方案改进设备以减弱材料之间侵入程度。除上述验证及测试性试验,利用试验装置,进行...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
生物打印方式工作原理的介绍如图1-1所示，此工作原理简图中从左至右分别为激光生物打印、喷墨
发一种气动挤出式多材料打印机，并基物 3D 打印的研究现状的发展是建立在打印机的基础之上，技。ov 最先提出了生物制造（biofabrication提出直接将细胞作为生物打印材料，在打细胞与生物材料[16]。生物制造技术使程领域具有开创性的意义。自此，细胞2010 年韩国 Ahn 团队[18]采用挤出式 3D包括三轴运动系统、温控平台和打印喷冻干交联，获得具有微孔结构的支架。维细胞和角质形成细胞，经培养得到的如图 1-2 所示。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文随着生物打印技术的不断发展，国际上生物打印机进入商业化进程 Organovo 公司是 3D 细胞打印领域领军企业[22]，其在 2010 年 6 月报道了该公司研制的首台 3D 生物打印机，提出了“按需打印”患人体活器官的机器的概念。Organovo 公司第一款商用 3D 生物打印—exVive3D 是在 2014 年 11 月正式推出，成功打印出肺脏、动静心肌组织等组织器官，exVive3D 打印机及其产品如图 1-3 所示。并打印了一个肝脏，其具备生命机能及解毒和排毒等部分功能。不过肝脏只有 40 天左右的生命周期。目前，exVive3D 生物打印机已经给药企，用于毒理学和其他临床药物测试。2015 年 4 月，该公司与产公司默克和欧莱雅达成合作协议[23]，利用 Organovo 的 3D 打印技皮肤和其他细胞。
【参考文献】：
期刊论文
[1]液压金刚石飞切机床整机模态分析[J]. 江雯雯,芮筱亭,王国平,商兴莲. 组合机床与自动化加工技术. 2018(11)
[2]当归补血汤在流体剪切应力环境中对内皮细胞功能的影响[J]. 秦臻,张彦燕,韦正新,黄水清. 北京中医药大学学报. 2018(08)
[3]生物打印技术在组织与器官修复中的应用进展[J]. 吴明明,林子锋,程德林,潘浩波,阮长顺. 集成技术. 2018(01)
[4]3D生物打印在再生医学中的应用及展望[J]. 叶青,王文军,鱼泳,程红阳. 医疗卫生装备. 2016(10)
[5]脂联素对流体切应力下骨髓间充质干细胞损伤的保护作用观察[J]. 刘崇霞,赵琳,谭延振,张正斌,孙阳,王晓明. 解放军医学杂志. 2016(10)
[6]3D打印技术、应用及发展趋势[J]. 陈梦仪. 工业技术创新. 2016(03)
[7]欧莱雅将联手生物打印公司批量生产人造皮肤[J]. 中国战略新兴产业. 2015(17)
[8]3D生物打印技术与器官移植[J]. 郭鹏,林慧宁,姜光瑶,吴江,庄辉辉,朱晓明. 四川解剖学杂志. 2015(02)
[9]生物三维打印的研究进展[J]. 顾奇,郝捷,陆阳杰,王柳,GordonG.Wallace,周琪. 中国科学:生命科学. 2015(05)
[10]3D打印精度影响因素及翘曲分析[J]. 李金华,张建李,姚芳萍,苏智超. 制造业自动化. 2014(21)
博士论文
[1]流道网络的生物3D打印及其在跨尺度血管制造中的应用[D]. 高庆.浙江大学 2017
[2]挤压式生物3D打印机初建与仿生细胞分布组织工程软骨体外初步验证[D]. 任翔.第三军医大学 2016
硕士论文
[1]气动式金属微滴按需喷射过程数值模拟与实验研究[D]. 朱兴晨.哈尔滨工业大学 2017
[2]丙酮酸钠对红细胞氧化损伤的保护作用及其机制研究[D]. 黄雅.中国人民解放军军事医学科学院 2015
[3]单独剪切制备过氧化氢酶纳米粒的表征及过程模拟研究[D]. 黄箫喃.天津大学 2015
[4]3D打印按需滴化微喷射关键技术[D]. 郑振粮.哈尔滨工业大学 2015
[5]全局修正的三维随机时滞Navier-Stokes方程的渐近动力学研究[D]. 左晓东.山东大学 2012
本文编号：3401381
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
生物打印方式工作原理的介绍如图1-1所示，此工作原理简图中从左至右分别为激光生物打印、喷墨
发一种气动挤出式多材料打印机，并基物 3D 打印的研究现状的发展是建立在打印机的基础之上，技。ov 最先提出了生物制造（biofabrication提出直接将细胞作为生物打印材料，在打细胞与生物材料[16]。生物制造技术使程领域具有开创性的意义。自此，细胞2010 年韩国 Ahn 团队[18]采用挤出式 3D包括三轴运动系统、温控平台和打印喷冻干交联，获得具有微孔结构的支架。维细胞和角质形成细胞，经培养得到的如图 1-2 所示。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文随着生物打印技术的不断发展，国际上生物打印机进入商业化进程 Organovo 公司是 3D 细胞打印领域领军企业[22]，其在 2010 年 6 月报道了该公司研制的首台 3D 生物打印机，提出了“按需打印”患人体活器官的机器的概念。Organovo 公司第一款商用 3D 生物打印—exVive3D 是在 2014 年 11 月正式推出，成功打印出肺脏、动静心肌组织等组织器官，exVive3D 打印机及其产品如图 1-3 所示。并打印了一个肝脏，其具备生命机能及解毒和排毒等部分功能。不过肝脏只有 40 天左右的生命周期。目前，exVive3D 生物打印机已经给药企，用于毒理学和其他临床药物测试。2015 年 4 月，该公司与产公司默克和欧莱雅达成合作协议[23]，利用 Organovo 的 3D 打印技皮肤和其他细胞。
【参考文献】：
期刊论文
[1]液压金刚石飞切机床整机模态分析[J]. 江雯雯,芮筱亭,王国平,商兴莲. 组合机床与自动化加工技术. 2018(11)
[2]当归补血汤在流体剪切应力环境中对内皮细胞功能的影响[J]. 秦臻,张彦燕,韦正新,黄水清. 北京中医药大学学报. 2018(08)
[3]生物打印技术在组织与器官修复中的应用进展[J]. 吴明明,林子锋,程德林,潘浩波,阮长顺. 集成技术. 2018(01)
[4]3D生物打印在再生医学中的应用及展望[J]. 叶青,王文军,鱼泳,程红阳. 医疗卫生装备. 2016(10)
[5]脂联素对流体切应力下骨髓间充质干细胞损伤的保护作用观察[J]. 刘崇霞,赵琳,谭延振,张正斌,孙阳,王晓明. 解放军医学杂志. 2016(10)
[6]3D打印技术、应用及发展趋势[J]. 陈梦仪. 工业技术创新. 2016(03)
[7]欧莱雅将联手生物打印公司批量生产人造皮肤[J]. 中国战略新兴产业. 2015(17)
[8]3D生物打印技术与器官移植[J]. 郭鹏,林慧宁,姜光瑶,吴江,庄辉辉,朱晓明. 四川解剖学杂志. 2015(02)
[9]生物三维打印的研究进展[J]. 顾奇,郝捷,陆阳杰,王柳,GordonG.Wallace,周琪. 中国科学:生命科学. 2015(05)
[10]3D打印精度影响因素及翘曲分析[J]. 李金华,张建李,姚芳萍,苏智超. 制造业自动化. 2014(21)
博士论文
[1]流道网络的生物3D打印及其在跨尺度血管制造中的应用[D]. 高庆.浙江大学 2017
[2]挤压式生物3D打印机初建与仿生细胞分布组织工程软骨体外初步验证[D]. 任翔.第三军医大学 2016
硕士论文
[1]气动式金属微滴按需喷射过程数值模拟与实验研究[D]. 朱兴晨.哈尔滨工业大学 2017
[2]丙酮酸钠对红细胞氧化损伤的保护作用及其机制研究[D]. 黄雅.中国人民解放军军事医学科学院 2015
[3]单独剪切制备过氧化氢酶纳米粒的表征及过程模拟研究[D]. 黄箫喃.天津大学 2015
[4]3D打印按需滴化微喷射关键技术[D]. 郑振粮.哈尔滨工业大学 2015
[5]全局修正的三维随机时滞Navier-Stokes方程的渐近动力学研究[D]. 左晓东.山东大学 2012
本文编号：3401381
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