一种基于FDM打印技术的集成化无菌3D打印系统的制作方法

一种基于fdm打印技术的集成化无菌3d打印系统
技术领域
1.本发明涉及3d打印技术领域，特别涉及一种基于fdm打印技术的集成化无菌3d打印系统。


背景技术：

2.目前，3d打印必须在指定的中心点打印(特别是医疗器械需要在三类弃疗器械中心打印)。一般地，3d打印中心需要根据gmp体系进行高标准管理，并且，打印中心往往距离医院较远，可能涉及跨市、跨省。临床上，如果需要3d打印(特别是fdm打印)的产品辅助进行医疗诊断及手术榷商，则经常会遇到异地打印及配送等问题，该过程中往往等待数天，不具时效性，严重影响到病患的诊断。
3.基于此，需要研发一种去中心化的打印设备，实现就近服务及“床边打印”，缩短相应时间。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种基于fdm打印技术的集成化无菌3d打印系统，有效的克服了现有技术的缺陷。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
6.一种基于fdm打印技术的集成化无菌3d打印系统，包括洁净室、fdm打印室和低温等离子灭菌室，上述洁净室前侧设有可打开或关闭的透明的窗口，上述fdm打印室和低温等离子灭菌室分别一体化的安装在上述洁净室的左侧及右侧，且上述洁净室的左侧侧壁及右侧侧壁上分别开设有与上述fdm打印室和低温等离子灭菌室的进料通道及出料通道，上述fdm打印室集成安装有fdm三维打印机模块，上述洁净室的底壁设有下水口，其后侧内侧上设有上水口，上述fdm打印室内设有产品转移装置，上述产品转移装置用于将上述fdm三维打印机模块打印出的产品经上述进料通道转移至上述fdm打印室，上述fdm打印室中设有紫外光灭菌预处理装置，上述洁净室和fdm打印室的内部顶壁上分别设有高效过滤器，且二者的顶壁上分别设有进气口和排气口。
7.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
8.进一步，上述窗口上左右间隔的设有两个操作孔，上述操作孔处均密封连接有伸入上述洁净室内部的操作箱手套。
9.进一步，上述洁净室的前后侧分别设有上述窗口。
10.进一步，上述进料通道及出料通道处分别设有可打开或关闭的闸门。
11.进一步，上述产品转移装置包括机械手和第一物料输送线，上述洁净室和fdm打印室的内部底壁平齐，上述第一物料输送线嵌装在上述fdm打印室内部的底壁右侧，并穿越上述进料通道后延伸至上述洁净室内部的底壁左侧，上述机械手安装在上述fdm打印室的右侧，用于将打印成型后的产品抓取放置在上述第一物料输送线上。
12.进一步，上述洁净室和低温等离子灭菌室的内部底壁平齐，上述洁净室的右侧底
壁上嵌装有第二物料输送线，上述第二物料输送线穿越上述出料通道后延伸至上述低温等离子灭菌室内部的底壁左侧。
13.进一步，上述紫外光灭菌预处理装置为多个安装在上述fdm打印室内壁上的紫外光源。
14.进一步，上述洁净室侧壁上设有用于放置内包装的储物架或储物盒。
15.进一步，上述洁净室内底壁的左右两侧分别设有前后延伸的挡水条，上述上水口和下水口分别位于两个上述挡水条之间。
16.本发明的有益效果是：结构设计合理，有效的将3d打印的gmp体系去中心化，改善传统打印需要定点打印、异地打印的缺陷，使得打印成品的应用更具时效性，可实现就近服务、床边打印。
附图说明
17.图1为本发明的基于fdm打印技术的集成化无菌3d打印系统的结构示意图。
18.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
19.1、洁净室；2、fdm打印室；3、低温等离子灭菌室；4、产品转移装置；5、紫外光灭菌预处理装置；6、储物盒；11、窗口；12、进料通道；13、出料通道；16、操作箱手套；17、闸门；18、第二物料输送线；19、挡水条；21、耗材室；41、机械手；42、第一物料输送线。
具体实施方式
20.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
21.实施例：如图1所示，本实施例的基于fdm打印技术的集成化无菌3d打印系统包括洁净室1、fdm打印室2和低温等离子灭菌室3，上述洁净室1前侧设有可打开或关闭的透明的窗口11，上述fdm打印室2和低温等离子灭菌室3分别一体化的安装在上述洁净室1的左侧及右侧，且上述洁净室1的左侧侧壁及右侧侧壁上分别开设有与上述fdm打印室2和低温等离子灭菌室3的进料通道12及出料通道13，上述fdm打印室2集成安装有fdm三维打印机模块，上述洁净室1的底壁设有下水口，其后侧内侧上设有上水口，上述fdm打印室2内设有产品转移装置4，上述产品转移装置4用于将上述fdm三维打印机模块打印出的产品经上述进料通道12转移至上述fdm打印室2，上述fdm打印室2中设有紫外光灭菌预处理装置5，上述洁净室1和fdm打印室2的内部顶壁上分别设有高效过滤器(图中a指代)，且二者的顶壁上分别设有进气口和排气口。
22.打印过程如下：
23.步骤一、先将内包装放置在低温等离子灭菌室3中进行内包装的灭菌处理(灭菌方式为低温等离子灭菌)；
24.步骤二、通过紫外光灭菌预处理装置5对fdm打印室2进行灭菌预处理，同时，对fdm三维打印机模块涉及的线材进行灭菌处理，灭菌处理后将内包装转移至洁净室1内备用；
25.步骤三、打印，得成品；
26.步骤四、通过产品转移装置4将成品转移至洁净室1内，在百级洁净环境下通过人工对产品去支撑，并清洗；
27.步骤五、通过人工用内包装完成成品的包装；
28.步骤六、将包装后的产品置入低温等离子灭菌室3中，进行灭菌处理；
29.步骤七、处理后将产品取出即可。
30.整个系统严格按照3d打印的gmp体系设计，整个打印中涉及的各个部件集成在一个一体化的设备中，实现去中心化，整个设备能够实现在医院建设，实现“床边打印”，在不降低品质和体系管理要求的前提下能够就近附图，提高时效性，较大幅度的缩短了相应时间。
31.需要特别说明的是：fdm三维打印机属于现有技术，本实施例中，将fdm三维打印机的核心部件集成在fdm打印室2中，也就是说将fdm打印室2作为原fdm三维打印机的外壳，内部再集成高效过滤器，即可实现洁净环境的打印操作。
32.同时，本实施例中，低温等离子灭菌室3内集成有现有的低温等离子灭菌器的相关核心部件，也就是说将低温等离子灭菌室3作为原低温等离子灭菌器的外壳，并在外壳在开设出料通道13，其他灭菌的核心技术均为现有技术。
33.作为一种优选的实施方式，上述窗口11上左右间隔的设有两个操作孔，上述操作孔处均密封连接有伸入上述洁净室1内部的操作箱手套16。
34.上述实施方案中，在窗口11上设置两个操作箱手套16，工人在洁净室1外部将双手伸入操作箱手套16中，对洁净室1内部的打印后的成品进行去支撑及清洗作业，确保内部环境足够洁净。
35.本实施例中，洁净室1采用现有的百级洁净室的核心技术，在洁净室1的内部顶壁上安装匹配型号的高效过滤器，从而在洁净室1内部创造超净空间。
36.本实施例中，窗口11可以设计成与现有的洁净室相似的结构，可以实现上下的移动开合。
37.作为一种上述洁净室1的前后侧分别设有上述窗口11。
38.上述实施方案中，洁净室1前后侧均设置窗口11，可以实现双工位的作业，使得打印成品的去支撑及清洗作业更加高效。
39.作为一种优选的实施方式，上述进料通道12及出料通道13处分别设有可打开或关闭的闸门17。
40.上述实施方案中，闸门17的设计可以根据实际操作需求灵活的打开或关闭进料通道12或出料通道13，具体地，当fdm打印室2在进行紫外光预处理灭菌以及打印过程中，操作进料通道12处的闸门17关闭，当需要转移打印后的成品时，打开进料通道12的闸门17即可，在转移后立即关闭。当需要将内包装在低温等离子灭菌室3内灭菌时，关闭出料通道13的闸门17，灭菌后打开该闸门17完成内包装向洁净室1内的转移，在洁净室1内去支撑及清洗阶段时，关闭进料通道12和出料通道13的闸门17。
41.本实施例中，闸门17均采用电动闸门，闸门17分别安装在洁净室1左右侧内壁上，闸门17通过上下推拉开合即可实现开关。一般地，闸门17可以包括一个竖向固定在洁净室1内壁上的电动推杆和一个竖直滑动安装在洁净室1对应侧内壁上的闸板，电动推杆推动闸板上下移动即可实现开关闸操作。闸门17的控制开关设计在洁净室1内壁上人工能够够得着的位置即可。
42.作为一种优选的实施方式，上述产品转移装置4包括机械手41和第一物料输送线
42，上述洁净室1和fdm打印室2的内部底壁平齐，上述第一物料输送线42嵌装在上述fdm打印室2内部的底壁右侧，并穿越上述进料通道12后延伸至上述洁净室1内部的底壁左侧，上述机械手41安装在上述fdm打印室2的右侧，用于将打印成型后的产品抓取放置在上述第一物料输送线42上。
43.上述实施方案中，产品转移装置4通过机械手41和第一物料输送线42(带式输送机)的配合，实现成品的空间转移，具体地，打印成型后，机械手41抓取成品放置在第一物料输送线42一端(位于fdm打印室2内的一端)，然后，进料通道12处的闸门17开启，第一物料输送线42向洁净室1内输送，当产品穿越进料通道12后，闸门17关闭，第一物料输送线42停止，人工将产品取下并放置在洁净室1内部底壁上处理的区域，然后进行人工去支撑以及清洗即可，整个结构设计非常合理，能够实现打印成品的良好转移。
44.本实施例中，在上水口处可以安装冲洗水管或是高压喷雾枪等等冲洗器，在下水口处通过管线连接一个水泵，该水泵放置在清洗水源中。
45.作为一种优选的实施方式，上述洁净室1和低温等离子灭菌室3的内部底壁平齐，上述洁净室1的右侧底壁上嵌装有第二物料输送线18，上述第二物料输送线18穿越上述出料通道13后延伸至上述低温等离子灭菌室3内部的底壁左侧。
46.上述实施方案中，成品在洁净室1中处理并包装后，通过第二物料输送线18转移至低温等离子灭菌室3中，具体地，成品完成处理包装后，放置在第二物料输送线18一端(位于洁净室1内的一端)，然后开启出料通道13的闸门17，第二物料输送线18将包装后的产品穿过出料通道13送入低温等离子灭菌室3中，之后关闭该闸门17，进行低温等离子灭菌处理即可。需要注意的是：内包装在低温等离子灭菌室3中灭菌后也可以通过第二物料输送线18反向输送进入洁净室1中。整个设计方便包装产品的转移，操作更佳方便、快捷。
47.作为一种优选的实施方式，上述紫外光灭菌预处理装置5为多个安装在上述fdm打印室2内壁上的紫外光源。
48.上述实施方案中，在fdm打印室2内壁上任何适合照射打印产品及线材的位置均可以安装紫外光，通过紫外光光照进行预处理灭菌。
49.作为一种优选的实施方式，上述洁净室1侧壁上设有用于放置内包装的储物盒6。
50.上述实施方案中，在内包装完成灭菌后，进入洁净室1后，人工将内包装拿取放置在储物盒6中备用即可，方便内包装的收纳存放。
51.作为一种优选的实施方式，上述洁净室1内底壁的左右两侧分别设有前后延伸的挡水条19，上述上水口和下水口分别位于两个上述挡水条19之间。
52.上述实施方案中，挡水条19的设计使得冲洗区域限制在两个挡水条19之间，避免液体流淌至洁净室1左右侧通过进料通道12和出料通道13渗入fdm打印室2和低温等离子灭菌室3。
53.本实施例中，在上述fdm打印室2的下端设有用于存放打印线材的耗材室21，上述耗材室21中安装有上述紫外光灭菌预处理装置5，通过对打印的线材进行紫外光照射灭菌，实现材料的灭菌预处理。其中，fdm打印室2的底壁上设有供线材穿过的通孔，线材经该通孔向上输送进入fdm打印室2中的fdm三维打印机模块。
54.当然，考虑到现代化高效操作，可以在洁净室1中也设计可以实现抓取成品去支撑及包装的机械手，实现智能化、自动化的生产。
55.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
56.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
57.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
58.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
59.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
60.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种基于fdm打印技术的集成化无菌3d打印系统，其特征在于：包括洁净室(1)、fdm打印室(2)和低温等离子灭菌室(3)，所述洁净室(1)前侧设有可打开或关闭的透明的窗口(11)，所述fdm打印室(2)和低温等离子灭菌室(3)分别一体化的安装在所述洁净室(1)的左侧及右侧，且所述洁净室(1)的左侧侧壁及右侧侧壁上分别开设有与所述fdm打印室(2)和低温等离子灭菌室(3)的进料通道(12)及出料通道(13)，所述fdm打印室(2)集成安装有fdm三维打印机模块，所述洁净室(1)的底壁设有下水口，其后侧内侧上设有上水口，所述fdm打印室(2)内设有产品转移装置(4)，所述产品转移装置(4)用于将所述fdm三维打印机模块打印出的产品经所述进料通道(12)转移至所述fdm打印室(2)，所述fdm打印室(2)中设有紫外光灭菌预处理装置(5)，所述洁净室(1)和fdm打印室(2)的内部顶壁上分别设有高效过滤器，且二者的顶壁上分别设有进气口和排气口。2.根据权利要求1所述的一种基于fdm打印技术的集成化无菌3d打印系统，其特征在于：所述窗口(11)上左右间隔的设有两个操作孔，所述操作孔处均密封连接有伸入所述洁净室(1)内部的操作箱手套(16)。3.根据权利要求2所述的一种基于fdm打印技术的集成化无菌3d打印系统，其特征在于：所述洁净室(1)的前后侧分别设有所述窗口(11)。4.根据权利要求1所述的一种基于fdm打印技术的集成化无菌3d打印系统，其特征在于：所述进料通道(12)及出料通道(13)处分别设有可打开或关闭的闸门(17)。5.根据权利要求4所述的一种基于fdm打印技术的集成化无菌3d打印系统，其特征在于：所述产品转移装置(4)包括机械手(41)和第一物料输送线(42)，所述洁净室(1)和fdm打印室(2)的内部底壁平齐，所述第一物料输送线(42)嵌装在所述fdm打印室(2)内部的底壁右侧，并穿越所述进料通道(12)后延伸至所述洁净室(1)内部的底壁左侧，所述机械手(41)安装在所述fdm打印室(2)的右侧，用于将打印成型后的产品抓取放置在所述第一物料输送线(42)上。6.根据权利要求5所述的一种基于fdm打印技术的集成化无菌3d打印系统，其特征在于：所述洁净室(1)和低温等离子灭菌室(3)的内部底壁平齐，所述洁净室(1)的右侧底壁上嵌装有第二物料输送线(18)，所述第二物料输送线(18)穿越所述出料通道(13)后延伸至所述低温等离子灭菌室(3)内部的底壁左侧。7.根据权利要求1所述的一种基于fdm打印技术的集成化无菌3d打印系统，其特征在于：所述紫外光灭菌预处理装置(5)为多个安装在所述fdm打印室(2)内壁上的紫外光源。8.根据权利要求1至7任一项所述的一种基于fdm打印技术的集成化无菌3d打印系统，其特征在于：所述洁净室(1)侧壁上设有用于放置内包装的储物盒(6)。9.根据权利要求1至7任一项所述的一种基于fdm打印技术的集成化无菌3d打印系统，其特征在于：所述洁净室(1)内底壁的左右两侧分别设有前后延伸的挡水条(19)，所述上水口和下水口分别位于两个所述挡水条(19)之间。10.根据权利要求1至7任一项所述的一种基于fdm打印技术的集成化无菌3d打印系统，其特征在于：所述fdm打印室(2)的下端设有用于存放打印线材的耗材室(21)，所述耗材室(21)中安装有所述紫外光灭菌预处理装置(5)。

技术总结
本发明涉及基于FDM打印技术的集成化无菌3D打印系统，包括洁净室、FDM打印室和低温等离子灭菌室，洁净室前侧设有可打开或关闭的透明的窗口，FDM打印室和低温等离子灭菌室分别一体化的安装在洁净室的左侧及右侧，且洁净室的左侧侧壁及右侧侧壁上分别开设有与FDM打印室和低温等离子灭菌室的进料通道及出料通道，FDM打印室内设有产品转移装置，产品转移装置用于将FDM三维打印机模块打印出的产品经进料通道转移至FDM打印室，FDM打印室中设有紫外光灭菌预处理装置，洁净室和FDM打印室的内部顶壁上分别设有高效过滤器，且二者的顶壁上分别设有进气口和排气口。优点：有效的将3D打印的GMP体系去中心化，改善传统打印需要定点打印、异地打印的缺陷。异地打印的缺陷。异地打印的缺陷。


技术研发人员：刘利兵
受保护的技术使用者：武汉真彩智造科技有限公司
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/7/20