阅读说明：本技术 一种三维多孔结构制造方法 (Three-dimensional porous structure manufacturing method ) 是由 邵惠锋 贺永 傅建中 龚友平 刘海强 陈慧鹏 李文欣 陈国金 于 2019-11-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种三维多孔结构的制造方法,涉及生物制造领域。本发明包括：通过获得第一材料；获得第二材料,所述第二材料为溶剂；将所述第一材料与所述第二材料均匀混合,制成生物墨水；根据材料最后的结构设计初始结构的模型,并把模型导入到生物3D打印机中；将所述生物墨水加入到生物3D打印机中进行打印,得到第一三维结构；清洗所述第一三维结构,按照设计的方法对第一三维结构进行后处理,得到第二三维结构；将所述第二三维结构在高温炉中高温煅烧,冷却后得到第三三维结构,即三维多孔结构。本发明可实现高精度,小孔径的三维复杂多孔结构的制造。(The invention discloses a method for manufacturing a three-dimensional porous structure, and relates to the field of biological manufacturing. The invention comprises the following steps: by obtaining a first material; obtaining a second material, wherein the second material is a solvent; uniformly mixing the first material and the second material to prepare biological ink; designing a model of an initial structure according to the final structure of the material, and introducing the model into a biological 3D printer; adding the biological ink into a biological 3D printer for printing to obtain a first three-dimensional structure; cleaning the first three-dimensional structure, and carrying out post-treatment on the first three-dimensional structure according to a design method to obtain a second three-dimensional structure; and calcining the second three-dimensional structure at high temperature in a high-temperature furnace, and cooling to obtain a third three-dimensional structure, namely a three-dimensional porous structure. The invention can realize the manufacture of three-dimensional complex porous structure with high precision and small aperture.)

一种三维多孔结构制造方法

技术领域

本发明涉及生物制造领域，尤其是涉及一种三维多孔结构制造方法。

背景技术

传统的三维多孔结构制造方法有气体发泡法，粒子沥滤法，造孔剂法，泡沫浸渍法，相分离法等等，虽然这些方法都能够制造三维多孔结构，但是这些方法都存在一些问题，比如难以控制三维多孔结构的孔径和孔隙率，而且结构内部的孔不是完全贯通的，结构尺寸受限，孔的形状单一等等。

三维打印技术是利用三维CAD的数据，在分层成二维切片数据后，通过计算机控制设备逐层制造，将一层层的材料堆积成三维实体，可以实现对结构内部的孔道结构，孔径大小，孔隙率等的精确控制。其中，光固化成型技术常被用来制造三维多孔结构，但是存在一些问题，比如孔径比较小时，孔径内多余的未固化的材料很难去除，导致结构内部孔道不贯通，无法制造微小尺寸孔径的三维多孔结构，如果要制造复杂的三维多孔结构，需要提前设计相应的三维结构模型，但模型设计复杂，费时费力。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种三维多孔结构的制造方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种三维多孔结构制造方法包括：

获得第一材料。

获得第二材料，所述第二材料为溶剂。

将所述第一材料与所述第二材料均匀混合，混合质量比为0.5~2，制成生物墨水。

根据材料最后的结构设计初始结构的模型，并把模型导入到生物3D打印机中。

将所述生物墨水加入到生物3D打印机中进行打印，得到第一三维结构。

清洗所述第一三维结构，按照设计对第一三维结构进行后处理，得到第二三维结构。

将所述第二三维结构在高温炉中高温煅烧，冷却后得到第三三维结构，即最终的三维多孔结构。

优选的，所述第一材料是陶瓷材料成形前的材料，即没有经过高温煅烧，其可以通过化学沉淀法，经化学反应，陈化，过滤，烘干，球磨得到。

进一步的，所述材料可以是硅酸盐，磷酸盐，钙镁硅酸盐等中的一种或者几种。

优选的，所述第二材料是由液体，光引发剂等组成的光敏树脂材料。

优选的，所述后处理工序包括变形和定形，所述变形可以是弯曲，扭转，拉伸，压缩等中的一个或者组合形式，所述定形可以是再次光照固化，所述后处理工序也可以不进行。

当所述后处理工序不进行时，调节生物3D打印机打印过程中的曝光时间，得到定形的第一三维结构，清洗后直接在高温炉中高温煅烧。

当需要进行后处理工序时，减少生物3D打印机打印过程中的曝光时间，得到能够维持一定形状结构的第一三维结构，通过变形工序后，再次进行光照固化，实现三维结构的完全定形，得到第二三维结构。

进一步的，所述的变形组合形式分先后，不同顺序决定了最后得到的三维多孔结构是不一样的，也可以同时进行。

优选的，所述的煅烧温度为900^oC-1200^oC，升温速度为1-2 ^oC/min，保温时间1-6小时。

优选的，所述第三三维结构内部的孔相互贯通，所述孔的孔径尺寸为0.001-3mm。

更进一步的，本发明通过改变设计的模型，就能直接改变三维多孔结构的尺寸和内部的孔径，形状等，实现任意尺寸，形状的三维多孔结构的快速低成本制造。通过后处理工序，能够改变三维多孔结构的形状，制造形状复杂的三维多孔结构。通过第一材料，第二三维结构经过高温煅烧后的二次累加收缩特性，可以在初始孔径尺寸大的前提下，制造高精度、内部孔道完全贯通的孔径尺寸很小的三维多孔结构。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

一、本发明的三维多孔结构制造方法，通过二次累加收缩，可以制造高精度、内部孔道完全贯通的孔径尺寸在微米级的三维多孔结构，克服了现有技术孔径尺寸无法很小的难题。

二、本发明的三维多孔结构制造方法操作方便，制造成本低，通过后处理工序的设计，可以很容易制造形状复杂的三维多孔结构，避免了现有技术难以制造复杂结构，需要耗费很多时间设计复杂结构的难题。

附图说明

图1是本发明的三维多孔结构的制造方法流程示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本发明一种三维多孔结构制造方法包括：

获得第一材料。

获得第二材料，所述第二材料为溶剂。

将所述第一材料与所述第二材料均匀混合，制成生物墨水。

根据材料最后的结构设计初始结构的模型，并把模型导入到生物3D打印机中。

将所述生物墨水加入到生物3D打印机中进行打印，得到第一三维结构。

清洗所述第一三维结构，按照设计的方法对第一三维结构进行后处理，得到第二三维结构。

将所述第二三维结构在高温炉中高温煅烧，冷却后得到第三三维结构。

优选的，所述第一材料是陶瓷材料成形前的材料，即没有经过高温煅烧，其可以通过化学沉淀法，经化学反应，陈化，过滤，烘干，球磨得到。

进一步的，所述材料可以是硅酸盐，磷酸盐，钙镁硅酸盐等中的一种或者几种。

优选的，所述第二材料是由液体，光引发剂等组成的光敏树脂材料。

优选的，所述第一材料和所述第二材料的质量比为0.5~2。

优选的，所述后处理工序包括变形和定形，所述变形可以是弯曲，扭转，拉伸，压缩等中的一个或者组合形式，所述定形可以是再次光照固化，所述后处理工序也可以不进行。当所述后处理工序不进行时，调节生物3D打印机打印过程中的曝光时间，得到定形的第一三维结构，清洗后直接在高温炉中高温煅烧。当需要进行后处理工序时，减少生物3D打印机打印过程中的曝光时间，得到能够维持一定形状结构的第一三维结构，通过变形工序后，再次进行光照固化，实现三维结构的完全定形，得到第二三维结构。

进一步的，所述的变形组合形式分先后，不同顺序决定了最后得到的三维多孔结构是不一样的，也可以同时进行。

优选的，所述的煅烧温度为900^oC-1200^oC，升温速度为1-2 ^oC/min，保温时间1-6小时。

优选的，所述第三三维结构内部的孔相互贯通，所述孔的孔径尺寸为0.001-3mm。

更进一步的，本发明通过改变设计的模型，就能直接改变三维多孔结构的尺寸和内部的孔径，形状等，实现任意尺寸，形状的三维多孔结构的快速低成本制造。通过后处理工序，能够改变三维多孔结构的形状，制造形状复杂的三维多孔结构。通过第一材料，第二三维结构经过高温煅烧后的二次累加收缩特性，可以在初始孔径尺寸大的前提下，制造高精度、内部孔道完全贯通的孔径尺寸很小的三维多孔结构。

实施例1

通过化学沉淀法，按照设计的比例将含有钙离子的溶液滴到含有硅酸根离子的溶液中，滴完后陈化12小时，得到含有沉淀物的溶液，过滤上述含有沉淀物的溶液，然后烘干，把干燥后的沉淀物球磨4~6小时得到第一材料。

自己配置或者购买光照后能够固化的光敏树脂溶液，即获得第二材料。

将上述第一材料与上述第二材料按质量百分比1:1均匀混合，制成生物墨水。

根据材料最后的结构，通过材料烧结前后的收缩率设计初始结构的模型，并把模型转换成生物3D打印机能够识别的STL文件格式，然后导入到生物3D打印机中。

将上述生物墨水加入到生物3D打印机中，设置打印层高，曝光时间，由于本次实施例不进行后处理工序，所以按照能够完全固化的曝光时间进行参数设置，然后进行打印，打印机按照设计的参数一层一层的固化生物墨水，得到第一三维结构。

清洗上述第一三维结构，去除第一三维结构表面和孔内部没有固化的生物墨水，然后在60^oC的烘箱内烘12小时，烘干后得到第二三维结构。

将上述第二三维结构放到高温炉中，在1100^oC高温煅烧4小时，升温速度为1^oC/min，冷却后得到第三三维结构，即三维多孔结构。

实施例2

通过化学沉淀法，按照设计的比例将含有钙离子的溶液滴到含有磷酸根离子的溶液中，滴完后陈化12小时，得到含有沉淀物的溶液，过滤上述含有沉淀物的溶液，然后烘干，把干燥后的沉淀物球磨4~6小时得到第一材料。

自己配置或者购买光照后能够固化的光敏树脂溶液，即获得第二材料。

将上述第一材料与上述第二材料按质量百分比1.1:1均匀混合，制成生物墨水。

根据材料最后的结构，通过材料烧结前后的收缩率设计初始结构的模型，并把模型转换成生物3D打印机能够识别的STL文件格式，然后导入到生物3D打印机中。

将上述生物墨水加入到生物3D打印机中，设置打印层高，曝光时间，由于本次实施例将进行后处理工序，所以缩短曝光时间，然后进行打印，打印机按照设计的参数一层一层的固化生物墨水，得到第一三维结构。

清洗上述第一三维结构，去除第一三维结构表面和孔内部没有固化的生物墨水，然后烘干，拉伸第一三维结构到设定的位置，然后将其扭转30度 ，再次用光照固化定形，得到第二三维结构。

将上述第二三维结构放到高温炉中，在1150^oC高温煅烧3小时，升温速度为1^oC/min，冷却后得到第三三维结构，即三维多孔结构。