СИСТЕМА И СПОСОБ АДДИТИВНОГО ПРОИЗВОДСТВА ТРЕХМЕРНЫХ СТРУКТУР

1. Система для аддитивного производства трехмерных структур, включающая:
- как минимум одну печатающую головку для приема и распределения материалов, материалы включают как минимум один первый и один второй материал, а печатающая головка включает:
- отверстие для подачи материалов;
- микроструйные каналы, включающие один или несколько первых каналов для приема и направления подачи первого материала, а также один или несколько вторых каналов для приема и направления подачи второго материала, соответственно, вторые каналы пересекаются и соединяются с первыми каналами в первой точке пересечения, формируя канал подачи, ведущий к отверстию; а также
- струйные переключатели, каждый из которых установлен на одном из микроструйных каналов в печатающей головке и сконфигурирован таким образом, чтобы обеспечить или прекратить протекание жидкости по микроструйным каналам печатающей головки при приведении его в действие;
- приемную поверхность для приема первого слоя материалов, подаваемых из отверстия;
- механизм позиционирования для позиционирования отверстия печатающей головки в трехмерном пространстве, механизм позиционирования функционально связан с печатающей головкой; а также
- устройство подачи для распределения материала, поступающего из отверстия в печатающей головке.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что как минимум один первый материал содержит проточную жидкость, а как минимум один второй материал - гидрогель.
3. Система по п. 1, дополнительно включающая программируемый управляющий процессор для управления механизмом позиционирования, а также подачей материалов из печатающей головки на приемную поверхность.
4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что один или несколько первых каналов включают как минимум два канала, и они сконфигурированы таким образом, чтобы обеспечить их подсоединение к соответствующим вторым каналам в первой точке пересечения.
5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что как минимум один первый материал содержит средство образования межмолекулярной связи для затвердевания как минимум одного второго материала при смешивании в точке пересечения и/или канале подачи.
6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что диаметр любого второго канала меньше диаметра любого из первых каналов, а также канала подачи, таким образом, в канале подачи, вокруг как минимум одного второго материала потоком, поступающим от первых каналов, формируется коаксиальная оболочка.
7. Система по п. 1, отличающаяся тем, что как минимум один второй материал содержит жизнедеятельные клетки.
8. Система по п. 1, дополнительно включающая приспособление для отвода жидкости для удаления излишков первого материала, поданного из печатающей головки.
9. Система по п. 8, отличающаяся тем, что приемная поверхность включает пористую мембрану с порами достаточного размера для прохождения через них излишков первого материала.
10. Система по п. 9, отличающаяся тем, что приспособление для отвода жидкости включает абсорбирующий материал или отсасывающее устройство для удаления излишков первого материала с приемной поверхности.
11. Система по п. 10, отличающаяся тем, что абсорбирующий материал или отсасывающее устройство устанавливается под пористой мембраной.
12. Система по п. 10, отличающаяся тем, что отсасывающее устройство устанавливается над приемной поверхностью.
13. Система по п. 12, отличающаяся тем, что отсасывание осуществляется посредством одного или нескольких вакуумных каналов, предусмотренных на печатающей головке, один или несколько вакуумных каналов имеют отверстия, расположенные рядом с отверстиями печатающей головки.
14. Система по п. 1, дополнительно включающая емкости для материалов, имеющие жидкостное сообщение с микроструйными каналами в печатающей головке.
15. Система по п. 14, отличающаяся тем, что печатающая головка дополнительно включает как минимум два входа для приема материалов из емкостей, каждый вход имеет гидравлическое соединение с соответствующими микроструйными каналами и емкостями.
16. Система по п. 1, отличающаяся тем, что устройство подачи включает блок управления давлением.
17. Система по п. 1, отличающаяся тем, что струйные переключатели оснащены клапанами.
18. Система по п. 1, отличающаяся тем, что печатающая головка дополнительно включает пустотелую рабочую часть, способную выдвигаться из отверстия до приемной поверхности.
19. Система по п. 1, отличающаяся тем, что печатающая головка включает два вторых канала, каждый из которых предназначен для подачи соответствующих вторых материалов, эти два вторых канала пересекаются и соединяются во второй точке пересечения, формируя третий канал, ведущий к первой точке пересечения.
20. Система для аддитивного производства трехмерных структур, включающая:
- как минимум одну печатающую головку для приема и распределения материалов, материалы включают первый и второй материал, печатающая головка включает:
- отверстие для подачи материалов;
- микроструйные каналы для приема и направления материалов к отверстию; а также
- струйные переключатели, каждый из которых устанавливается на один из микроструйных каналов в печатающей головке и конфигурируется таким образом, чтобы обеспечить или прекратить протекание жидкости по микроструйным каналам печатающей головки при приведении его в действие;
- приемную поверхность для приема материалов, подаваемых из отверстия;
- приспособление для отвода жидкости для удаления излишков первого материала, поданного из отверстия;
- механизм позиционирования для позиционирования отверстия печатающей головки в трехмерном пространстве, механизм позиционирования функционально связан с печатающей головкой; а также
- устройство подачи для распределения материала, поступающего из отверстия в печатающей головке.
21. Система по п. 20, отличающаяся тем, что первый материал содержит проточную жидкость, а второй материал - гидрогель.
22. Система по п. 20, отличающаяся тем, что приспособление для отвода жидкости включает отсасывающее устройство для удаления излишков первого материала с приемной поверхности либо через нее, и/или из второго материала, поданного на приемную поверхность.
23. Система по п. 22, отличающаяся тем, что приемная поверхность включает пористую мембрану с порами достаточного размера для прохождения через них излишков первого материала.
24. Система по п. 23, отличающаяся тем, что отсасывающее устройство устанавливается под пористой мембраной.
25. Система по п. 22, отличающаяся тем, что отсасывающее устройство устанавливается над приемной поверхностью.
26. Система по п. 25, отличающаяся тем, что отсасывание осуществляется посредством одного или нескольких вакуумных каналов, предусмотренных на печатающей головке, один или несколько вакуумных каналов имеют отверстия, расположенные рядом с отверстиями печатающей головки.
27. Система по п. 20, отличающаяся тем, что приспособление для отвода жидкости включает абсорбирующий материал для удаления излишков первого материала с приемной поверхности.
28. Система по п. 23, дополнительно включающая программируемый управляющий процессор для управления механизмом позиционирования, а также подачей материалов из печатающей головки на приемную поверхность.
29. Система по п. 23, отличающаяся тем, что печатающая головка дополнительно включает пустотелую рабочую часть, способную выдвигаться из отверстия до приемной поверхности.
30. Система по п. 23, отличающаяся тем, что печатающая головка включает один или несколько первых каналов для приема и направления подачи первого материала, а также одного или несколько вторых каналов для приема и направления подачи второго материала соответственно, вторые каналы пересекаются и соединяются с первыми каналами в первой точке пересечения, формируя канал подачи, ведущий к отверстию.
31. Система по п. 30, отличающаяся тем, что печатающая головка включает два вторых канала, каждый из которых предназначен для подачи соответствующих вторых материалов, эти два вторых канала пересекаются и соединяются во второй точке пересечения, формируя третий канал, ведущий к первой точке пересечения.
32. Способ печати трехмерной (3D) структуры, включающий:
- обеспечение наличия 3D-принтера, включающего:
- как минимум одну печатающую головку с отверстием для подачи материалов;
- приемную поверхность для приема первого слоя материалов, подаваемых из отверстия на печатающей головке; а также
- механизм позиционирования для позиционирования отверстия печатающей головки в трехмерном пространстве, механизм позиционирования функционально связан с печатающей головкой;
- подаваемые материалы, содержащие проточную жидкость, а также один или несколько гидрогелей;
- программирование принтера на печать необходимой 3D-структуры;
- подача материалов из отверстия на печатающей головке, отличающаяся тем, что проточная жидкость и гидрогель подаются в соосном порядке, а также тем, что проточная жидкость покрывает гидрогель;
- наложение первого слоя подаваемого материала на приемную поверхность;
- повторение процесса наложения подаваемого материала на первый и каждый последующий слой, таким образом, накладывая слой за слоем в геометрическом порядке согласно необходимой 3D-структуре, а также
- удаление излишков проточной жидкости, поданной из отверстия на печатающей головке за один или несколько раз в течение стадий наложения или в промежутках между ними.
33. Способ по п. 32, отличающийся тем, что проточная жидкость содержит средство образования межмолекулярной связи, при контакте с которым происходит структуризация и отвердевание гидрогеля, в результате данного контакта создаются волокна гидрогеля.
34. Способ по п. 32, отличающийся тем, что стадии наложения и удаления осуществляются беспрерывно, таким образом, по мере наложения слоев подаваемых материалов регулярно производится удаление излишков проточной жидкости.
35. Способ по п. 32, отличающийся тем, что стадия удаления осуществляется одновременно со стадиями наложения или в промежутках между ними, таким образом, по мере наложения слоев подаваемых материалов периодически производится удаление излишков проточной жидкости.
36. Способ по п. 32, отличающийся тем, что один или несколько гидрогелей обеспечивают рост и/или пролиферацию в них жизнедеятельных клеток.