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龙图腾网获悉浙江大学申请的专利一种实现生物梯度的多材料混匀与连续3D打印装置与方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118061535B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-31发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410351618.6，技术领域涉及：B29C64/393；该发明授权一种实现生物梯度的多材料混匀与连续3D打印装置与方法是由马梁;于浩然;A·戴尔;吕为康;季增琛;杨华勇设计研发完成，并于2024-03-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种实现生物梯度的多材料混匀与连续3D打印装置与方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种实现生物梯度的多材料混匀与连续3D打印装置与方法，采用XYZ三轴运动模块、多信道的生物材料、在打印的过程中实时的调整多个独立控制的注射器的进给速度与加速度来实现对多材料的实时快速混匀并打印物理性质可调的生物构件；同时可在支持浴中打印含细胞的低粘度材料，实现生物功能化一体成形；相机对打印的生物构件实时跟踪并拍摄灰度照片，计算每一帧照片的灰度值，判断混匀效果；并辅助紫外激光模块对生物构件进行预固化，检测挤出丝的丝径与丝的成形质量，指导紫外激光器模块改变激光功率，保证良好打印性能与生物活性。本发明能够实现连续功能梯度的生物材料的复杂三维空间结构的一体化低成本和高效率制造。

本发明授权一种实现生物梯度的多材料混匀与连续3D打印装置与方法在权利要求书中公布了：1.一种采用多材料混匀与连续3D打印装置的实现生物梯度的多材料混匀与连续3D打印方法，其特征在于，所述多材料混匀与连续3D打印装置包括：机架、注射系统、末端执行器、支持浴单元、底板系统、XYZ三轴运动模块、相机模块、紫外激光模块25、控制系统；所述末端执行器内设有混匀单元； 所述注射系统固定在机架上且与所述末端执行器相连接，向末端执行器中的混匀单元交替注入不同的生物材料；所述混匀单元对注入的生物材料进行混匀，且混匀后的生物材料通过末端执行器的出口挤出；支持浴单元位于末端执行器下方，末端执行器将混匀后的生物材料挤入支持浴单元，混匀后的生物材料在支持浴单元中构成具有生物梯度的生物构件，其中，所述生物材料包括生物墨水和不同浓度的梯度材料； 所述XYZ三轴运动模块安装在机架上，并与控制系统相连接，用于驱动所述底板系统进行Z向移动以及驱动末端执行器在水平方向上的横向或纵向移动； 所述相机模块安装在机架上，且与控制系统相连，相机模块对支持浴单元中构成的生物构件进行实时追踪并拍摄生物构件的灰度照片，控制系统通过计算每一帧所述灰度照片的灰度值，判断材料的混匀效果；根据混匀效果修正生物材料交替注入末端执行器的频率和流量； 所述紫外激光模块25设置在支持浴单元的周围，用于对生物构件进行紫外激光固化，所述紫外激光模块25与控制系统相连，控制系统控制紫外激光模块25的激光的功率，调整对生物构件的预固化质量； 所述末端执行器还包括温控模块，所述温控模块用于保证多种生物材料混匀时的温度恒定，保证生物材料的生物活性；所述底板系统包括温控平台，所述支持浴单元放置在所述温控平台上，温控平台用于控制支持浴单元在打印过程中的温度恒定； 所述注射系统包括若干注射泵电机5、若干注射泵丝杆6、若干注射器7和若干注射针头8，注射泵电机5带动注射泵丝杆6挤压注射器7，注射器7内所装载的材料通过位于注射器7上的注射针头8挤出；其中一个注射器7内存放所述生物墨水，其余注射器7内分别存放不同浓度的梯度材料； 所述混匀单元包括多信道混匀单元Ⅰ9、多信道混匀单元Ⅱ16和汇聚通道，所述多信道混匀单元Ⅰ9信道的数量与所述多信道混匀单元Ⅱ16的信道的数量之和小于等于注射器7的数量；所述多信道混匀单元Ⅰ9、多信道混匀单元Ⅱ16结构相同，均包括浮动混匀搅拌器，所述注射系统通过多个软管分别向混匀单元中注入生物材料，生物材料经过软管进入浮动混匀搅拌器内，混匀后的生物材料从浮动混匀搅拌器的出口挤出；最终，从多信道混匀单元Ⅰ9的浮动混匀搅拌器挤出的混匀后的生物材料与从多信道混匀单元Ⅱ16的浮动混匀搅拌器挤出的混匀后的生物材料分别进入汇聚通道内；所述汇聚通道有两个入口、一个出口，通过汇聚通道的出口挤出的材料呈双层同心圆柱丝状；若仅开启多信道混匀单元Ⅰ9或多信道混匀单元Ⅱ16，则最终通过汇聚通道的出口挤出的材料呈单层圆柱丝状； 所述方法包括如下步骤： 1控制系统根据生物功能化需求建立相应的具有物理性质变化与化学性质变化的梯度场并构建目标生物模型，且对目标生物模型进行逐层切片；结合需要构建的梯度场，控制系统对需要构建的梯度场进行同步的逐层切片计算，通过插值算法计算打印针头12的运动轨迹的连续梯度信息，设置打印生物构件的参数并生成梯度打印轨迹信息，所述打印生物构件的参数为底板系统运动速度控制参数、末端执行器内的温度控制参数、底板系统的温度控制参数、注射器7的进给速度控制参数与加速度控制参数、支持浴材料参数；融合各个运动轨迹的连续梯度信息与梯度打印轨迹信息生成梯度打印控制程序； 2分别安装不同的梯度材料和生物墨水于不同的注射器7中，通过控制系统控制注射器7向混匀单元内注入梯度材料和生物墨水，排尽混匀单元内的空气；同时向支持浴单元内注入支持浴材料，并开启所有的注射器7以及使XYZ三轴运动模块处于使能状态； 3设置打印针头12的针头长度与底板的厚度，并启动梯度打印控制程序，分别开始XYZ三轴对针，完成打印针头12的位置校准，保证在整个打印的过程中不撞针；控制系统根据相机模块反馈的支持浴单元的位置，计算在每一层打印的位移补偿量以及预混匀的混匀量，以解决由于不同材料切换所导致的混匀延时的问题；最后控制系统通过发送预挤出功能码，调整打印针头12出料的总流量，并保持流量恒定，直到满足稳定打印要求，即打印不间断且打印出的材料粗细均匀； 4开始正式打印，在打印的过程中，控制系统将梯度打印控制程序转化为每一个注射器7实际输出流量的控制信息以及打印针头12的轨迹信息，并调整每一个注射泵的流量，注射器7将梯度材料和生物墨水挤入混匀单元中，混元单元将接收到的梯度材料和生物墨水混匀后从打印针头12挤入支持浴单元构成生物构件，紫外激光模块25对生物构件进行固化，相机实时拍摄生物构件的灰度照片并上传至控制系统，控制系统根据灰度照片反馈调节生物材料交替注入末端执行器的频率和流量以及紫外激光模块25的紫外激光功率，直至打印完成； 5在生物构件的全部生物功能化梯度层打印完成之后，停止所有的注射器7的进给运动，并通过控制系统发送指令，通过注射泵电机5反转的形式释放掉软管内的残余压力，使得软管内部压力与大气压相互平衡；再通过控制系统发送指令，控制XYZ三轴运动模块回到启始位置；去除支持浴材料，得到最终的生物功能化的梯度构件。

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