nScrypt精密高度可重复的3D打印技术平台

nScrypt公司主要生产智能微挤出喷头和3D打印机，nScrypt公司3D打印机主要包括两个系列：
桌面系列（Tabletop-Series）和3Dns系列(3Dn-Series).
 
这两种机型和该公司的智能喷头（Smart Pump），混合喷头（Mixer）溅射喷头（Sprayer）, 尤其是智能喷头配合 令该公司3D打印机具有更大的DIY空间，能够在不同领域具有更加广泛的应用，可以成功进行包括组织工程支架打印在内的多种材料打印, 这3种打印喷头的设计可以满足各种材料的打印要求。 
优势:

 
1.1智能喷头（Smart Pump） 
 
 
如上图无所不能的智能打印喷头 
直接打印的即使用智能打印喷头（图五）打印，

1.1.1它拥有如下优势：

1)无掩膜（Maskless） 
2)可以打印几乎任何材料：金属，陶瓷，磁性材料，聚合物，半导体，和活细胞 
3)CAD/CAM是的具有高度重复性 
4)快速成型 
5)高效材料利用率 
6)环境友好性 

1.1.2硬件特点

1)纳米专利喷头（Patented Nano Pumping），拥有专用倒吸控制装置。 
2)Z轴跟踪（Z tracking） 
3)CAD结合图形定义（CAD defined geometry）容易进行修改和无掩膜制造。 
4)手把手教学。

1.1.3打印案例

1)动态打印和保形打印 
 
2)可以直接在活体生物上打印（图七） 
 
3)直接打印支架 
 
1.2.混合打印喷头（Mixer）
混合打印喷头又叫主动混合打印喷头，可满足研究过程中的多组分加工过程，主要应用多组分环氧树脂、生物高分子等，主动混合要求混合均匀，小的混合体积，和较短的停留时间。相对于被动混合，主动混合有自发性、更容易达到均匀混合的目的。这里主要介绍三组分混合打印喷头（图三）。该打印喷头拥有三个独立控制的线性活塞推动进料嘴来进行原料混合称为混料缸（mixing bowl），然后原料被注入到800微米的不锈钢槽中进行自发均匀混合。混合示意如图四。??? 

 
1.3.溅射打印喷头（图九） 
溅射打印的时候，最高可以打印5000cp的材料。 
 
 
这3种打印喷头的设计可以满足各种材料的打印要求。无论是直接打印，混合打印和溅射打印，都具有很高的材料兼容性和使用性，对于科学研究和工业制造具有巨大的促进作用，而Z轴跟踪技术在不规则表面打印的时候至关重要。因此，这是一个精密、高度可重复的3D打印技术平台

1. 3Dn-series系列打印机将精密打印与灵活DIY高度整合一起，在实现精密打印同时也能满足特殊要求

铸铝结构、花岗岩基座和精密Aerotech精密龙门笛卡尔龙门系统都是实现精密打印的有力保障，我们的精密光学算法则为你控制这个系统提供无可比拟的优势;
这个机器也是可以高度DIY的机型。可以按照你的实验设计要求进行组装修改，以满足实验设计要求。其单位挤出体积、控制系统（handling system）、外观（ vision）、灯光（ lighting）、用户操作界面和部分移动平台都可以进行修改来满足新要求。可能技术有点难度，但是只要你想，都能够实现.

1. 独特的网格映射和路径映射技术则可以为不均一表面的涂覆打印提供方便

3Dn-series系列打印机 

3Dn-series 系列打印机将精密打印灵活DIY高度整合在了一起，让你即可以实现精密打印同时也能够满足特殊要求。3Dn-series 系列可以提供均一的日常使用微沉积系统或者满足特殊的3D打印微沉积应用。它的铸铝结构、花岗岩基座和精密Aerotech精密龙门笛卡尔龙门系统都是实现精密打印的有力保障，我们的精密光学算法则为你控制这个系统提供无可比拟的优势。
我们的独特的网格映射和路径映射技术则可以为不均一表面的涂覆打印提供方便。例如，如果一个电路板是倾斜的或者一个托盘高度不均一，在这个网格映射和路径映射技术的帮助下，不需要调整这个电路板或者托盘的位置，即可实现在其表面的精密打印。不管这个表面结构如何，三维映射都能够帮我们实现在其表面的精确连续打印。 
此外，这个机器也是可以高度DIY的机型。可以按照你的实验设计要求进行组装修改，以满足实验设计要求。其单位挤出体积、控制系统（handling system）、外观（ vision）、灯光（ lighting）、用户操作界面和部分移动平台都可以进行修改来满足新要求。可能技术有点难度，但是只要你想，都能够实现。 
这个系统随之搭配的智能打印喷头系统（SmartPump™）可以搭配多种智能的打印喷头（点击查看智能挤出喷头介绍），可以帮助实现打印粘度从1 centipoise (cps) 到1,000,000 cps的多种材料，只要你有材料（无论是生物材料、无机材料、有机材料），为何不尝试一下呢！伺服控制喷头（servo-controlled pump ）可以打印点和线，可以直径能够达到50µm；并且，其单位挤出的体积可以精确控制。微沉积喷头（ micro dispense pump）可以提供动态的沉积控制，并且随着材料的改变，喷头的控制软件可以随之改变来来实现更好的控制效果。

3Dn-series优势

1. 该系列3D打印机采用的aerotech公司的Aerotech AGS1000 Gantry（3Dn-300 Series）和Aerotech AGS1500 Gantry（3Dn-450 Series和 3Dn-600 Series）笛卡尔龙门系统作为移动平台同时使用A3200作为控制器，来进行精确控制。而aerotech公司在精密定位平台和运动控制处于世界领先地位。
2. 打印分辨率高，到了亚微米级别，为0.1微米。因此，这对于生物打印，尤其是对于毛细血管制造，复杂的机体生物组织的打印，具有巨大的帮助促进作用。
3. 3Dn-300可以作为专门的生物打印机，配合多种打印喷头的使用，可以进行多种生物材料打印、生物三维细胞支架打印、复杂组织结构打印、器官模型的打印等。
4. 可选择的多种智能喷头系统：SmartPump™ 100， Heated SmartPump™ 100， SmartPump™ 20， Pneumatic Pressure Pump， Heated Pneumatic Pressure Pump， ηPD Positive Displacement Pump， ηDrill Micro；利用这些喷头系统，可以实现单一材料的挤出打印，溅射打印，打印点、面、线、三维结构等。
5. 可以直接输入CAD的.DWG文件，方便进行三维模型设计输入
6. 兼容多种打印材料，可以进行生物打印，无机材料打印，电路打印，电阻打印等等；功能强大
7. 行程大，其X/Y/Z方向的最大行程分别可达：3Dn-300,300mm×300mm ×100mm;? 3Dn-450,450mm×50mm×150mm;? 3Dn-600,600mm×600mm×150mm 。
8. 速度高，X/Y方向的移动打印速度最大均可以达到300mm/s（3Dn-300 Series）和500mm/s（3Dn-450 Series和 3Dn-600 Series），Z方向最大速度可达100mm/s（3Dn-300 Series）150mm/s（3Dn-450 Series和 3Dn-600 Series），在这样的打印速度下，3D构筑模型的速率被成倍的提高。

适用范围

只要是能够用来打印的材料，都可以进行打印。配合该公司的专利智能挤出泵喷头系统，可以进行多种材料的打印。包括单一挤出打印，混合挤出打印和溅射喷墨打印等，该打印机不但可以打印常规的线结构，还可以打印点、柱等特殊结构。可以多种材料的打印。 打印的生物支架材料。

1. 聚已内酯(PCL)，PCL经常使用与生物可降解支架材料的打印，形成具有空隙和强度的支架结构。可以用于药物释放和抗体载体等。
2. Ⅰ型胶原，这个一个具有生物活性，可以部分溶解的水凝胶，能够将细胞包括在三维结构内，进行三维培养，同时打印成特殊的三维细胞结构。
3. Pluronic F-127,是一种水凝胶结构，具有温度敏感性，可以用来做支架材料的打印
4. 琼脂糖 可以在高温下进行打印，做支架材料

无机材料的打印

1. 羟基磷灰石
2. 电阻
3. 焊料

打印机使用案例

1. 无机材料打印[1]

 

生物材料打印案例[2-4] 

 
 
图13，人体白细胞的打印 
[1] Li B, Clark PA, Church KH, Asme. Robust direct-write dispensing tool and solutions for micro/meso-scale manufacturing and packaging. New York: Amer Soc Mechanical Engineers; 2007.
[2] Li B, Roy TD, Smith CM, Clark PA, Church KH, Asme. A robust true direct-print technology for tissue engineering. New York: Amer Soc Mechanical Engineers; 2007. 
[3] Smith CM, Stone AL, Parkhill RL, Stewart RL, Simpkins MW, Kachurin AM, et al. Three-dimensional bioassembly tool for generating viable tissue-engineered constructs. Tissue Eng 2004;10:1566-76. 
[4] Kachurin AM, Stewart RL, Church KH, Warren WL, Fisher JP, Mikos AG, et al. Direct-write construction of tissue-engineered scaffolds. In: BarCohen Y, Zhang QM, Fukada E, Bauer S, Chrisey DB, Danforth SC, editors. Electroactive Polymers and Rapid Prototyping. Warrendale: Materials Research Society; 2002. p. 351-6.

3Dn-Tabletop桌面型3D打印机 
 
nScrypt的桌面级打印机3Dn-Tabletop在3D打印精度和挤出体积的控制方面都具有无与伦比的精密度。它的最大特点是使用了高度精确的Aerotech Pro 115系统，在工业应用中具有最好的打印（XYZ）精度。这个机器可以进行DIY，很多构件都可以重新配置，其单位挤出体积、形态、光照和图形用户界面甚至部分的驱动平台都可以被改变来满足你的新要求。同时，它还是一款生物打印机，能够进行多种生物材料打印，三维生物支架打印，器官模拟打印等。

优势

1. 分辨率非常高，在X/Y/Z方向均达到了0.5微米，这远远超越目前市面上的绝大部分打印机。这其高精度的实线主要是借助于aerotech Pro 115动力平台和Aerotech A3200 控制器。而aerotech公司在精密定位平台和运动控制处于世界领先地位。
2. 可选择的多种智能打印喷头系统：SmartPump™ 100， Heated SmartPump™ 100， SmartPump™ 20， Pneumatic Pressure Pump， Heated Pneumatic Pressure Pump， ηPD Positive Displacement Pump， ηDrill Micro， Three-head Mixer Pump等，利用这些喷头系统，可以实现单一材料的挤出打印，多种材料的均匀混合打印、溅射打印，打印点、面、线、三维结构等。
3. 可以直接输入CAD的.DWG文件，方便进行三维模型设计输入。
4. 兼容多种打印材料，可以进行生物打印，无机材料打印，电路打印，电阻打印等等；功能强大。
5. 行程大，其X/Y/Z方向的最大行程分别可达：300/150/100mm。
6. 速度高，X/Y方向的移动打印速度最大均可以达到100mm/s，Z方向最大速度可达50mm/s，这对于高精度的打印机是一个挑战。可以实现在高精密的条件下，快速的构建打印模型，减少打印时间，同时保证模型的精细度。
7. 该桌面打印机的实际打印精度高、对材料兼容能力，已经远远超出了桌面的范围，甚至比一些研究型的3D打印机功能更加强大。

参数简介

适用范围

只要是能够用来打印的材料，都可以进行打印。配合该公司的专利智能打印喷头系统，可以进行多种材料的打印。包括单一挤出打印，混合挤出打印和溅射喷墨打印等，该打印机不但可以打印常规的线结构，还可以打印点、柱等特殊结构。可以多种材料的打印。 
打印的生物支架材料

1. 聚已内酯(PCL)，PCL经常使用与生物可降解支架材料的打印，形成具有空隙和强度的支架结构。可以用于药物释放和抗体载体等。
2. Ⅰ型胶原，这个一个具有生物活性，可以部分溶解的水凝胶，能够将细胞包括在三维结构内，进行三维培养，同时打印成特殊的三维细胞结构。
3. Pluronic F-127,是一种水凝胶结构，具有温度敏感性，可以用来做支架材料的打印
4. 琼脂糖 可以在高温下进行打印，做支架材料

无机材料的打印

1. 羟基磷灰石
2. 电阻
3. 焊料

打印机使用案例图片

图1.? 生物支架材料 

图2.? 打印点
图3.? 打印垂直柱体 
 
图4.? 打印聚已酸内酯（PCL）三维支架和立体结构