生物3D打印技术是近年来新兴起的一门多学科交叉的技术,是将生物墨水通入喷头后喷出,在三维平台的移动下打印出需要的组织模型的技术。可将细胞与生物墨水混合后直接打印,也可先用生物墨水打印支架,然后在支架上种植细胞。目前的生物3D打印一般通过挤出的方式打印,挤出打印可以打印高粘度材料,但是成丝状况受到粘度的限制,粘度高和粘度低时都不易成丝,打印粘度范围有限,并且不易打印复杂模型。为解决上述问题,有人采用喷墨打印的按需喷射方式,可以打印精度较高模型,但是他们的喷头多是购买的商用打印机喷墨喷头,动力较小,打印材料种类有限且不能喷射高粘度材料。因此,本文旨在设计一种既能使高粘度材料形成微小液滴又能打印高精度模型的阀控式喷头,并搭建喷头喷射液滴实验和打印三维模型实验所需的平台,完成海藻酸钠材料的液滴喷射实验和三维模型打印实验及胶原材料的三维模型打印实验。首先,以具有较高动力的阀式喷头进行了原理设计,并从运动学仿真、流体仿真、电磁学仿真三个方面对喷头进行了研究,分析其打印微小液滴的可能性,得到了撞针位移、弹簧刚度、弹簧预紧力、进料压力、喷嘴直径、喷嘴长度、壁面间隙、锥面张角、流体粘度、线圈窗口高度、安匝数、撞针和静铁芯半径等参数对喷头设计和液滴形成的影响。在仿真研究的基础上,设计并研制了电磁驱动的阀控式喷头,搭建所需的实验系统,包括基于STM32单片机实现PWM控制的电控系统、可实现分辨率为0.0001Mpa调压的气压控制系统、可实现绝对定位精度为20μm的三维运动平台、可检测液滴体积和液滴速度的液滴检测系统,为试验研究提供了条件。最后试验研究了不同条件对海藻酸钠液滴喷射的影响,与仿真对比得到了液滴喷射成功的条件、打印最小液滴的方法、通过控制供料气压得到需要的液滴尺寸的方法,探究了打印三维模型的相关工艺参数,并将得到的工艺参数应用于胶原材料的打印,研究了各参数对胶原打印的影响规律。