生物支架作为组织工程的组成要素和功能载体,对患者受损部位的修复与再生有直接影响。组织工程传统支架成型方式由于其自身的局限性,已经不能很好满足日益发展的组织工程对于生物支架的成型要求。生物3D打印技术基于“离散-堆积”原理,在制备高仿生组织与器官方面具有独特的优势。单喷头生物3D打印系统已经难以满足生物支架的成型要求,因此,开展多喷头生物3D打印系统的研制工作具有十分重要的意义。本课题基于气动挤出沉积技术原理开展多喷头生物3D打印系统的研制工作,完成整套系统的研发与搭建,并应用研制完成的样机进行工艺实验研究,验证打印系统的合理性、稳定性和可行性,主要工作如下:（1）结合生物3D打印技术背景和生物支架成型要求,对多喷头生物3D打印系统进行功能需求分析,提出打印系统预期设计目标和设计要求。确定整体设计方案,采用模块化设计思想将整套系统划分为机械系统、控制系统和控制程序三部分,结合实际应用需求分别确定其设计参数要求。（2）机械系统方案设计,将其分为三维运动平台、打印喷头、供料系统以及工作台等四部分。确定三维运动平台三轴运动组合形式,采用伺服电机加滚珠丝杆的传动方式完成平台运动设计。设计两种规格打印喷头,用户可按需装配。采用双向滚珠丝杆装置作为多喷头切换结构,将多喷头打印转化为多个单喷头轮流按需打印。确定四支气路的供料系统设计方案,气路之间相互独立。工作台内部设计“S”型凹槽,采用液体降温方式达到制冷目的。利用NX软件对机械系统进行三维建模,以常用四种多喷头组合方式为例进行装配,完成机械系统整体模型三维装配。（3）控制系统方案设计,将其分为运动控制、温度控制、电磁阀控制以及控制程序等四部分。分析步进电机和伺服电机工作原理,根据实际需求选择合适的电机和驱动器,使用两块MPC08SP运动控制卡实现五轴协调运动控制。选择聚酰亚胺加热膜和半导体制冷片分别对喷头进行加热和制冷,实现喷头冷热一体化功能。采用合适型号的低温冷却液循环泵对工作台实现温控调节。采用通用I/O扩展板对电磁阀进行开闭控制,完成气路通断自动控制。控制程序为实验室自主研发,完成对打印模型的参数设置和打印过程控制,实现多喷头协调打印。（4）多喷头生物3D打印系统工艺实验研究。采用搭建完成的样机对主要工艺参数,包括喷头温度t、工作台温度T、喷头气压P、打印速度VXY、打印层高H和喷嘴高度h等在三维打印过程中的影响进行实验测试与结果分析,验证打印系统方案设计及元器件选型的合理性。使用单喷头分别进行四种材料的三维支架打印成型实验,结果表明,研制的打印系统具有良好的稳定性和控制性能,可适用于多种材料的打印。使用前述四种材料分别进行多喷头三维支架打印成型实验和异形件多喷头打印实验,结果表明,本课题研制的打印系统可以在X-Y-Z空间内完成多种材料的空间位置精确沉积,实现多种材料的多喷头打印,具备构建复杂模型的能力。