皮肤烧伤损坏已经成为临床工作者面临的一个重大的问题,其原因在于自体移植不足,异体移植排斥。组织工程技术是一门集细胞学、工程学、材料科学和生物医学为一体的交叉学科。3D生物打印技术是将3D打印技术应用到组织工程中且可以实现具有复杂生理结构的一种制造方法。3D生物打印技术是3D打印技术的一个分支。3D生物打印技术在皮肤支架的构建上突破传统的组织工程的构建方法。本研究以明胶溶液作为打印对象,明胶是从动物的骨骼中提取出来的一种生物可降解材料,其具有良好的生物相容性、降解性。考虑到现有的挤压方式容易造成生物材料受损的问题。本文选用气动挤压方式。首先,本研究以明胶溶液作为实验材料,通过物化实验得到不同温度和浓度下的粘度和密度值,该值为CFD模拟提供材料属性参数。通过arrhenius方程求出了黏度系数和流动指数。结果表明:随着温度不断的降低明胶溶液的粘度会升高,流动指数减小,黏度系数增大。但是明胶溶液的密度变与温度和浓度的关系有一定明显关系。同时,明胶溶液的浓度越大对应的粘度也会增加。通过Solidworks构建了不同喷头直径的模型,采用ANSYS FLUENT软件分析喷头中的明胶溶液在喷头内部流场的变化过程。结果表明:随着打印压力从0.16Mpa增加0.20Mpa,喷头针尖处的流速针尖处的流速从36.7mm/s上升到121mm/s。但是针尖处的压力会减小。随着喷头的直径从0.21mm增加到0.41mm,针尖出口的流速从12.27mm/s上升到965.9mm/s。但是,溶液的粘度变大针尖处的流速变小。打印过程中溶液的温度场与所处的位置关系不明显。上述结论是本研究的第三章的主要内容。其次,研究了溶液的浓度、挤出压力、进给速度、打印温度、喷头直径对挤出明胶丝宽的影响。研究发现,随着溶液浓度减小;喷头的进给的速度减小;挤出的压力变大;打印的温度提高和喷头的直径变大,挤出的丝状宽度都会变大。上述结论是本研究的第四章的主要结论。再次,基于流体的非牛顿特性,采用单元体受力的微积分思想,简化喷头的挤出模型,通过Hershel-Bulkly幂函数模型可以建立流速、流量、丝宽、孔隙率与系统打印参数之间的关系。研究不同的打印参数对支架挤出成型的影响的机理。从而可以建立打印过程与打印支架的预测模型,为实验验证提供理论依据,这是本研究第五章的主要内容。最后,通过第四章和第六章的实验验证第三章,第五章的内容。即通过单因子实验设计方案验证流量、流速、丝宽和孔隙率的实验值与理论值。结果表明:1)实验值与仿真值基本上吻合,并且打印压力与流量和流速呈现指数上升的趋势。这就验证了基于Hershel-Bulkly幂函数模型建立打印过程与支架模型的可行性。2)随着打印压力的不断升高挤出的丝宽也会随之增加,实验值与基本上与仿真值吻合。3)通过排酒精法测试生物支架的孔隙率。发现实验值与仿真值基本吻合。实验最后,分析了使用明胶支架培育细胞的可行性。