当前,水凝胶作为生物制造领域的组织重构基材已成为国内外学者的研究热点。众多专家采用FDM成型工艺将水凝胶材料打印成为生物体支架结构,主要关注于打印墨水的打印性能以及合成水凝胶的流变性和物理性质,然而对生物打印机打印工艺参数对成型的影响关注甚少。同时,水凝胶FDM成型过程中极易出现成型问题,例如打印断丝和打印物体坍塌现象时有发生。所以通常打印时需要实验员长时间守在打印设备附近,观察打印情况。但由于打印时间较长,这样十分浪费时间和人力。本文基于生物3D打印技术,以自制的海藻酸钠、明胶混合溶液为生物打印油墨,利用其物理和化学交联性能实现生物打印。通过添加纳米纤维素增强水凝胶的物理性能。从喷嘴类型、空气压力和溶液配方等方面对喷嘴流量、线宽、力学性能和变化率进行了分析研究和试验。结果表明:实验材料中添加纳米纤维素能有效增强打印材料的力学性能。材料粘度、打印压力、喷嘴直径与打印高度是影响成型的主要因素。实验所用材料最佳参数设置为喷嘴直径0.31mm、打印压力7KPa、打印高度0.5-0.9mm。在实际打印中,打印所需支架的大小应放大10%左右,这样交联收缩后的成品才能更符合打印的需要。另一方面,采用计算机视觉技术,利用卷积神经网络技术设计了针对水凝胶FDM成型的实时监测系统。通过对打印过程中出现的情况建立数据集,借用Caffe框架的便利,对神经网络结构进行修改优化,并通过数据集进行训练获得网络模型。然后,对网络模型进行了“正常”、“断丝”、“坍塌”、“阻挡”四种类型状况下检测识别率的实验验证。实验证明该检测模型平均准确度达78%。另外,本实验使用PyQt5软件通过Python语言为该系统设计了人机交互界面,实现了数据可视化。