生物3D打印随着打印对象的复杂化,正朝着多材料复合打印方向、材料可打印性更优方向以及细胞存活率更高方向发展。本文主要研究了基于挤出式生物3D打印机机械系统设计的流道剪切应力分布计算与方案优选、多材料打印喷头的研发及改进,并探究了以动力粘度为核心的明胶水溶液可打印性变化规律。建立流道管路中的剪切应力计算模型。在打印头设计过程中的的流道管路仿真计算中,研究并对比了不同流道形状下打印同种材料时,剪切应力分布。给出了适用不同打印材料、不同形状流道的剪切应力计算的参数化模型。确定在定尺寸条件下较优的流道管路,指导打印喷头设计。并设计打印材料流动试验,简化并透明化挤出打印过程,利用分界面的方法研究打印材料流动特性以验证仿真计算正确性。研发连续共点打印的多材料打印机。针对生物3D打印的发展需求,开发一种基于挤出式生物3D打印技术的多材料连续共点打印工艺和装置。装置机械系统部分主要包括打印平台以及挤出式打印喷头。本设计完成3D打印平台的方案设计、仿真计算、结构设计并最终装配实物,通过试验研究实现快速连续共点打印,并基于此打印方案改进设备以减弱材料之间侵入程度。除上述验证及测试性试验,利用试验装置,进行明胶水溶液可打印性试验研究。探究10%、15%、20%三种浓度的明胶水溶液在不同温度下的可打印性,通过测试相应参数的材料流变学属性,深入挖掘温度浓度影响可打印性的本质原因,总结了适合打印的动力粘度区域。本文基于流场仿真研发挤出式生物3D打印设备,并以此开展材料切换、流体流动以及打印成型试验。