一种用于生物复合材料的3D打印喷头制造技术

一种用于生物复合材料3D打印的打印喷头，包括推杆，同轴加热套，送丝管，热电偶，混合挤出头，送粉管，电加热管；混合挤出头与同轴加热套通过螺纹连接，推杆装在同轴加热套的送料腔内孔中，送料腔内孔中装有可降解聚合物，同轴加热套上装有三个电加热管。混合挤出头上装有三个送粉管和一个送丝管，混合挤出头的外壁装有热电偶。所述喷头可以制作由连续纤维增强的可降解聚合物‑生物陶瓷复合材料的3D打印件，可以有效的提高打印件的机械性能、骨结合力，可以控制打印件的降解速度，可以降低无菌性炎症的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种用于生物复合材料的3D打印喷头
本专利技术涉及3D打印
，具体涉及一种用于生物复合材料3D打印的打印喷头。
技术介绍
3D打印技术又称增材制造技术、快速成型技术等，是一种由三维CAD模型直接驱动，通过逐层堆积，快速制造任意复杂形状的三维物理实体的技术的总称，已在工业、医疗、建筑、艺术等多个领域得到成功的应用。在医学领域，3D打印技术因具备能够为患者快速“量身定做”出个性化替代物、支具等的能力，故在医学领域得到了越来越多的应用。在组织工程方面，可降解聚合物是一类非常重要的材料，在体内可被吸收、降解的特性可以避免金属、尼龙等不可降解材料还需二次手术取出的问题。而且通过3D打印的方式可制备形状复杂、微结构可控、可降解的组织工程支架。但是，单一的可降解聚合物材料也存着诸如酸性降解物导致的无菌性炎症、降解速度快、骨结合力弱、机械强度较差等不足。将可降解聚合与钙磷陶瓷等材料加以混合可代偿聚合物降解引起的pH值下降，可以控制降解速度及改善骨结合力，而且可以提高机械强度。若进一步采取连续纤维增强的方式，则可以进一步提高机械强度。为了通过3D打印的方式实现上述多材料同时打印的要求，需要同时打印出熔融态的可降解聚合物、陶瓷粉末颗粒、固态纤维三种不同的形态材料，而目前的3D打印设备的打印头还不能实现这三种不同形态材料的同时打印。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于生物复合材料的3D打印，用于打印由连续纤维增强的可降解聚合物-生物陶瓷复合材料的组织工程支架、人工假体等植入物。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。一种用于生物复合材料的3D打印喷头，包括：推杆1、同轴加热套2、送丝管4、热电偶5、混合挤出头6、送粉管7、电加热管10。所述喷头的混合挤出头6与同轴加热套2通过螺纹连接，推杆1装在同轴加热套2的送料腔内孔201中，送料腔内孔201中有可降解聚合物9。同轴加热套2上装有三个电加热管10，电加热管10在同轴加热套2上间隔120度均匀分布。混合挤出头6上装有三个用于输送生物陶瓷粉8的送粉管7和一个输送长纤维3的送丝管4。在送丝管4与送粉管7上根据3D打印机上的丝材及陶瓷材料的放置位置另接塑料导向管。混合挤出头6的外壁装有热电偶5。所述推杆1的杆部装于同轴加热套2的送料腔内孔201中，推杆1杆部外径与送料腔内孔201为间隙配合，配合间隙的范围为0.03~0.04mm。混合挤出头6上部的混合挤出头进料孔601与同轴加热套2的送料腔内孔201直径相同。混合挤出头6的喷口604的轴线与送丝管孔602、送粉管孔605的轴线的夹角均为60度。喷口604的直径为：长纤维3的直径加0.5mm，3D打印前需根据所选增强用长纤维3的直径选择相应的混合挤出头6。电加热管10的外径与电加热管安装孔202的内径为间隙配合，配合间隙的范围为0.05~0.1mm。本专利技术的有益效果为：一种用于生物复合材料的3D打印喷头，可以制作通过连续纤维增强的可降解聚合物-生物陶瓷复合材料的组织工程支架和骨替代物，可以通过控制可降解聚合物和生物陶瓷的比例实现具有梯度变化的打印件，可以有效的提高打印件的机械性能、骨结合力，可以控制打印件的降解速度，可以降低无菌性炎症的风险，对个性化高性能可降解内植物的快速制备有重要的意义。附图说明图1为本专利技术装置的三维轴侧结构示意图。图2为本专利技术装置的剖面图。图3为本专利技术装置中同轴加热套2与混合挤出头6的装配体的剖面图。图中1.推杆、2.同轴加热套、3.长纤维、4.送丝管、5.热电偶、6.混合挤出头、7.送粉管、8.生物陶瓷粉、9.可降解聚合物、10.电加热管、201.送料腔内孔、202.电加热管安装孔、601混合挤出头进料孔、602.送丝管孔、603.材料混合孔、604.喷口、605.送粉管孔。具体实施方式在专利技术中为了便于描述，装置的相对位置关系的描述均是根据说明书附图2的布局方式来进行描述的，如：上、下、左、右、前、后、内、外等的位置关系是依据说明书附图2的布局方向来确定的。下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步详细的描述。实施例，参照附图1和附图2，一种用于生物复合材料的3D打印喷头，包括：推杆1、同轴加热套2、送丝管4、热电偶5、混合挤出头6、送粉管7、电加热管10。所述喷头的混合挤出头6与同轴加热套2通过螺纹连接，推杆1装在同轴加热套2的送料腔内孔201中，送料腔内孔201中有可降解聚合物9。同轴加热套2上装有三个电加热管10，电加热管10在同轴加热套2上间隔120度均匀分布。混合挤出头6上装有三个用于输送生物陶瓷粉8的送粉管7和一个输送长纤维3的送丝管4。在送丝管4与送粉管7上根据3D打印机上的丝材及陶瓷材料的放置位置另接塑料导向管。混合挤出头6的外壁装有热电偶5。参照附图1和附图3，所述喷头的推杆1的杆部装于同轴加热套2的送料腔内孔201中，推杆1杆部外径与送料腔内孔201为间隙配合，配合间隙的范围为0.03~0.04mm。混合挤出头6上部的混合挤出头进料孔601与同轴加热套2的送料腔内孔201直径相同。混合挤出头6的喷口604的轴线与送丝管孔602、送粉管孔605的轴线的夹角均为60度。喷口604的直径为长纤维3的直径加0.5mm，3D打印前需根据所选增强用长纤维3的直径选择相应的混合挤出头6。电加热管10的外径与电加热管安装孔202的内径为间隙配合，配合间隙的范围为0.05~0.1mm。在使用时，先将长纤维3从送丝管4穿入，并从喷口604穿出，将生物陶瓷粉8通过送粉管7送入材料混合孔603中，将可降解聚合物9的颗粒从送料腔内孔201中加入送料腔，将推杆1装进同轴加热套2的送料腔内孔201中。通电加热电加热棒10，混合挤出头6的温度由热电偶5测量反馈至3D打印的控制系统，当达到设定加热温度时即可开始3D打印。通过设定推杆1的下压速度、长纤维3的送丝速度、生物陶瓷粉8的推送速度，即可实现连续纤维增强的可降解聚合物-生物陶瓷件的3D打印。以上显示和描述了本专利技术的基本结构、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的修饰、替代、组合、简化、改变均应为等效的置换方式，均包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生物复合材料的3D打印喷头，包括推杆、同轴加热套、送丝管、热电偶、混合挤出头、送粉管、电加热管；其特征在于，所述喷头的混合挤出头与同轴加热套通过螺纹连接，推杆装在同轴加热套的送料腔内孔中，送料腔内孔中有可降解聚合物；同轴加热套上装有三个电加热管，电加热管在同轴加热套上间隔120度均匀分布；混合挤出头上装有三个用于输送生物陶瓷粉的送粉管和一个输送长纤维的送丝管；混合挤出头的外壁装有热电偶。

【技术特征摘要】
1.一种用于生物复合材料的3D打印喷头，包括推杆、同轴加热套、送丝管、热电偶、混合挤出头、送粉管、电加热管；其特征在于，所述喷头的混合挤出头与同轴加热套通过螺纹连接，推杆装在同轴加热套的送料腔内孔中，送料腔内孔中有可降解聚合物；同轴加热套上装有三个电加热管，电加热管在同轴加热套上间隔120度均匀分布；混合挤出头上装有三个用于输送生物陶瓷粉的送粉管和一个输送长纤维的送丝管；混合挤出头的外壁装有热电偶。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿依古丽·喀斯木，乌日开西·艾依提，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：新疆,65