3D打印设备和方法技术

一种3D打印设备，包括熔融挤出模块、打印模块和平台模块。所述熔融挤出模块包括具有进料口和出料口的处理腔室和设置于所述处理腔室处的挤出装置及加热装置，所述熔融挤出模块被设置为通过所述处理腔室的进料口接收初始物料，并对所述初始物料进行加热和挤出，使得所述初始物料转变为熔融体，所述熔融体从所述处理腔室的出料口被挤出。所述打印模块与所述处理腔室的出料口连通，并具有喷嘴，所述打印模块被配置为接收从所述处理腔室的出料口被挤出的所述熔融体，并引导所述熔融体经由所述喷嘴挤出。所述平台模块被配置为接收经由所述喷嘴挤出的所述熔融体。喷嘴挤出的所述熔融体。喷嘴挤出的所述熔融体。

【技术实现步骤摘要】
3D打印设备和方法
[0001]本申请是申请日为2018年5月11日的、名称为“3D打印设备和方法”、申请号 为201880001232.5的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本申请涉及一种与增材制造技术相关的设备和方法，尤其涉及一种3D打印设备 和3D打印方法。

技术介绍

[0003]3D打印是一种快速成型技术，其以数字模型为基础，利用金属或塑料等可粘合材 料通过逐层打印的方式来制造产品。随着相关技术的迅速发展，3D打印被广泛应用于 珠宝、工程、汽车、牙科、航空航天和医疗产业中。
[0004]其中，熔融层积成型技术(FDM)是目前常用的一种3D打印技术。采用该技术 的3D打印设备通常将ABS、PLA等材料构成的丝状物料加热至略高于熔点温度，在 计算机或控制器的控制下，逐层挤出熔融体叠加堆积成所需的产品。现有的此类3D 打印设备通常对于熔融前的初始物料的材料有限制，比如采用熔融层积成型技术的3D 打印设备通常适用的进料必须是线型或丝状，这显然限制了此类3D打印设备的应用 范围。例如，在用熔融层积成型技术打印3D药品的应用中，如果采用线材的形式向 打印设备输送药物辅料或活性成分，由于线材形状的限制，无法满足3D药品打印所 需的原材料载药量的要求。
[0005]当然，在实践中也有采用粉末原料进行3D药品打印的应用。然而在工业应用实 践中，由于其使用的3D打印设备采用的是粉末分层加粘合剂粘合的三维粉液打印技 术，可能存在粉末分层喷射所造成的粉末收集回收问题。并且采用该技术所能进行3D 打印的药物的剂型比较少，并且所能打印出的药物产品难以实现缓释和零级释放等要 求。
[0006]当制造产品，特别是生产药物产品时，希望精确控制由喷嘴打印材料的量。现有 的用于增材制造的装置的一个重大问题是材料通过喷嘴的意外泄漏，这会导致打印超 过所需量的材料。当使用两个或多个喷嘴时，问题会更加复杂，这些喷嘴可能会打印 不同的材料，需要交替打开或关闭开关。例如，如果当第二喷嘴打印第二材料时，第 一喷嘴泄漏第一材料，则会出现制造缺陷或材料浪费。由于本专利技术所述的装置和系统 可以处理一系列具有高准确度和高精度材料沉积的药物材料，所以这些装置和系统非 常适合于制造具有复杂几何形状和组成的药物剂型。本专利技术描述的装置，系统和方法 还有助于个性化药物，包括个性化剂量和/或个性化释放曲线。个性化药物是指基于生 物标志物对患者人群进行分层以帮助治疗决策和个性化剂型设计。个性化药物剂型允 许根据患者的质量和代谢来调整药物剂量以及释放曲线。使用本专利技术描述的装置制造 的药物剂型可以确保儿童生长的准确剂量并允许高效药物的个性化剂量给药。个性化 剂型还可以将所有患者的药物组合成单一日剂量，从而改善患者对药物的依从性和治 疗依从性。修改数字设计比修改物理设备更容易。而且，自动化的小型三维打印可能 具有可忽略的操作成本。因此，使用本专利技术描述的增材制造装置可以使多个小的、个 性化批次在经济上可行，并且能够实现旨在提高依
从性的个性化剂型。
[0007]相比于传统的药品“批量生产”，药品的“连续化生产”采用了过程分析技术(PAT) 来实时且连续地提供质量信息(例如近红外技术等)，使得最终产品可以直接投入市 场。这种生成工艺流程极大的提高了制造设备的使用效率，同时更提高了药品质量。 此外，在生产过程中不间断地进行质量检测，能够有效地避免出现批量废品，而省去 中间环节，也节约了中间产品的存储和运输成本。可以预知在不久的将来，“连续化 生产”方式和3D药品打印一样，可能成为一种药物生产的主流。不过，“连续化生 产”需要全密闭真空投料，避免交叉污染，而且要求一切检测工作均在生产过程中完 成。

技术实现思路

[0008]本专利技术的一个目的是提供一种能够解决上述缺陷和不足的3D打印设备。
[0009]根据本专利技术的一个方面，提供一种用于打印药物剂型的3D打印设备，该打印设 备包括：第一熔融挤出模块，所述第一熔融挤出模块包括具有进料口和出料口的第一 处理腔室和设置于第一处理腔室处的第一挤出装置，所述第一熔融挤出模块被设置为 通过所述第一处理腔室的进料口接收第一药用物料，并对所述第一药用物料进行加热 和挤出，使得所述第一药用物料转变为第一熔融体，从所述第一处理腔室的出料口被 挤出；缓存模块，所述缓存模块包括具有进料口和出料口的存料室，所述存料室的进 料口与所述第一处理腔室的出料口连通，所述缓存模块被配置为接收从所述第一处理 腔室的出料口挤出的所述第一熔融体，并引导所述第一熔融体经由所述存料室的出料 口流出；第一打印模块，所述第一打印模块与所述存料室的出料口连通，并包含第一 喷嘴组，所述第一打印模块被配置为接收从所述存料室的出料口流出的所述第一熔融 体，并引导所述第一熔融体经由所述第一喷嘴组挤出，以打印所述药物剂型；以及平 台模块，所述平台模块被配置为接收经由所述第一喷嘴组挤出的所述第一熔融体，以 沉积生成所述药物剂型；控制模块，所述控制模块包括计算机化控制器，用于基于所 述3D打印设备的状态参数控制所述3D打印设备。
[0010]在本专利技术的某些实施方式中，所述缓存模块进一步包括存料室加热装置，所述存 料室加热装置被配置为对所述存料室中的第一熔融体加热，以保证所述第一熔融体在 所述存料室中处于熔融状态。
[0011]在本专利技术的某些实施方式中，所述3D打印设备进一步包括与所述控制模块通信 连接的温度检测装置，所述温度检测装置被设置为检测所述存料室处的所述第一熔融 体的温度，并向所述控制模块传递温度检测信号；所述控制模块用于根据所述温度检 测信号控制所述存料室加热装置的加热功率，以使所述第一熔融体在所述存料室保持 近似恒定的温度。
[0012]在本专利技术的某些实施方式中，所述缓存模块进一步包括存料室出料控制装置，用 于控制所述存料室的出料口的出料速度。
[0013]在本专利技术的某些实施方式中，所述存料室出料控制装置为设置在所述存料室的出 料口的单螺杆装置或者双螺杆装置或者流量控制阀。
[0014]在本专利技术的某些实施方式中，所述缓存模块进一步包括设置于所述存料室处的容 积传感器，所述容积传感器被设置为检测所述存料室中所述第一熔融体的剩余容积， 并向所述控制模块传递容积检测信号；所述控制模块用于根据所述容积检测信号控制 所述第
一处理腔室的出料口的出料速度。
[0015]在本专利技术的某些实施方式中，所述缓存模块进一步包括设置于所述存料室的出料 口处的挡板或者挡片，用于打开或关闭所述存料室的出料口。
[0016]在本专利技术的某些实施方式中，所述第一喷嘴组包括呈阵列分布的多个喷嘴；所述 多个喷嘴到所述存料室的连通路径距离相等。
[0017]在本专利技术的某些实施方式中，所述3D打印设备的状态参数包括所述药物剂型的 数字模型。
[0018]在本专利技术的某些实施方式中，所述药物剂型的数字模型包括药物内核和药物外壳。
[0019]在本专利技术的某些实施方式中，所述3D打印设备进一步包括第二熔融挤出模块和 第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于打印药物剂型的3D打印设备，其特征在于，包括：第一熔融挤出模块，所述第一熔融挤出模块包括具有进料口和出料口的第一处理腔室和设置于第一处理腔室处的第一挤出装置，所述第一熔融挤出模块被设置为通过所述第一处理腔室的进料口接收第一药用物料，并对所述第一药用物料进行加热和挤出，使得所述第一药用物料转变为第一熔融体，从所述第一处理腔室的出料口被挤出；缓存模块，所述缓存模块包括具有进料口和出料口的存料室，所述存料室的进料口与所述第一处理腔室的出料口连通，所述缓存模块被配置为接收从所述第一处理腔室的出料口挤出的所述第一熔融体，并引导所述第一熔融体经由所述存料室的出料口流出；第一打印模块，所述第一打印模块与所述存料室的出料口连通，并包含第一喷嘴组，所述第一打印模块被配置为接收从所述存料室的出料口流出的所述第一熔融体，并引导所述第一熔融体经由所述第一喷嘴组挤出，以打印所述药物剂型；以及平台模块，所述平台模块被配置为接收经由所述第一喷嘴组挤出的所述第一熔融体，以沉积生成所述药物剂型；控制模块，所述控制模块包括计算机化控制器，用于基于所述3D打印设备的状态参数控制所述3D打印设备。2.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述缓存模块进一步包括存料室加热装置，所述存料室加热装置被配置为对所述存料室中的第一熔融体加热，以保证所述第一熔融体在所述存料室中处于熔融状态。3.根据权利要求2所述的3D打印设备，其特征在于，所述3D打印设备进一步包括与所述控制模块通信连接的温度检测装置，所述温度检测装置被设置为检测所述存料室处的所述第一熔融体的温度，并向所述控制模块传递温度检测信号；所述控制模块用于根据所述温度检测信号控制所述存料室加热装置的加热功率，以使所述第一熔融体在所述存料室保持近似恒定的温度。4.根据权利要求1至3任一项所述的3D打印设备，其特征在于，所述缓存模块进一步包括存料室出料控制装置，用于控制所述存料室的出料口的出料速度。5.根据权利要求4所述的3D打印设备，其特征在于，所述存料室出料控制装置为设置在所述存料室的出料口的单螺杆装置或者双螺杆装置或者流量控制阀。6.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述缓存模块进一步包括设置于所述存料室处的容积传感器，所述容积传感器被设置为检测所述存料室中所述第一熔融体的剩余容积，并向所述控制模块传递容积检测信号；所述控制模块用于根据所述容积检测信号控制所述第一处理腔室的出料口的出料速度。7.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述缓存模块进一步包括设置于所述存料室的出料口处的挡板或者挡片，用于打开或关闭所述存料室的出料口。8.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述第一喷嘴组包括呈阵列分布的多个喷嘴；所述多个喷嘴到所述存料室的连通路径距离相等。9.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述3D打印设备的状态参数包括所述药物剂型的数字模型。
10.根据权利要求9所述的3D打印设备，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：成森平，李霄凌，邓飞黄，卢皓晖，刘海利，姚涓，王晓飞，吴伟，
申请(专利权)人：南京三迭纪医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：