[發明專利]一種用于生物復合材料的3D打印噴頭

有效

• 申請號: 201810177518.0
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN108381924B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 阿依古麗·喀斯木;烏日開西·艾依提
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: B29C64/209
• 分類號: B29C64/209;B29C64/295;B28B1/00;B33Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種用于生物復合材料3D打印的打印噴頭，包括推桿，同軸加熱套，送絲管，熱電偶，混合擠出頭，送粉管，電加熱管；混合擠出頭與同軸加熱套通過螺紋連接，推桿裝在同軸加熱套的送料腔內孔中，送料腔內孔中裝有可降解聚合物，同軸加熱套上裝有三個電加熱管。混合擠出頭上裝有三個送粉管和一個送絲管，混合擠出頭的外壁裝有熱電偶。所述噴頭可以制作由連續纖維增強的可降解聚合物?生物陶瓷復合材料的3D打印件，可以有效的提高打印件的機械性能、骨結合力，可以控制打印件的降解速度，可以降低無菌性炎癥的風險。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，具體涉及一種用于生物復合材料3D打印的打印噴頭。

背景技術

3D打印技術又稱增材制造技術、快速成型技術等，是一種由三維CAD模型直接驅動，通過逐層堆積，快速制造任意復雜形狀的三維物理實體的技術的總稱，已在工業、醫療、建筑、藝術等多個領域得到成功的應用。在醫學領域，3D打印技術因具備能夠為患者快速“量身定做”出個性化替代物、支具等的能力，故在醫學領域得到了越來越多的應用。

在組織工程方面，可降解聚合物是一類非常重要的材料，在體內可被吸收、降解的特性可以避免金屬、尼龍等不可降解材料還需二次手術取出的問題。而且通過3D打印的方式可制備形狀復雜、微結構可控、可降解的組織工程支架。但是，單一的可降解聚合物材料也存著諸如酸性降解物導致的無菌性炎癥、降解速度快、骨結合力弱、機械強度較差等不足。將可降解聚合與鈣磷陶瓷等材料加以混合可代償聚合物降解引起的pH值下降，可以控制降解速度及改善骨結合力，而且可以提高機械強度。若進一步采取連續纖維增強的方式，則可以進一步提高機械強度。

為了通過3D打印的方式實現上述多材料同時打印的要求，需要同時打印出熔融態的可降解聚合物、陶瓷粉末顆粒、固態纖維三種不同的形態材料，而目前的3D打印設備的打印頭還不能實現這三種不同形態材料的同時打印。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于生物復合材料的3D打印，用于打印由連續纖維增強的可降解聚合物-生物陶瓷復合材料的組織工程支架、人工假體等植入物。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案。

一種用于生物復合材料的3D打印噴頭，包括：推桿1、同軸加熱套2、送絲管4、熱電偶5、混合擠出頭6、送粉管7、電加熱管10。所述噴頭的混合擠出頭6與同軸加熱套2通過螺紋連接，推桿1裝在同軸加熱套2的送料腔內孔201中，送料腔內孔201中有可降解聚合物9。同軸加熱套2上裝有三個電加熱管10，電加熱管10在同軸加熱套2上間隔120度均勻分布。混合擠出頭6上裝有三個用于輸送生物陶瓷粉8的送粉管7和一個輸送長纖維3的送絲管4。在送絲管4與送粉管7上根據3D打印機上的絲材及陶瓷材料的放置位置另接塑料導向管。混合擠出頭6的外壁裝有熱電偶5。

所述推桿1的桿部裝于同軸加熱套2的送料腔內孔201中，推桿1桿部外徑與送料腔內孔201為間隙配合，配合間隙的范圍為0.03~0.04mm。混合擠出頭6上部的混合擠出頭進料孔601與同軸加熱套2的送料腔內孔201直徑相同。混合擠出頭6的噴口604的軸線與送絲管孔602、送粉管孔605的軸線的夾角均為60度。噴口604的直徑為：長纖維3的直徑加0.5mm，3D打印前需根據所選增強用長纖維3的直徑選擇相應的混合擠出頭6。電加熱管10的外徑與電加熱管安裝孔202的內徑為間隙配合，配合間隙的范圍為0.05~0.1mm。

本發明的有益效果為：一種用于生物復合材料的3D打印噴頭，可以制作通過連續纖維增強的可降解聚合物-生物陶瓷復合材料的組織工程支架和骨替代物，可以通過控制可降解聚合物和生物陶瓷的比例實現具有梯度變化的打印件，可以有效的提高打印件的機械性能、骨結合力，可以控制打印件的降解速度，可以降低無菌性炎癥的風險，對個性化高性能可降解內植物的快速制備有重要的意義。

附圖說明

圖1為本發明裝置的三維軸側結構示意圖。

圖2為本發明裝置的剖面圖。