[發明專利]三維打印機頭

在審

• 申請號: 201980076843.0
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN113165261A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 卡洛斯·米格爾·多明格斯·莫塔;洛倫佐·莫羅尼;拉維·辛哈
• 申請（專利權）人: 馬斯特里赫特大學;馬斯特里赫特大學醫學中心
• 主分類號: B29C64/106
• 分類號: B29C64/106;B29C64/205;B33Y30/00
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理有限公司 11363
• 代理人: 王建國;李琳

本發明涉及一種三維打印機頭(10)，其包括接收部分(15)，所述接收部分具有用于將材料接收到接收部分中的至少兩個入口(17,19)，其中，所述打印機頭進一步包括：分配單元(21)，所述分配單元用于打印三維產品；擠出螺桿(13)，所述擠出螺桿至少在接收部分與分配單元之間延伸，用于調節被接收在接收部分中的材料，并且用于將材料移入分配單元以分配調節的材料。

本公開涉及一種用于打印三維產品的三維打印機頭，優選地允許使用生物聚合物來制造3D支架。

本公開還涉及一種增材制造系統。

本公開進一步涉及一種用于打印三維產品的方法。

US2012/0080814A1公開了一種精密擠出沉積(PED)裝置，其允許在3D支架的制造中使用生物聚合物，其中，PED裝置利用三個主要組件：1)材料運送；2)3D運動；以及3)計算機輔助建模。材料運送組件包括可互換噴嘴、多個加熱元件和精密傳動螺桿。加熱元件將材料加熱到工藝溫度。精密螺桿驅動材料通過材料運送室到達噴嘴進行擠出。3D運動由線性伺服控制，其允許PED在X方向、Y方向和Z方向上移動。PED的計算機輔助建模組件使用戶能夠相應地建立三維結構模型。

已知的PED裝置被配置為僅處理一種單一起始材料。

本公開的主要目的是提供一種相對于現有技術改進的三維打印機頭。第二個目的是提供一種三維打印機頭，所述三維打印機頭被配置為同時處理多于一種起始材料。第三個目的是提供一種三維打印機頭，所述三維打印機頭被配置為用于打印所制造的三維產品中的成分梯度。

這些目的可以用如權利要求1所述的三維打印機頭來實現。

三維打印機頭包括接收部分，所述接收部分具有用于將材料接收到接收部分中的至少兩個入口，其中，所述打印機頭進一步包括：分配單元，所述分配單元用于打印三維產品；擠出螺桿，所述擠出螺桿至少在接收部分與分配單元之間延伸，用于調節被接收在接收部分中的材料，并且用于將材料移入分配單元以分配調節的材料；以及壓力控制器，所述壓力控制器用于控制通過接收部分的至少兩個入口的壓力控制的材料供應，確定被接收在接收部分中的材料的混合比。

壓力控制器提供壓力控制的進給機構，用于處理通過至少兩個入口接收在接收部分中的兩種單獨的起始材料，例如，兩種單獨的聚合物，并在打印過程中以不同的比例混合它們。因此，打印機頭設計為允許雙材料原位復合，從而能夠通過由兩種起始(聚合)材料的不同組合組成的梯度支架的單個連續過程來制造。打印機頭通過使用以不同比例混合的兩種起始材料來實現打印控制的成分梯度。在目前已知的3D打印機中，這是不可能的。當成分必須改變時，通常需要更換墨盒甚至打印機頭。

成分梯度的應用包括產生在組合物的界面處進行改進的粘結的整體組合物，和/或具有局部可變成分的整體結構。材料性能梯度在生物學中也得到了高度利用，例如在骨內或在硬骨與較軟肌腱或韌帶之間的界面處。三維打印機頭可以被配置為用于骨、肌腱和韌帶的組織工程和其他生物應用，其中打印產品的不同區域需要不同的材料性能。例如，用于疝氣治療的網片(其在一側上需要細胞粘附表面，并且在另一側上需要細胞非粘附表面)可使用本公開中所公開的三維打印機頭在單個連續過程中打印。

根據本公開的打印機頭被配置為用于熱塑性多材料打印應用。打印機頭被配置為用于處理和調節至少兩種單獨的熱塑性材料，以獲得熱塑性多材料，所述熱塑性多材料將由分配單元分配，用于在連續打印過程中生產3D產品。