[实用新型]通过增材制造来沉积材料的装置和增材制造系统

说明书

本文提供了一种通过增材制造来沉积材料的装置和增材制造系统，该装置包括用于熔融加压材料的材料供料系统，用于检测装置内材料压力的压力传感器，以及可在打开位置和闭合位置切换的包括密封针的控制开关。所述密封针延伸穿过包含材料的供料通道并且包括锥形端部，其中密封针的锥形端部接合喷嘴的锥形内表面以在密封针处于闭合状态时防止材料流动通过喷嘴。该系统包括多个该装置，且每个供料系统配置有控制开关。

技术领域

本发明涉及一种用于增材制造的系统和装置，以及使用这种装置的方法。特别是通过增材制造生产产品(例如药物剂型)的方法。

背景技术

增材制造，也称为三维打印，允许将计算机模型通过挤出熔融的物料进行成型。通过一种计算机系统控制三维打印机，并控制物料流动以及打印喷嘴的移动，直到形成所需形状。在线材熔融制造工艺(也称为熔融沉积成型)中，物料以线材的形式被挤入加热头，所述加热头将材料熔融并成型到一个表面上。所述表面或所述加热头可移动以便挤压熔融材料成计算机系统设定的形状。其它增材制造方法有采用非线状材料，将其熔融并加压，然后通过打印喷嘴挤出，但是这些方法经常出现从打印喷嘴处发生不希望的泄漏，特别是当熔融材料具有粘性的时候。

增材制造中的最新发展已经允许使用大量不同的三维打印工艺和使用许多不同的材料。例如，生物惰性材料可用于生产可植入医疗装置或定制实验室耗材的增材制造工艺。参见，例如，Poh et al.,Polylactides in Additive Biomanufacturing,AdvancedDrug Delivery Reviews, vol.107,pp.228-246(2016)。在开发用于药品制造的增材制造技术方面也取得了进展。参见Goyanes et al.,3D Printing of Medicines:EngineeringNovel Oral Devices with Unique Design and Drug Release Characteristics,Molecular Pharmaceutics,vol.12,no.11,pp.4077- 4084(2015)。

然而，目前的增材制造技术受到三维打印机材料挤出精度的限制。药物需要仔细控制，以确保制造的产品形状一致，并且包含精确和准确的药物剂量。仍然需要开发用于增材制造工艺的精确系统，包括用于药品的制造。

所有公开出版物，专利，专利申请和公开的专利申请在这里被纳入本发明作为参考。

实用新型内容

本发明提供了一种用于通过增材制造来沉积材料的装置，包括：用于熔融并施加压力的供料模块，所述供料模块包括连接到打印头的供料通道，所述打印头包括喷嘴，该喷嘴包括锥形内表面和用于打印材料的挤出口；压力传感器，所述压力传感器用于检测所述喷嘴内或所述喷嘴附近供料通道内材料的压力；以及控制开关，其包括可在打开位置和闭合位置切换的密封针，所述密封针延伸穿过所述供料通道的一部分并且包括锥形端部；其中所述密封针的锥形端与所述喷嘴的锥形内表面接合，以阻止材料在所述密封针处于所述闭合位置时流过所述喷嘴。

在一些实施例中，所述材料是非线材的。在一些实施例中，所述材料在从所述装置中挤出时具有约100Pa·s或更高的粘度。在一些实施例中，所述材料在从所述装置中挤出时具有约400Pa·s或更高的粘度。在一些实施例中，所述材料在约50℃到400℃的温度下熔融。在一些实施例中，材料在约50℃至约400℃的温度下从喷嘴中挤出。在一些实施例中，材料在约90℃至300℃的温度下从喷嘴中挤出。

在一些实施例中，接触材料的密封针的任何部分没有突起。

在一些实施例中，压力传感器连接到控制供料模块的计算机系统以响应所述压力传感器报告的压力，并将所述材料加压到所需压力。在一些实施例中，材料的压力在所需压力的0.05MPa内。在一些实施例中，所述供料模块包括活塞和连接到所述进料流道的筒体，其中，所述活塞被驱动以控制所述筒内材料的压力。在一些实施例中，使用步进电机来驱动活塞。