[发明专利]3D打印设备和方法

说明书

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。

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的发明专利申请的分案申请。

技术领域

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。

背景技术

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。

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。

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。

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。由于本发明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。本发明描述的装置，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。使用本发明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，使用本发明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。

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。

发明内容