CN108927996A - 一种用于3d打印机的喷头组件 - Google Patents

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吴田俊
张祥林
石磊
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    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205—Means for applying layers
    • B29C64/209—Heads; Nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明涉及一种用于3D打印机的喷头组件，其包括点胶机适配器、医用注射器针筒和打印针头，医用注射器针筒的一端开口，另一端安装打印针头；点胶机适配器包括位于其端部位置的堵头和密封套设于堵头上的密封活塞，点胶机适配器内设有贯穿整个点胶机适配器的通孔，密封活塞内对应于通孔设有贯穿密封活塞的导气孔，密封活塞与医用注射器针筒的内壁密封过盈配合且可拆卸连接。本发明相比于现有技术更适合于进行灭菌操作，节省制造成本，防止了机械接触导致打印材料性能受到影响。

Description

一种用于3D打印机的喷头组件
技术领域
本发明涉及3D打印领域，具体涉及一种用于3D打印机的喷头组 件。
背景技术
3D打印机又可称为三维打印机，是一种累积制造技术，即快速 成型技术的一种机器，它是以数字模型文件为基础，运用合适的打印 材料，通过层层堆积的打印方法来打印立体模型。
目前常用于生物制造的3D打印技术主要包括熔融沉积制造 (FDM)、选择性激光烧结(SLS)、喷墨打印、激光直写、挤出沉积、 微滴喷射等成形技术。其中，挤出沉积技术又可分为电机挤出式沉积 技术(MAM)和气体挤出式沉积技术(PAM)，电机挤出式沉积技术通 过丝杆电机提供挤出力来进行材料的挤出打印，气体沉积式挤出技术 通过高压气体提供挤出力来进行材料的挤出打印，与电机挤出相比， 气体挤出沉积技术时间响应更快、没有和材料有直接机械接触、方便 使用等优点而被更广泛使用。
现有的气体挤出式沉积打印技术，一般采用点胶机针筒，又叫日 式注射器或美式注射器，其中一般设有可沿针筒长度方向活动的密封 活塞，这种点胶机针筒在进行灭菌操作时，如果用这种沿针筒长度方 向活动的密封活塞密封，当密封活塞被推入点胶机针筒中时，很不方 便将其取出，对于一些需要进行无菌操作打印的材料使用很繁琐，限 制了打印材料范围；另外医学和生物领域的研究人员并不习惯使用点 胶机针筒，而更习惯使用注射器，这也限制了3D打印机在不同领域 之间的推广使用。
发明内容
本发明提供了一种用于3D打印机的喷头组件，解决了以上所述 的技术问题。
本发明解决上述技术问题的方案如下：一种用于3D打印机的喷 头组件，其包括点胶机适配器、医用注射器针筒和打印针头，所述医 用注射器针筒的一端开口，另一端安装所述打印针头；所述点胶机适 配器包括位于其端部位置的堵头和密封套设于所述堵头上的密封活 塞，所述点胶机适配器内设有贯穿整个所述点胶机适配器的通孔，所 述密封活塞内对应于所述通孔设有贯穿所述密封活塞的导气孔，所述 密封活塞与所述医用注射器针筒的内壁密封过盈配合且可拆卸连接。
优选地，所述密封活塞靠近所述打印针头的一端端面为平整平面。
优选地，所述密封活塞由与所述医用注射器针筒适配的医用级注 射器的密封活塞改制而成。
优选地，还包括密封圈，所述堵头外侧壁上设有环装凹槽，所述 密封活塞内侧壁设有安装槽，所述密封圈密封卡设于所述环状凹槽中， 所述密封圈外侧壁与所述安装槽相适配。
优选地，所述堵头两侧设有卡接件，用以固定位于所述医用注射 器针筒开口的一端外侧的环状凸缘。
优选地，所述密封活塞与所述密封圈的配合处以及所述密封圈与 所述堵头的安装缝隙处均涂设有密封胶。
本发明的有益效果包括：
(1)医用注射器相比现有的点胶机针筒而言，更适合于进行灭 菌操作，当需要进行灭菌操作时，现有的医用注射器，都具备一个相 对应的密封推杆，灭菌材料装进注射器之后，用对应的密封推杆进行 密封即可，灭菌之后，将密封推杆抽出，因此对于需要进行灭菌处理 的生物材料而言，注射器式喷头更加适合进行生物3D打印，这不仅 扩大了3D打印机可打印材料的使用范围，还推动了打印的研究进展；
(2)该喷头组件在进行3D打印时，密封活塞不会移动，用高压 气体直接挤压打印材料，防止了因为密封活塞与打印材料机械接触导 致打印材料性能受到影响。
(3)医用注射器针筒其商业成本和点胶机针筒的商业成本相比， 只有其价值的一半，甚至更低，因此本发明可以大大减少打印过程中 的打印成本；
(4)对于医学和生物领域的研究人员来说，使用频率最多、使 用最方便为医用注射器，因此本发明可以让医学和生物领域的研究人 员更方便的使用3D打印机，有利于推动3D打印机在不同领域的推广， 以及将更多的领域结合起来的作用。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发 明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较 佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实 施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请 的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构 成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的一种用于3D打印机的喷头组件的整 体结构示意图；
图2为本发明实施例中点胶机适配器的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种用于3D打印机的喷头组件的剖 视图。
1-点胶机适配器；2-医用注射器针筒；3-打印针头；4-密封活塞； 5-密封圈；11-通孔；12-堵头；21-环状凸缘；13-卡接件；41-导气 孔，42-安装槽，121-环装凹槽；
具体实施方式
以下结合附图1-3对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只 用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附 图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本 发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形 式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施 例的目的。
实施例1
如图1和图3所示，本发明提供了一种用于3D打印机的喷头组 件，包括点胶机适配器1、医用注射器针筒2和打印针头3，医用注 射器针筒2的一端开口，另一端安装所述打印针头3；点胶机适配器 1包括位于其端部位置的堵头12和密封套设于所述堵头12上的密封活塞4，点胶机适配器1内设有贯穿整个点胶机适配器1的通孔11， 密封活塞4内对应于通孔11设有贯穿密封活塞4的导气孔41，密封 活塞4与医用注射器针筒2的内壁密封过盈配合且可拆卸连接。
密封活塞4靠近打印针头3的一端端面为平整平面，该技术方案 的好处在于，在进行3D打印时，密封活塞不会移动，用高压气体直 接挤压打印材料，防止了因为密封活塞与打印材料机械接触导致打印 材料性能受到影响。
其中，为了节约制造成本，密封活塞4由与上述医用注射器针筒 2适配的医用级注射器的密封活塞改制而成，同时，采用相适配的密 封活塞可以充分保证密封性能。
更具体的，由于现有的医用注射器的密封活塞4其内侧壁设有安 装槽42，使用医用注射器的密封活塞4直接与堵头12安装时，会产 生间隙，造成气密性不好，因此在堵头12外侧壁上设有环装凹槽121， 然后在环状凹槽121中卡设密封圈5，且密封圈5外侧壁与安装槽42 相适配。
医用注射器针筒在起开口两侧均设有环状凸缘，为了将医用注射 器针筒2和点胶机适配器1固定，因此在堵头12两侧设有卡接件13， 用以固定位于医用注射器针筒2开口的一端外侧的环状凸缘21；在 本实施例中，卡接件采用的是两个相向弯折的卡勾，在实际应用中， 也可以设计为其他形状；为了保证结构的紧凑性，加强密封效果，密 封活塞4与密封圈5的配合处以及密封圈5与堵头12的安装缝隙处 均涂设有密封胶，且进行时间为24h～48h的固化。
欲使用本发明的3D打印机的喷头组件，需先自行组装，以下以 5ml医用注射器针筒为例，加以具体说明；
(1)在5ml医用注射器针筒相对应的密封活塞中间位置加工出 一个导气孔，且该导气孔尺寸比点胶机适配器的堵头略小，保证导气 孔和点胶机适配器的堵头形成过盈配合；
(2)将密封活塞靠近打印针头的一端端面加工为平整平面；
(3)将密封圈卡设在点胶机适配器堵头上的环装凹槽中，再将 套设有密封圈的堵头穿进注射器活塞的导气孔中，同时保证密封圈外 侧壁与密封活塞内侧壁处的安装槽相适配；
(4)在密封活塞与密封圈的配合处涂抹密封胶，固化24h～48h， 保证气密性良好。
(5)在密封圈5与堵头12的安装缝隙处涂抹密封胶，固化 24h～48h，保证气密性良好。
(6)固化完成后，对上述步骤中安装的组件进行灭菌处理；
(7)将配置好的打印材料装进新取出的5ml医用注射器针筒中， 放入灭菌装置中进行灭菌处理；
(8)将已经灭菌完成装有打印材料的5ml医用注射器相对应的 的推杆取出，将步骤(6)中灭菌处理的装置与5ml医用注射器针筒 进行装配，堵头伸入5ml医用注射器针筒中，密封活塞外侧壁与5ml 医用注射器针筒内侧壁密封配合；
(9)按照设定路径进行3D打印，打印完成后，只需要更换5ml 医用注射器针筒即可。
需要说明的是，在实际操作使用中，本发明所采用的医用注射器 型号不一定为5ml，还可以为10ml或者其他规定型号，在此不作赘 述但均为本领域技术人员在本发明的技术方案思想上做出的常规选 择，应列入本发明的保护范围。
在使用本发明的一种3D打印机的喷头组件时，将喷头组件固定 在3d打印机的夹持装置上，然后将点胶机适配器的另一端通过管道 和高压输送装置相连，高压输送装置将高压气体通过点胶机适配器输 入进医用注射器针筒中，推动医用注射器针筒中的打印材料并从打印 针头中挤出，从而实现打印。
本发明具有的有益效果至少如下：
(1)医用注射器相比现有的点胶机针筒而言，更适合于进行灭 菌操作，当需要进行灭菌操作时，现有的医用注射器，都具备一个相 对应的密封推杆，灭菌材料装进注射器之后，用对应的密封推杆进行 密封即可，灭菌之后，将密封推杆抽出，因此对于需要进行灭菌处理 的生物材料而言，注射器式喷头更加适合进行生物3D打印，这不仅 扩大了3D打印机可打印材料的使用范围，还推动了打印的研究进展；
(2)该喷头组件在进行3D打印时，密封活塞不会移动，用高压 气体直接挤压打印材料，防止了因为密封活塞与打印材料机械接触导 致打印材料性能受到影响。
(3)医用注射器针筒其商业成本和点胶机针筒的商业成本相比， 只有其价值的一半，甚至更低，因此本发明可以大大减少打印过程中 的打印成本；
(4)对于医学和生物领域的研究人员来说，使用频率最多、使 用最方便为医用注射器，因此本发明可以让医学和生物领域的研究人 员更方便的使用3D打印机，有利于推动3D打印机在不同领域的推广， 以及将更多的领域结合起来的作用。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何 形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以 上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱 离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许 更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡 依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修 饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于3D打印机的喷头组件，其特征在于，包括点胶机适配器、医用注射器针筒和打印针头，所述医用注射器针筒的一端开口，另一端安装所述打印针头；所述点胶机适配器包括位于其端部位置的堵头和密封套设于所述堵头上的密封活塞，所述点胶机适配器内设有贯穿整个所述点胶机适配器的通孔，所述密封活塞内对应于所述通孔设有贯穿所述密封活塞的导气孔，所述密封活塞与所述医用注射器针筒的内壁密封过盈配合且可拆卸连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于3D打印机的喷头组件，其特征在于，所述密封活塞靠近所述打印针头的一端端面为平整平面。
3.根据权利要求2所述的一种用于3D打印机的喷头组件，其特征在于，所述密封活塞由与所述医用注射器针筒适配的医用级注射器的密封活塞改制而成。
4.根据权利要求3所述的一种用于3D打印机的喷头组件，其特征在于，还包括密封圈，所述堵头外侧壁上设有环装凹槽，所述密封活塞内侧壁设有安装槽，所述密封圈密封卡设于所述环状凹槽中，所述密封圈外侧壁与所述安装槽相适配。
5.根据权利要求3所述的一种用于3D打印机的喷头组件，其特征在于，所述堵头两侧设有卡接件，用以固定位于所述医用注射器针筒开口的一端外侧的环状凸缘。
6.根据权利要求4或5所述的一种用于3D打印机的喷头组件，其特征在于，所述密封活塞与所述密封圈的配合处以及所述密封圈与所述堵头的安装缝隙处均涂设有密封胶。
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