粉末混合料复合三维打印装置的研究与实现

摘要

目前，片剂型药物加工方式是使用压片机批量化生产，而生产定制具有靶向释放功能的药片是未来药剂学的一个重要发展方向。三维打印技术具有可定制化特点，可以加工复杂的立体结构。将三维打印技术与片剂成型加工技术结合，可以通过设计片剂结构，改变片剂比表面积对片剂崩解释放进行控制。本文以对乙酰氨基酚粉末为材料，提出一款粉末混合料复合式三维打印机的设计与实现方法，并进行了相关分析，内容如下。
　　(1)本文对一台用于片剂加工的双喷头三维打印机进行机械设计。设计内容包括三维打印机的机身结构、动力来源、传动装置、挤出装置、打印平台等。使用SolidWorks进行虚拟装配，最后实物搭建调试。
　　(2)对于三维打印机上的一些梁结构和悬臂式结构，例如X轴、Y轴、Z轴和打印平台。本文采用Ansys Workbench进行静力学分析，得到了相应的位移云图和等效应力云图。对箱体结构进行模态分析。
　　(3)对三维打印成型误差来源进行分类，对系统误差和参数误差进行研究，主要对分层厚度、挤出速度、填充速度、填充率、填充图案等参数对打印精度的影响进行了分析和计算，并以此结果进行后续的三维打印片剂实验。
　　(4)在双层对乙酰氨基酚片剂打印实验中，采用正交试验获取了最佳打印参数组合，并配制了对乙酰氨基酚片的速释层药剂和缓释层药剂，得到三维打印对乙酰氨基酚片剂。进而对三维打印片剂的物理性能（重量、硬度、脆碎度）和化学性能（含量、释放特性）进行了实验测定。从在物理特性和化学特性两方面证明三维打印双层对乙酰氨基酚片达到了设计要求。证明了三维打印技术在制药方面的应用可行性。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景

1．2 三维打印技术概述

1．3 食用三维打印技术研究现状

1．4 研究内容

1．5 本章小结

第二章 双喷头三维打印机设计

2．1 三维打印机机械系统构成

2．2 三维打印机主体结构选型

2．3 三维打印机打印平台设计

2．4 三维打印机传动结构设计

2．4．1 传动方案设计

2．4．2 X-Y轴传动方式设计

2．4．3 Z轴传动方式设计

2．5 三维打印机挤出装置设计

2．5．1 具有一定粘度材料挤出方式

2．5．2 活塞挤出流量计算

2．5．3 材料挤出截面形状

2．5．4 双喷头挤出机设计

2．6 步进电机选型与三轴脉冲数计算

2．7 三维打印机主体结构设计

2．8 SolidWorks虚拟装配

2．9 本章小结

第三章 关键结构有限元分析

3．1．1 有限元方法基本思想

3．1．2 有限元分析方法步骤

3．1．3 Ansys Workbench简介

3．2 X轴有限元模型建立

3．2．1 模型的建立与简化

3．2．2 模型网格划分

3．2．3 结果分析

3．3 Y轴有限元模型建立

3．3．1 模型的建立与简化

3．3．2 模型网格划分

3．3．3 结果分析

3．4．1 模型的建立与简化

3．4．2 模型网格划分

3．4．3 结果分析

3．5 箱体模态分析

3．5．1 箱体结构简化

3．5．2 模型网格划分

3．5．3 结果分析

3．6 双喷头三维打印机实体装配

3．7 本章小结

第四章 三维打印成型精度研究

4．1 影响成型精度因素

4．2 数据处理误差

4．2．1 STL文件格式转换误差

4．2．2 分层厚度误差

4．3 成型加工误差

4．3．1 工艺参数

4．3．2 材料收缩

4．3．3 打印机设备

4．4 后处理误差

4．4．1 去除支撑

4．4．2 表面处理

4．5 本章小结

第五章 三维打印对乙酰氨基酚片剂及性能研究

5．1 片剂简介

5．2 三维打印双层片最优参数组合实验

5．2．1 变量的确定

5．2．2 HPMC凝胶的选择

5．2．3 速释层、缓释层试剂的制备

5．2．4 药品装填准备

5．2．5 最佳打印温度的确定

5．2．6 三维打印片剂

5．2．7 正交实验分析

5．2．8 参数验证

5．3 三维打印片剂物理性能检测实验

5．3．1 物理性质测定

5．3．2 物理性质分析

5．4 对乙酰氨基酚含量测定实验

5．4．1 对乙酰氨基酚含量标准曲线测定

5．4．2 三维打印双层片含量测定实验

5．5 对乙酰氨基酚体外释放实验

5．5．1 人工胃液标准曲线测定

5．5．2 三维打印双层对乙酰氨基酚片释放曲线测定

5．6 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况