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粉床熔融3D打印技术在医疗植入体制造中的应用_澳门国际网站
时间:2021-07-21 来源:澳门国际手机版 浏览量 4590 次
本文摘要:增材生产工艺在生物诊疗行业的运用于可分为四个层面,分别是:无生物相容性的医疗机械生产制造;不具有生物相容性但不可以水解反应的永久性植入体生产制造;不具有生物相容性且生物降解的的组织工程支撑架的生产制造和体细胞以及他体细胞外遗传基因生产制造。

增材生产工艺在生物诊疗行业的运用于可分为四个层面,分别是:无生物相容性的医疗机械生产制造;不具有生物相容性但不可以水解反应的永久性植入体生产制造;不具有生物相容性且生物降解的的组织工程支撑架的生产制造和体细胞以及他体细胞外遗传基因生产制造。这种各有不同行业可运用于的增材生产制造方式还包含:立体式光刻技术、层次实体线生产制造、塑料吸管堆积成形、粉床产品工件/熔化这些。

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文中在这里关键诠释做为永久植入体的金属材料植入体的加工过程。  粉床熔化技术性(SLM、EBM)主要用途关键有航天航空类工业生产行业及诊疗植入体,尤其是永久性植入体生产制造。紧密结合医药学扫瞄和光学技术,增材生产工艺在诊疗行业运用于更加广泛。那麼在制取金属材料生物植入体时材料的配搭及设计过程有什么回绝呢?  一.植入体用金属材料材料  脑外科是金属材料假体用以至少的课程,特别是在以外固定支架占多数。

在其中涉及的罕见的金属材料材料可作为金属材料植入体制取还包含:316/316L不锈钢板,Ti6Al4V,CoCr铝合金。  此外也有的新材料有:Mg铝合金优势:优秀的比强度和比刚度、不错的生物相容性、在生物身体可全自动水解反应等特点;Ti-6Al-7Nb(TC20)用Nb取代了有毒原素V,比Ti6Al4V更优的抗腐蚀;钽特别是在是多孔结构钽金属材料低的气孔率、较低的强度和优秀生物相容性,做为生物植入体材料具有非常大发展潜力;及其Ni-Ti样子形状记忆合金。

  文中在这里仅有解读罕见材料:  ①316/316L不锈钢板  不锈钢板是最开始的身体植入体材料,尤其是马氏体不锈钢板具有不错的生物相容性,且质优价廉。常见于人力关节或骨裂区固定夹板等。其缺陷取决于在生理学自然环境中,不锈钢板有时候不容易造成锈蚀等难题。

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较多科学研究在SLM方式制取316L植入体。  ②CoCr铝合金  CoCr铝合金做为钴基材料意味着,其外敷腐蚀及耐磨性较不锈钢板都逐步提高。但其价钱较高就是迫不得已托的缺陷。

其关键做为骨节、牙等取代材料。  ③Ti6Al4V  Ti6Al4V因为极好的生物相容性、外敷腐蚀和冲击韧性广泛运用于生物诊疗行业。

  弹性模具比不锈钢板及钴基合金更为类似骨质增生。作为制取骨节、肩胛骨、头骨及其血管介入治疗心血管支架等植入体。SLM、EBM方式制取该材料皆有较多科学研究,二种方式制取材料的机构各有不同(SLM多有奥氏体相互之间,EBM多见 相互之间)导致二者物理性能的差别。

  二.设计过程  粉床熔化技术性的可自定特性及可制取与成骨细胞相符合的多孔结构特性,使其适合生物增材生产制造中永久性植入体的制取。  ①数据收集全过程  可运用CT扫瞄、核磁共振电子光学(MRI)、X监控摄像头技术性搜集患者特殊植入体外貌实体模型。

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三维实体模型恢复并用以三维软件进行图型人性化设计方案,经magics等手机软件应急处置后,导入增材生产线设备必需复印机成形。  ②多孔结构的设计方案  成骨细胞可分为密致骨(皮层骨)和松质骨(后囊骨)二种,二者差别取决于孔隙率和的机构各有不同。因而为了更好地更为精确的效仿骨质增生特性务必对孔隙率设计方案。且这类孔隙度构造必不可少相互之间关系,以确保人体骨骼的生长发育和体细胞的入迁,另外还要充分考虑进孔率。

现阶段植入体普遍的孔隙度规格为400-600μm,气孔率为75-85%。  多孔结构的直径、气孔率及內部贯通性是规定骨材料嵌入后骨长入方法和总数的决策要素。L.E.Murr明确指出的四种多孔结构实体模型,如下图:  DongjinYoo明确指出了生物多孔结构。  ③植入体表层改性材料  为保证 植入体表层具有不错的生物相容性、耐磨性能及对的机构生长发育的不可逆性还务必对多孔结构的表层进行有机化学应急处置或表层的镀膜应急处置。

可应用的方式还包含:热喷涂、激光器熔敷、正离子喷发物、喷砂处理法、电解法这些。常见的经久耐用表层镀层TiN、TiO2及生物特异性镀层。

  三.发展趋势与挑戰  ①作用梯度方向构造、复合型材料的产品研发  作用梯度方向构造更为符合生物物理性能回绝,且能扩大因为科弹性模具过低,使在和没法非常好的由植入体传输到联接成骨细胞而造成的变形屏蔽掉,另外提高了生物相容性。这类梯度方向构造还包含材料成份的到数过渡和构造的到数过渡(闻下图多孔结构的到数过渡)。

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材料到数过渡举例说明:例证人工合成牙根表面可用耐磨性能优秀的甲基磷石灰粉瓷器,內部可用高韧性铝合金材料。  复合型材料做为金属材料植入体回绝在单一结构中依照各有不同市场的需求在植入体各有不同一部分不会有多复合型材料构造。而粉床熔化技术性答复材料制取全过程和特性缺乏深入分析。

  ②蜂窝状简易构造生产制造  蜂巢状构造分为偶然性的及非偶然性,后面一种层错构造具有精确性。这类简易构造加工过程难点取决于粉末状滑动摩擦力构造架构上去除艰辛。  四.实例  ①钴基合金人力膝盖骨  ②铝合金胸肋骨  生物植入体生产工艺是一个简易的新式技术性,涉及三维打印机、生物学、材料学等多综合知识。

我在这里仅对金属材料增材生产制造在该行业运用于的总体概述解读。确立基础知识及加工工艺关键点还需要参照涉及到书本、参考文献。


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