概述：用于3D打印的生物医学植入物的融合粉末床

时间：2020-01-14 09:04 来源：中国3D打印网作者：中国3D打印网阅读：次

中国3D打印网1月14日讯，LEMurr是得克萨斯大学埃尔帕索分校的研究人员，对3D打印医疗设备进行了概述，并在最近出版的《冶金原理应用于粉末床融合3D打印/个性化和优化的金属和合金生物医学的增材制造》中对植入物进行了概述。同时使用SLM和EBM技术的粉末床融合技术在世界范围内继续流行，包括在医院中，医院使用商业系统来创建针对患者的医疗设备。

用于Ti-6Al-4 V产品制造的EBM系统（图1c）。（a）EBM示意图，显示在（1）电压下以60 kV电压操作的电子枪，通过CAD扫描聚焦的电子束（2）以选择性地熔化倾斜的（r）从纸盒（3）送入3D打印产品（4）的粉末层重力。（b）如（a）所示，在EBM盒中放入Ti-6Al-4 V粉末。（c）光学显微照片，显示Ti-6Al-4 V EBM固体，制成品α相，双凸透镜状晶粒的微观结构。
“ EBM和SLM制成的金属或合金产品之间的主要区别在于，较低的SLM粉末床温度和更快的冷却或冷却速率，” Murr解释说。 “这会在某些SLM产品中产生内部应变，而这些产品通常需要进行热等静压处理（HIPing）以减轻这种固有应变，并会导致产品翘曲或其他变形。 SLM产品表面通常也更光滑，对于某些应用程序，这可能是重要的功能。”
尽管3D打印，增材制造工艺和材料选择方面的挑战仍在继续，但世界各地的研究人员仍在不断创新植入物，无论是针对大脑，牙齿，脊柱或更多的植入物，在许多情况下（甚至在某些情况下）都可以提高生活质量。 Murr指出，已经进行了许多尝试来生产功能性且有效的多孔材料。医疗器械制造商一直在努力工作，以创造出新的方法来生产具有合适孔隙率的植入物。

EBM制造的Ti-6Al-4 V菱形十二面体网状颅骨插入件，用于特定于患者的CAD生成的聚合物头骨模型。
“截至2019年，全球医院中有数百个所谓的即时医疗3D打印中心或枢纽；Murr说：“有些人在整形外科部门，而另一些人则为各种外科部门提供服务，包括开发3D打印的外科手术计划模型。”如今，负责制造植入物的大多数3D打印医疗中心和服务实验室都使用Ti-6Al-4 V粉：
.颌面重建
.骷髅头
.脊椎插入物

.全髋关节和膝关节植入物

EBM制造的Ti-6Al-4 V网格和泡沫以及Co-Cr-Mo合金网格和泡沫样品的相对弹性模量（E / Es）与相对密度（ρ/ρs）的关系图

        EBM制造的Ti-6Al-4 V网格和泡沫以及Co-Cr-Mo合金网格和泡沫样品的相对弹性模量（E / Es）与相对密度（ρ/ρs）的关系图。改编自Murr [9]。注意，沿着拟合线的箭头对应于E / Es = 0.02和ρ/ρs= 0.18，其斜率对应于Eq中的指数2。（11）。
       “在过去的20年中，尽管已经进行了大量的钛合金系统开发研究，其中包括诸如Ti-24Nb-4Zr-7.9 Sn之类的合金，其杨氏模量小于Ti-6Al的一半。 -4 V，采用这些合金进行植入物制造几乎没有动机，无论是生物医学的还是经济的，”研究人员总结道。
       “对于Ti-6Al-4 V，主要的微观结构由各种α相尺寸或αʹ-（马氏体）相尺寸组成，可以在大约3.5-4.5 GPa的范围内调节硬度（维氏硬度）作为强度和延展性的相应操纵。虽然这可以确保多孔，开放式细胞植入物设计与骨骼的高度生物力学相容性，但最佳的骨骼向内生长不仅可以确保植入物的有效固定，还可以使植入物成为骨骼支架或理想的骨替代物。”

由EBM制造的Ti-6Al-4 V多孔网状骨盆带，是为患者特定的聚合物T-CAD模型定制的（a）。（b）显示带有箭头的倒置钛合金骨盆插入物，指示用于连接右腿的髋臼假体的附件。

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