打印金属基生物材料工艺和临床应用的问题与趋(6)
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【摘要】3.2.2 关于金属3D打印技术 选择性激光烧结是一种基于激光的粉末床融合技术,制造过程中原始粉末会部分熔融或加热到烧结点,虽然这样可以一定程度地减
3.2.2 关于金属3D打印技术 选择性激光烧结是一种基于激光的粉末床融合技术,制造过程中原始粉末会部分熔融或加热到烧结点,虽然这样可以一定程度地减小热应力的产生,但会导致部件高孔隙率和高密度,从而造成一定的工艺缺陷[81]。尽管如此,该技术仍因应用材料广泛和模制流程简单而被广泛应用。因此,目前对选择性激光烧结的研究主要集中在与后处理的结合,以降低孔隙率并快速制造接近全密度的零件[82]。
选择性激光融化是金属增材制造中应用最广泛的方法[83],是基于选择性激光烧结技术开发的,两者的基本原理相似,不同点在于:选择性激光融化使用高功率光纤激光器及完全熔化粉末的冶金机制,具有可印刷材料范围广、制作周期短及成型零件高精度、机械性能强、无需后处理等优势,特别适合于单件或小批量零件制造。
电子束熔化是最成熟的金属粉末床熔融技术之一[84],也是应用于生物金属设备的最常见3D打印技术之一[85]。不同于激光能源,该技术使用高能电子束作为处理热源,具有能量利用率高、材料吸收率高、稳定性更好、运行维护成本低的优点,已成为制造具有精确尺寸的复杂或功能性渐变结构的理想方法。
在定向能量沉积工艺中,尽管激光金属沉积与激光工程网成形名称不同,但基本原理大致相同,具有制造孔隙梯度或不同金属梯度结构的能力[86]。大量研究工作表明,激光工程网成形技术已成功制备钛、钴铬合金等多种生物相容性金属制造[87],目前激光工程网成形制造的研究方向主要聚焦于承重植入物研究[88-91]。综上,3D打印金属零件的表面、机械性能和生物学特性等性能对于金属增材技术的发展至关重要[92]。亦有学者通过体内外实验设计优化金属打印工艺参数进行部件功能性改进,证实了3D金属打印技术适合生产生物相容性金属材料。
尽管3D打印金属在医学领域的应用面临诸多限制,但生物医学材料和3D打印技术的不断发展和改进为其提供前所未有的机会,它的出现弥补了传统制作工艺的不足,使制备出具有低弹性模量、低成本、精准化等优点的个性化金属基生物材料成为了可能,还需要认识到3D打印金属植入物还有很长的路要走,对于生物材料和植入物仍需要进行长期全面的体内外实验,为制备符合人体要求的金属基生物材料提供有价值的参考。
作者贡献:张剑进行综述设计,纪琦收集资料和成文,喻正文审校。
经费支持:该文章接受了“贵州省委组织部第六批人才基地建设项目(RCJD2018-9)、贵州省教育厅青年科技人才成长项目(黔教合KY字[2016]207)及遵义市科学技术局、遵义医科大学联合科技研发资金项目[遵市科合社字(2016)45号]”的资助。所有作者声明,经费支持没有影响文章观点和对研究数据客观结果的统计分析及其报道。
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文章来源:《中国口腔颌面外科杂志》 网址: http://www.zgkqhmwkzz.cn/qikandaodu/2021/0422/420.html
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