Как использовать металлическую технологию 3D -печати для производства искусственных костей?

Apr 18, 2025

1 Технический принцип - это переход от компьютерных моделей к биомеханической адаптивности . Аналитическая адаптивность .

Высокоэнергетические источники луча используются в металлической 3D-печати, например, расплавление электронного луча (EBM) и селективное лазерное плавление (SLM), чтобы растопить металлические порошки по одному слою за раз, создавая твердые и сложные структуры непосредственно . Основные преимущества следуют: от:

Индивидуальная адаптация. Используя данные CT/MRI пациента, 3D -модель создана для достижения геометрического соответствия точности 0,1 миллиметра с натуральной костью;

Создание сотовых отверстий в форме (с размерами между 200-800 мкМ и пористостью 60-80%), чтобы имитировать структуру натуральной кости, помогает жесткости материала (1-10 ГПа) лучше сочетается с жесткой костью (около 18 ГПа) и мягкой кости (about {5} gpa}} gpa}}}}}}}}}}}}}}}.

Мы создаем крошечные канавки на поверхности имплантата, чтобы направлять рост клеток в определенном направлении, способствовать развитию кровеносных сосудов через внутренние каналы и создавая среду заживления, которая имитирует естественные условия .

2 Материальные инновации: мастерство манипулирования механическими свойствами с биосовместимостью

Несмотря на то, что широко используемый титановый сплав (ti6al4v) отлично подходит для придерживающихся костей и борьбы с ржавкой, его упругой модуль 110 ГПа может вызвать проблему, называемую защитой напряжений . Следующее поколение материальных систем делает прогресс в преодолении этого барьера..

Сплавы Ti Ta (75 GPA) и Ti NB (45 GPA) изменяют свою структуру решетки с помощью элементов Tantalum/Niobium, что делает их более жесткими и более похожими на кость .

Использование технологии плавления лазерного порошкового слоя для построения градиентных отверстий понижает общий модуль упругости имплантата до 5-20 gpa .

Осаждение покрытия титанового сплава гидроксиапатитом (HA) или биоглестом (примерно 45S5) улучшит приклеивание костей, образующих ячейки, и наращивание костного материала .

3 От анатомической имитации до биологической функциональной реконструкции, философии дизайна

Искусственный дизайн кости входит в сферу функционального ремоделирования после превосходного сопоставления формы:

Метод оптимизации топологии использует анализ конечных элементов, чтобы имитировать, как нагрузки распределяются в организме, обнаруживая наилучший способ справиться с напряжением при использовании наименьшего количества материала .

Контроль пористости на разных уровнях: небольшие поры (<100 μm) affect how cells act, creating a supportive structure of "vascular bone units" while designing larger pores: Make a zinc alloy that fights bacteria and a biodegradable magnesium alloy that breaks down at a rate of 0.5-2 mm per year to transition from a "temporary support to permanent bone tissue." er pores: Make a zinc alloy that fights bacteria and a biodegradable magnesium alloy that breaks down at a rate of 0.5–2 mm per year to transition from a "temporary support to permanent bone tissue." They make a zinc alloy that fights bacteria and a biodegradable magnesium alloy that breaks down at a rate of 0.5–2 mm per year to achieve the change from "temporary support to permanent bone tissue."

Динамический адаптивный дизайн: Сделайте цинк сплав, который борется с бактериями и биоразлагаемым магний -сплавом, который разрушается со скоростью 0.5-2 мм в год, чтобы достичь изменения от «временной поддержки к постоянной костной ткани .»

4 Производство Система использует высокую точность и требует точного контроля, от данных до клинической практики . Nical Practice . Nical Practice . Nic Practice Clinical Practice .

Шесть основных этапов составляют весь производственный процесс . Система использует высокий процесс:

С защитой от инертного газа металлургическая связь происходит, когда лазер касается порошка, с толщиной слоя, установленной от 20 до 50 мкм ., устанавливается от 20 до 50 мкм .

Создание печатных файлов STL с имитарями для воспроизведения биомеханической среды после имплантации .

С защитой от инертного газа металлургическая связь происходит, когда лазер касается порошка, с толщиной слоя установлена ​​между 20 и 50 мкм .

Горячее изостатическое прессование удаляет внутреннее напряжение; Электрохимическая полировка усиливает плавность поверхности до RA 1 . 6 мкм.

Microscopic CT testing for pore connectivity, universal testing machine testing for compressive strength (>200 МПа);

Стерилизация гамма -лучей гарантирует срок годности более пяти лет .

5 Клинические применения: прыжок от лаборатории на эксплуатационную таблицу

Овжоншан седьмой госпиталь в седьмой больнице операции резекции блок-блока достигли восстановления стабильности позвоночника в реальном времени за счет 3D-печати; Операция резекции резекции грудной кнопки, достигнутая восстановлением стабильности тела позвоночника в реальном времени за счет 3D-печати; Операция резекции резекции грудной кнопки, достигнутая восстановлением стабильности тела позвоночника в реальном времени за счет 3D-печати; Операция резекции резекции грудной кнопки, достигнутая восстановлением стабильности тела позвоночника в реальном времени за счет 3D-печати; Операция резекции резекции грудной кнопки, достигнутая восстановлением стабильности тела позвоночника в реальном времени за счет 3D-печати; Операции имплантатов были выполнены по всему миру, в основном для:

Чжуншан седьмой госпиталь в седьмой больнице операции резекции блок-блока достигли восстановления стабильности позвоночника в реальном времени за счет 3D-печати;

Комплексное восстановление переломов: Институт Фраунхофера в Германии, имитирующий кости трабекулярные каркасы, время заживления на 40%.

3D-печать в вертлужной впадине чашки от Swiss Company Synthes снижает уровень ослабления до ниже 2% с помощью пористой конструкции .

6 Будущие проблемы и трудности: точное производство для интеллектуальной регенерации:

Металлические 3D-печать костей по-прежнему имеют три основные проблемы, несмотря на отличные технологические преимущества:

Контроль затрат: затраты на расходные расходы в три -пять раз больше, чем у обычных методов;

Эффективность печати: один элемент занимает от 12 до 24 часов, чтобы произвести .

Нормативные препятствия: США FDA и Eu CE подтвердили всего несколько товаров по всему миру .

Будущее развитие будет сосредоточено на следующих областях:

Мы разрабатываем сплавы памяти формы, которые позволяют имплантатам адаптировать и деформировать при нагревании до определенных температур в организме .

Комбинирование ячеек и факторов роста позволяет достичь интеграции «Трансплантация культуры печати .»

Интегрированные датчики отслеживают интеграцию кости и отправляют обратную связь в реальном времени с помощью беспроводной передачи, тем самым выступая в качестве интеллектуального мониторинга .

https: // www . china -3 dprinting . com/metal -3 d-printing/slm -3 d-printing-metal . html

Отправить запрос