[發(fā)明專利]一種避免醫(yī)用激光增材制造多孔鉭假體被線切割過程污染的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910484320.1
• 申請日: 2019-06-05
• 公開（公告）號: CN110744054A
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭凱旋;唐建中
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南普林特醫(yī)療器械有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/11;B22F3/24;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 44202 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 肖宇揚(yáng)

本發(fā)明屬于增材制造技術(shù)領(lǐng)域，提供一種能避免醫(yī)用激光增材制造多孔鉭假體被線切割過程污染的方法。該方法在打印基板和所設(shè)計(jì)的多孔鉭植入假體之間設(shè)計(jì)合適的打印過程的支撐，這種支撐足以構(gòu)成激光打印基板和所打印的植入假體之間牢固聯(lián)接，防止打印件的翹曲變形，又在打印完成后很容易用手動方法從打印基板上取下所打印的植入假體，不再需要采用線切割方法，避免了多孔鉭假體線切割過程的各種污染，解決了清洗過程很難消除這些污染的麻煩問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于增材制造技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步的，本發(fā)明涉及一種能避免醫(yī)用激光增材制造多孔鉭假體被線切割過程污染的方法。

背景技術(shù)

金屬鉭具有優(yōu)越的生物相容性，優(yōu)良的骨傳導(dǎo)，骨誘導(dǎo)及抑菌性能，是目前與人體親和力最好的一種金屬，且已有幾十年的應(yīng)用歷史。由于鉭金屬熔點(diǎn)高，傳統(tǒng)加工困難，為解決此難題，本公司在授權(quán)專利“一種鉭、鈮或其合金增材的制造方法”中(專利號ZL201610322433.8)描述了一種激光3D打印鉭金屬的工藝方法。該專利提供了一種大規(guī)模、低成本、過程簡單的鈮或鉭或者其合金增材的制造方法，但是在該專利工藝方法實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過程中，打印的多孔鉭假體與金屬基板切割過程多孔鉭假體品受到線切割油以及線切割冷卻液以及切割鉬絲的污染問題凸顯出來，急需得到解決。

普遍地激光增材制造打印的醫(yī)用多孔鉭假體(包括激光3D打印鈦合金植入假體)是直接打印在金屬基板上面，要使用線切割的方法把打印的多孔鉭假體與金屬基板切割分離。在線切割過程中，會導(dǎo)致多孔鉭假體品受到線切割油以及線切割冷卻液以及切割鉬絲的污染，后續(xù)的人體植入假體清洗過程無法完全消除這些污染，或?qū)е率褂脦追N不同的復(fù)雜方法進(jìn)行清洗，不利于工業(yè)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種能避免醫(yī)用激光增材制造多孔鉭假體被線切割過程污染的方法，該方法在打印基板和所設(shè)計(jì)的多孔鉭植入假體之間設(shè)計(jì)合適的打印過程的支撐，這種支撐足以構(gòu)成激光打印基板和所打印的植入假體之間牢固聯(lián)接，防止打印件的翹曲變形，又在打印完成后很容易用手動方法從打印基板上取下所打印的植入假體，不再需要采用線切割方法，避免了多孔鉭假體線切割過程的各種污染，解決了清洗過程很難消除這些污染的麻煩問題。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種能避免醫(yī)用激光增材制造多孔鉭假體被線切割過程污染的方法，包括以下步驟：

S1.激光增材制造多孔鉭假體設(shè)計(jì)：根據(jù)CT圖像數(shù)據(jù)建立骨修復(fù)假體三維模型，將此模型導(dǎo)入3-Matic或其他可以進(jìn)行網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專用軟件，根據(jù)醫(yī)師提出的設(shè)想和要求，進(jìn)行全部或部分網(wǎng)孔的初步設(shè)計(jì)，網(wǎng)格的絲徑為0.15～2.0mm，網(wǎng)格的孔徑為0.2～5mm，網(wǎng)孔為菱形12面體結(jié)構(gòu)，多孔鉭的孔隙率在40～90％，優(yōu)選為60～85％。

S2.支撐設(shè)計(jì)：在打印基板和所設(shè)計(jì)的多孔鉭植入假體模型之間進(jìn)行支撐設(shè)計(jì)，所述支撐由多個(gè)不連續(xù)的方形支撐單元組成，每個(gè)所述支撐單元包括多根不相連的、長條狀的支撐柱；本發(fā)明創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)這種支撐足以構(gòu)成激光打印基板和所打印的植入假體之間牢固聯(lián)接，又在打印完成后很容易用鉗子、鏨子等手工工具從打印基板上取下所打印的植入假體。

S3.有限元分析：預(yù)測所設(shè)計(jì)的多孔鉭植入假體結(jié)構(gòu)和支撐的受力狀況，進(jìn)行有限元分析，使假體結(jié)構(gòu)支撐及應(yīng)力分散，受力均勻。

S4.3D打印：進(jìn)行選擇性激光熔覆3D打印，打印制備步驟S1～S3設(shè)計(jì)出來的帶有支撐的多孔鉭植入假體；本發(fā)明優(yōu)選所述激光熔覆3D打印工藝條件為：激光光斑直徑為50～200um，速度為300～900m/s，激光功率為200～450W，鋪粉厚度為30～60um；

進(jìn)一步優(yōu)選地，本發(fā)明要求所述3D打印使用原料鉭粉要求為：粒度分布：D50＝15～50um，D10≧10um D 90≦70um；流動性：50g≦15秒；氧含量≦2000ppm；所述鉭粉的粒型可以是氫化的多面體鉭粉、或各種方法制取的球形鉭粉。