[發明專利]SLM制造微米級拓撲多孔結構鈦合金骨組織工程植入物的方法

有效

• 申請號: 202011028948.X
• 申請日: 2020-09-26
• 公開（公告）號: CN112296355B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 周長春;易濤;范洪遠;雷皓遠;錢熙文;王科鋒;蔣青;樊渝江;張興棟
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F3/11;B22F5/10;B22F10/31;A61L27/06;A61L27/56;B33Y10/00;B33Y50/02;B33Y80/00
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 黃幼陵

1.SLM制造微米級規則孔結構鈦合金骨組織工程植入物的方法，其特征在于所述微米級規則孔孔隙尺寸≤所使用選區激光融化設備的激光光斑尺寸的兩倍，步驟如下：

(1)創建骨組織工程植入物模型

根據所需要的微米級規則孔結構骨組織工程植入物的外部形狀和尺寸，采用建模軟件創建生成所述外部形狀和尺寸的實心模型；

(2)獲取激光單次掃描熔道尺寸數據

激光單次掃描的熔道尺寸數據指熔道寬度和熔道深度，通過以下步驟獲取：

①根據所使用選區激光融化設備的激光功率默認值p和掃描速度默認值v，計算選區激光融化設備的默認線能量密度值p/v；

②在所使用選區激光融化設備的激光功率和掃描速度可調節范圍內選擇激光功率和掃描速度，所選擇的激光功率P和掃描速度V應滿足選區激光融化設備的激光線能量密度值P/V＝默認線能量密度值的1～1.2倍；

③以步驟②選擇的激光功率、掃描速度及所使用選區激光融化設備的切片高度默認值和在所使用選區激光融化設備的掃描間距可調節范圍內任選的掃描間距為熔道加工的工藝參數，以步驟(1)創建的骨組織工程植入物模型為熔道加工模型，以鈦合金粉末為原料，將上述工藝參數輸入到選區激光融化設備中，進行激光單層曝光掃描加工，即得到激光單次掃描熔道；

④測量步驟③所得到的激光單次掃描熔道，即獲取到對應于所選激光功率和掃描速度的熔道寬度和熔道深度；

(3)確定制造微米級規則孔結構鈦合金骨組織工程植入物的工藝參數

制造微米級規則孔結構鈦合金骨組織工程植入物的工藝參數為激光功率、掃描速度、切片高度和掃描間距，所述激光功率、掃描速度和切片高度與步驟(2)中熔道加工的激光功率、掃描速度和切片高度相同，所述掃描間距＝步驟(2)獲取的熔道寬度+鈦合金骨組織工程植入物要求的孔隙尺寸；

(4)加工微米級規則孔結構鈦合金骨組織工程植入物

將步驟(1)創建的骨組織工程植入物模型導入分層切片軟件并設置切片高度，得到加工路徑數據并導入選區激光融化設備，將已確定的激光功率、掃描速度和掃描間距輸入選區激光融化設備，以鈦合金粉末為原料進行加工，即得到滿足要求的孔隙大小≤所使用選區激光融化設備的激光光斑尺寸兩倍的微米級規則孔結構鈦合金骨組織工程植入物產品。

2.根據權利要求1所述SLM制造微米級規則孔結構鈦合金骨組織工程植入物的方法，其特征在于步驟(4)中的鈦合金粉末的平均粒徑應小于所使用選區激光融化設備的激光光斑尺寸。

3.SLM制造微米級隨機孔結構鈦合金骨組織工程植入物的方法，其特征在于所述微米級隨機孔的孔隙最小尺寸≤所使用選區激光融化設備的激光光斑尺寸的兩倍，所述孔隙最小尺寸是指孔隙輪廓之間的最短距離，步驟如下：

(1)創建骨組織工程植入物模型

根據所需要的微米級隨機孔結構骨組織工程植入物的外部形狀和尺寸，采用建模軟件創建生成所述外部形狀和尺寸的實心模型；

(2)確定制造微米級隨機孔結構鈦合金骨組織工程植入物的工藝參數

制造微米級隨機孔結構鈦合金骨組織工程植入物的工藝參數為激光功率、掃描速度、切片高度和掃描間距，所述掃描間距為所使用選區激光融化設備的掃描間距默認值，所述激光功率、掃描速度和切片高度三個工藝參數中至少一個不為所使用選區激光融化設備的默認值，但不為默認值的激光功率、掃描速度應在該設備所允許的調節范圍內選取，不為默認值的切片高度應在所使用的分層切片軟件允許的調節范圍內選取，同時所確定的工藝參數激光功率、掃描速度、切片高度和掃描間距值應滿足選區激光融化設備體積能量密度值P/(VHD)＝5～30W·s/mm³，式中，P為激光功率，V為掃描速度，H為切片高度，D為掃描間距；

(3)加工微米級隨機孔結構鈦合金骨組織工程植入物

將步驟(1)創建的骨組織工程植入物模型導入分層切片軟件并設置切片高度，得到加工路徑數據并導入選區激光融化設備，將已確定的激光功率、掃描速度和掃描間距輸入選區激光融化設備，以鈦合金粉末為原料進行加工，即得到滿足要求的孔隙最小尺寸≤所使用選區激光融化設備的激光光斑尺寸兩倍的微米級隨機孔結構鈦合金骨組織工程植入物產品。