[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

本發明所述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，采用建模軟件創建生成實心模型，通過調節所用選區激光融化設備的激光功率、掃描速度、切片高度和掃描間距默認值，確定制造微米級拓撲多孔結構鈦合金骨組織工程植入物的激光功率、掃描速度、切片高度和掃描間距等工藝參數，然后將所創建的實體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，再將所確定的激光功率、掃描速度和掃描間距輸入選區激光融化設備進行加工。所制造的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，所制造的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。

技術領域

本發明屬于骨組織工程植入物制備技術領域，特別涉及SLM(Selective lasermelting)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。

背景技術

隨著骨組織修復與重建技術的不斷發展，越來越多的醫用金屬材料因其優異的力學性能而被廣泛應用。醫用金屬材料通常用于承力部位的骨組織修復，但由于其較高的彈性模量引起的“應力遮蔽”現象，往往將其設計成多孔結構。目前，多孔結構能夠提高植入材料的生物相容性已得到大家的肯定。一方面多孔結構可以為骨細胞的黏附、遷移和增殖提供必要的生存空間，另一方面還可以為細胞的繁殖、代謝提供營養與代謝產物的傳輸通道。所以，多孔骨組織工程植入物在骨組織修復與重建中具有重要的地位。

選區激光熔化技術(Selective laser melting，SLM)作為一種先進的金屬制造成型技術，在制備多孔骨組織工程植入物方面具有無可比擬的優勢，因此，是制造多孔骨組織工程植入物通常使用的方法。采用SLM制造多孔骨組織工程植入物的現有方法是：根據多孔骨組織工程植入物所要求的孔形態、尺寸和分布模式，采用建模軟件創建生成多孔模型；以選區激光融化設備的激光功率、掃描速度、切片高度和掃描間距默認值作為加工工藝參數，將所創建的骨組織工程植入物多孔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，將激光功率、掃描速度和掃描間距默認值輸入選區激光融化設備，然后進行加工。然而，現有選區激光融化設備的激光光斑一般在100～400μm，部分選區激光融化設備的激光光斑可以是幾十微米，加工精度為±100μm，目前尚無法通過創建的多孔模型直接加工出孔隙尺寸≤2倍激光光斑尺寸的規則孔和孔隙最小尺寸≤2倍激光光斑尺寸的隨機孔，所述孔隙最小尺寸是指孔隙輪廓之間的最短距離。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供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，以解決用現有選區激光融化設備無法通過多孔模型直接加工出孔隙尺寸≤2倍激光光斑尺寸的規則孔和孔隙最小尺寸≤2倍激光光斑尺寸的隨機孔的問題。

本發明的技術構思：采用建模軟件創建生成實心模型，通過調節所用選區激光融化設備的激光功率、掃描速度、切片高度和掃描間距默認值，確定制造微米級拓撲多孔結構鈦合金骨組織工程植入物的激光功率、掃描速度、切片高度和掃描間距等工藝參數，然后將所創建的實體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，再將所確定的激光功率、掃描速度和掃描間距輸入選區激光融化設備進行加工。

本發明所述微米級拓撲多孔結構包括微米級規則孔和微米級隨機孔，所述微米級規則孔排列規則、分布均勻，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；所述微米級隨機孔，呈離散化分布，孔徑大小不一，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，其中孔隙最小尺寸是指孔隙輪廓的最短距離。

本發明所述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，包括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和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，它們屬于一個總的發明構思。

本發明所述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，其制造的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：