近年來,三維打印技術(shù)的發(fā)展研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步,如高分子材料、生物活性材料、金屬、陶瓷等粉末材料及其中2種以上的復(fù)合材料,都可以作為三維打印技術(shù)的成形材料。通過控制粉末的成分及分布,可以制備制件內(nèi)部的微結(jié)構(gòu)。通過合理設(shè)置加工工藝參數(shù)(例如層厚、掃描速度、粘結(jié)劑等),可以提高制件的加工質(zhì)量和力學(xué)性能。通過適當(dāng)?shù)念A(yù)燒結(jié)工藝,可以使制件的力學(xué)性能得到大幅提升。隨著三維打印技術(shù)的進(jìn)一步完善,其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,已經(jīng)在零件直接成形、原型制造、微機(jī)電制造、模具制造、生物組織工程、制藥工程等領(lǐng)域得到應(yīng)用。
從加工工藝角度看,利用三維打印法與選擇性激光燒結(jié)法都可以加工人工骨,但是二者在加工精度、速度、物理性能、內(nèi)部特性及后續(xù)的處理強(qiáng)化過程有所不同。
二者工藝相似,都是采用粉末材料(如羥基磷灰石)成形,但是三維打印技術(shù)不是利用激光燒結(jié)作為能量源,而是采用噴頭噴出粘結(jié)劑,將粉末材料逐層粘結(jié)成形,克服了使用激光或電子束聚焦式加熱的其他3D打印方法所導(dǎo)致的加熱不均勻、熱變形不一致,容易產(chǎn)生局部應(yīng)力集中的問題。在后處理階段通過燒結(jié)既可以強(qiáng)化制件性能,又可以去除粘結(jié)劑、造孔劑等物質(zhì)。
經(jīng)過對比研究各種3D打印快速成形加工方法,最終確定采用三維打印法(3DP)加工人工骨。
三維打印法(3DP):基于噴射堆積增材成型的三維打印技術(shù)(3DP),可以直接將膠原、聚乳酸、殼聚糖等生物活性材料與磷酸三鈣、羥基磷灰石等粘結(jié)起來。通過加入造孔劑可以制備出人工骨內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu),避免了LOM、SLA、SLS及FDM等方法對溫度環(huán)境的苛刻要求。
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