三維打印法（3DP）加工羥基磷灰石生物陶瓷，使用粘結(jié)劑將粉末狀的生物材料粘結(jié)在一起。一方面可以克服傳統(tǒng)方法難以加工出形狀比較復(fù)雜的人工骨及其內(nèi)部的微孔洞結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，另一方面也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(wèn)題。

上海交通大學(xué)的李俠教授在文章中寫(xiě)道：“創(chuàng)新過(guò)程既源于知識(shí)與專(zhuān)業(yè)技能，也源于推斷力與想象力。當(dāng)已有知識(shí)以全新的方式相互結(jié)合，來(lái)滿足新環(huán)境的需求時(shí)，新觀念就會(huì)出現(xiàn)?！睂?shí)現(xiàn)從無(wú)到有從0到1的顛覆式創(chuàng)新，難度是巨大的，沒(méi)有任何可以借鑒的。但是，實(shí)現(xiàn)從1到N的微創(chuàng)新，將已有的比較成熟的技術(shù)手段，通過(guò)一定的方式有機(jī)組合起來(lái)，也可以取得重大的進(jìn)展，這個(gè)過(guò)程中的難度比從0到1的難度要小很多，因?yàn)椤拔覀兌际钦驹诰奕说募绨蛏稀薄?/p>

三維打印機(jī)包括機(jī)械制造系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)、材料成形、圖像及數(shù)據(jù)處理等多個(gè)模塊，是一個(gè)復(fù)雜的多學(xué)科交叉綜合應(yīng)用的機(jī)械電子系統(tǒng)，需要各個(gè)部分有機(jī)地協(xié)調(diào)才能正常運(yùn)行。如果能夠?qū)ζ渲幸恍┠K進(jìn)行優(yōu)化，并與現(xiàn)代的一些成熟技術(shù)相融合，如軟件算法的優(yōu)化、圖像的識(shí)別，對(duì)增材成形過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，和對(duì)多噴頭協(xié)同工作的控制調(diào)節(jié)等，則會(huì)使三維打印系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)更加有可能取得突破性的進(jìn)展，從而推動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

目前，通常的三維打印機(jī)（3DP）工作過(guò)程為：鋪粉滾筒首先在工作臺(tái)上鋪一層粉末材料，噴頭按照成形工件的切片截面輪廓沿X、Y方向運(yùn)動(dòng)，并在一些位置有選擇性的噴射粘結(jié)劑（在不需要成形的地方，則不噴射粘結(jié)劑，仍為粉末），噴有粘結(jié)劑的地方材料通過(guò)粘結(jié)作用成形。粘結(jié)劑滲入到粉末的微孔中將其粘結(jié)，形成截面輪廓。當(dāng)完成一層的成形后，工作臺(tái)自動(dòng)下降一定高度，然后進(jìn)行下一層的鋪粉與粘結(jié)，不斷循環(huán)，直到完成模型文件最后一層的鋪粉與粘結(jié)，最終即可得到具有模型文件形狀的樣件。大多數(shù)的3DP打印機(jī)采用滾筒和單噴頭的結(jié)構(gòu)，采用雙噴頭的3DP打印機(jī)相對(duì)較少，但是功能更加強(qiáng)大。最近，HYREL3D公司透露一款正在研發(fā)中的具備4噴頭的新型3D打印機(jī)。

如果使用滾筒和單噴頭結(jié)構(gòu)的3DP打印機(jī)用來(lái)加工人工骨陶瓷，將羥基磷灰石和造孔劑均勻混合，采用滾筒進(jìn)行全面地鋪粉，只在需要打印成形的目標(biāo)區(qū)域使用一個(gè)噴頭噴出粘結(jié)劑，在目標(biāo)區(qū)域以外需要生成內(nèi)部空腔的位置，不使用粘結(jié)劑。但是，后期要完全去除多余的羥基磷灰石粉體，不能有粉體殘留，否則影響使用者的安全。高品質(zhì)的人工骨陶瓷要求在不同的部位有不同的孔隙率、力學(xué)性能等，使用滾筒和單噴頭結(jié)構(gòu)時(shí)，噴頭噴出粘結(jié)劑的速率可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是造孔劑、增韌材料等因素?zé)o法進(jìn)行調(diào)節(jié)，無(wú)法調(diào)節(jié)不同部位的孔隙率，系統(tǒng)柔性不好。

不同的材料結(jié)構(gòu)決定人工骨陶瓷不同的性能。羥基磷灰石粉體、粘結(jié)劑、造孔劑、增韌材料等的用量都會(huì)對(duì)人工骨陶瓷的性能產(chǎn)生重要影響。

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