个性化聚醚醚酮颅骨植入物多点柔性注塑工艺

针对目前增材制造聚醚醚酮(PEEK)个性化颅骨植入物强度远不如注塑工艺的问题,提出了增材制造与注塑工艺相结合的新方法——多点柔性注塑工艺。首先,将连续的平面离散化,采用增材制造靠模的方式,使用大量的活动方形钢针完成柔性模具形腔内表面的构建;其次,用注塑的方式制造PEEK个性化颅骨植入物;最后,研磨抛光去除台阶效应,获得高性能的PEEK个性化颅骨修复植入物。通过工艺分析、精度分析和体外细胞毒性实验进行研究评价,结果表明:采用该方法制作出的颅骨模型样品的平均偏差为0.475~-0.409mm,所制作的拉伸样件的强度为72.15~83.26 MPa,可以满足颅骨修复植入物对于精度和力学性能的要求。在体外细胞毒性实验中,注塑原料组和试制样品组浸提液所培养的细胞存活率均达90%以上,证明了多点柔性注塑工艺所使用的材料无毒,在注塑成形过程中没有引入新的毒性物质,可以满足颅骨修复植入物对于生物相容性的要求。因此,该方法可制造出低成本、高性能、无细胞毒性的个性化颅骨修复植入物,在颅骨修复中具有重要的应用前景。     

对3D打印医疗器械管理的政策建议

 3D打印技术,又称为增材制造技术,是一种通过三维数据,通常由逐层加工的方式结合材料以制造构件的技术。近年来,随着技术的发展,3D打印已率先在医疗领域获得应用上的突破。这主要因为医疗行业个性定制化需求显著,鲜有标准的量化生产,而个性化、小批量和高精度恰是3D打印技术的优势所在^[1]。目前,3D打印在医疗器械领域的应用主要包括：体外医疗器械,如医疗模型、假肢、齿科手术模板等;个性化植入物,如颅骨修复、颈椎人工椎体及人工关节等;常规植入物,如关节柄的表面修饰、种植牙、补片等;加入细胞3D打印人体器官等^[2]。     

聚醚醚酮/羟基磷灰石复合植入物的制备及性能研究

为了解决聚醚醚酮(PEEK)无法满足植入物材料的生物学性能要求的难题,提出采用熔融沉积成形(FDM)和溶液共混的方法,在聚醚醚酮基体表面涂覆聚醚醚酮/羟基磷灰石(HA)复合涂层,增强涂层与基体之间的结合,制备出高强度高生物活性的复合植入物,并研究了HA含量、烧结温度和烧结时间对复合植入物力学性能的影响。根据缺损模型制备出了具有复杂结构的个性化狗下颌髁状突PEEK/HA复合假体,对假体形状精度进行了评价,完成了假体置换实验,结合细胞毒性实验对复合植入物的生物相容性进行了评价。研究结果表明:HA的质量分数为40%时,涂层与基体结合强度较好。当烧结温度为240℃、烧结时间为20 min时,涂覆效果和样件的力学性能最好。细胞毒性实验和假体置换实验结果表明,采用该工艺制造的复合假体具有优良的生物相容性,且形状精度满足使用要求。     

3D打印聚醚醚酮复合材料人工骨的成型参数优化

为了提高3D打印聚醚醚酮(PEEK)人工骨与人骨力学性能匹配度,同时改善PEEK材料生物活性,使用羟基磷灰石(HA)增强生物活性的PEEK丝材,对熔融沉积成型(FDM)PEEK/HA复合材料的成型参数进行了优化。设计了正交试验,对填充方向、打印速度、分层厚度和打印温度等重要因素对试样力学性能的影响规律进行了研究。采用三维全场应变测量分析系统对试样在力学试验中的应变场进行测量,采用微米X射线三维成像系统对试样内部缺陷进行分析,得到了各因素对试样力学性能的影响规律,获得了优化打印参数,并通过细胞黏附与增殖试验验证了PEEK/HA材料的生物相容性。试验结果表明：各因素对拉伸强度的影响程度由大到小依次为打印速度、填充方向、分层厚度、打印温度,最大拉伸强度为69.63 MPa;对弯曲强度的影响程度由大到小依次为填充方向、打印速度、分层厚度、打印温度,最大弯曲强度为99.5 MPa。优化参数打印的PEEK/HA试样的力学性能与人皮质骨相当,且具备了良好的生物活性。     

3D打印技术在机械设计实践教学中精度问题探讨

3D打印技术相比于传统加工技术因具有制造速度快、节约材料、设备简单、环境友好等优点而被广泛应用于机械设计教学实践中。但在实际打印过程中常常因支撑设置、固化应力和热变形的影响出现尺寸制造误差甚至变形的情况,无法满足使用要求。通过对机械设计中典型零件的3D打印从尺寸收缩率和摆放方式的角度讨论各自的制造精度,并提出了相应的修正方法,以期3D打印技术能更好地服务于机械设计的实践教学环节。     

中国3D打印产业的制约因素和应对策略

3D打印于上世纪80年代诞生于美国,学名是"快速成型技术",也被称为"增材制造技术",是将设计好的物体转化为三维设计图,采用分层加工、叠加成形的方式逐层增加材料来打印真实物体.其工作原理与传统打印原理类似,只不过3D打印机不用纸与墨,而是用塑料、金属、陶瓷、沙子等材料做成粉状后充当"墨水"进行打印.3D打印不再需要传统的刀具、夹具和机床就可以打造出任意形状.     

基于3D打印技术的项目式学习实践与探索

3D打印作为一项新兴的产业技术,得到越来越多的应用。作为增材制造技术,它改变了传统的制造模式,正成为个性化定制和满足多样化需求的一种制造手段。在全球化3D打印兴起的时代,学校需结合市场的需要,加快对3D打印技术人才的培养。采用课题引导、任务驱动的方式,推进项目式教学,利用兴趣小组,发挥学生动手能力和团体协作能力,激发学生创新思维和自学能力。     

一种基于混色3D打印的个性化医疗模型间接制造方案

提出了一种个性化医学模型间接制造方案——将混色FDM3D打印技术和DLP面曝光3D打印技术相结合,能够完整保留医疗模型的外部轮廓特征和内部实体结构;同层换色FDM混色打印技术方案,可以实现内部复杂结构模型的彩色打印,具有多色彩突出、透明并易于观察内部结构的特征。基于本方案进行了复杂心脏结构的彩色打印验证,打印精度和颜色逼真度均符合要求,显示了该方案在医疗模型低成本制造上的应用潜力。     

科技界声音

正相对于单纯的影像学诊断,3D打印技术的优点显而易见,医生可直接在打印出来的实物模型上进行诊断,制定手术方案,还可根据患者需要设计、制造个性化器械,甚至打印人体器官等。目前打印的器官是静态和没有生命的,将来如果需要打印出有生命的器官,需要用不同组织通过3D打印配合在一起。期待3D打印出真正"有生命的器官"。——北京大学吴阶平泌尿外科医学中心名誉主任那彦群人民网[2014-07-22]     

3D打印在岩石力学研究中的应用现状与展望

基于增材制造原理的3D打印技术因其打印精度高、周期短、可个性化定制、打印材料多样化等优点,在许多研究领域得到广泛应用。在岩石力学研究中,该技术也展现出超越传统研究方法的优势。本文从文献计量角度简要分析了3D打印的发展趋势及其在岩石力学研究中的应用情况,综述该技术在小尺度力学样品与大尺度物理模型试样中的应用现状,分析影响3D打印岩石样品力学强度的因素,总结3D打印制作岩石样品的应用流程及应用效果,最后展望其在岩石力学研究中的应用前景。