202年2月10日 | Lincotek医疗事业部技术及业务开发经理Francesco Robotti讨论哪些医疗植入物的设计更易于实现生产。
人们希望不断提高设计能力以支持植入物的生产。有鉴于此，我们近期与特伦托大学工业工程系合作，研究增材制造开放细胞的多孔钛结构，专门研究这种结构的抗压成都、孔隙尺寸、支柱尺寸、孔隙率以及耐磨性能。
植入物表面的多孔钛结构的制造对于实现骨整合至关重要。然而，只有特定范围的孔径是最有利于多孔钛与宿主骨的整合。此外，孔与孔之间必须开放互联，无论向结构的内侧或外侧都需处于开放状态。开放互联的孔隙需足够大，以适应体液的正常循环。
另外一个需要考虑的因素是孔隙率，数值需在特定的范围内以确保良好的骨整合。在孔隙率与机械性能之间需要寻求平衡。孔隙率越高，机械性能越差。对于机械性能，假设前面所说的一切相同，孔和支柱的几何排列对于可获得完全不同的结果方面具有显著的重要性（例如支柱形态）；方孔、圆孔及不规则几何孔等。除了对刚性和弹性表型的关键还包括加载力方向和支柱方向之间的关系。如果多孔晶格规律排列，多孔晶格将表现出最大刚度；如果负载和支柱处于不同的方向（角度），晶格将表现出来灵活性。
在设计可用于3D打印的模型时，需要综合考虑所有这些因素，但随后会遇到一些特定的问题。打印过程可能会释放出与三维模型不同的多孔网络。为什么？这可能与原材料中使用的粉末尺寸、激光光斑直径、熔池的实际尺寸以及成型过程中零件的方向有关。
通过实验，我们发现了几种类型的多孔网络的三维模型与实际尺寸之间的相关性。这使得我们可以使用数学模型来预测压缩时的力学行为。
如果多孔结构过硬，我们会遇到应力屏蔽，从长远来看可能导致骨吸收。如果弹性过大，则接触面的微观运动太宽，骨骼受到机械应力过大。这可能导致局部坏死和纤维组织替代。
现在，至少在使用特定的金属激光3D打印设备时，我们应该能够设计出多孔钛网络结构，更清楚地了解最终结果与纯形貌、孔径、孔隙率和机械性能之间的关系。
