基于電子束或激光的快速原型3D打印技術可以根據任意復雜的三維CAD模型設計來直接獲得各種內部空間結構和不同孔隙度的三維網狀多孔鈦合金植入物，生物學表面粗化更為合理，工藝更為可靠。且能夠通過精確設計制備網狀結構單元及網孔大小、空間分布、外形形狀等，進而調整其力學性能，達到與人體硬組織力學性能相匹配，實現個性化制造。 增材制造技術，又叫3D打印技術。應用包括上、下頜骨等顱頜面不同程度的缺損重建中成為3D金屬打印技術制備個性化植入物的主要目標。用于直接制造鈦合金植入物的3D金屬打印技術主要有：電子束熔化（ElectronBeamMelting，EBM）、選區激光熔化（Se-lectiveLaserMelting，SLM）等。這兩種方法已經引起極大的關注，因為他們提供準確控制內部孔隙結構和復雜的形狀。3D打印制造鈦合金技術之所以難度大，是因為金屬的熔點比較高，涉及到了金屬的固液相變、表面擴散以及熱傳導等多種物理過程。需要考慮的問題還包括，鈦合金成型后的晶體組織是否良好、整個試件是否均勻、內部雜質和孔隙的大小等等。另外，快速的加熱和冷卻還將引起試件內較大的殘余應力。
電子束熔化技術是20世紀90年代中期發展起來的以電子束為能量源，計算機系統控制電子通過對金屬粉末進行選區熔化和鋪粉再熔化，整個加工過程是在真空環境下進行的。Ti－6Al－4V合金在制備過程中成型腔溫度保持在626～700℃，使得合金有較好的顯微組織形態和力學性能的匹配。其優點在于較高的溫度使得制備的合金處于去應力退火狀態，消除零件的殘余應力；保證了合金顯微組織的均勻性；使得零件的合金成分更純凈，降低氧含量；減少了馬氏體相的生成。英國的Al－Bermani、Blackmore等學者利用ArcamS12型EBM設備制備出Ti－6Al－4V合金，并對合金的顯微組織、織構和力學性能進行了深入研究。美國學者Bass對EBM法制備的Ti－6Al－4V合金顯微組織和力學性能進行了研究，指出合金具有良好的力學性能，用此種方法制備的合金拉伸性能與傳統方法制備的合金具 有可比性 。美國的Koike和Joshi等學者利用ArcamA2型EBM設備制備了用于牙科植入的Ti－6Al－4VELI合 金，并對合金進行了拉伸測試和疲勞測試 。美國的Murr等對EBM法Ti－6Al－4V合金的組織和力學性能進行 了研究，并與鍛態的Ti－6Al－4V合金進行對比。研究論證了利用EBM法可制備出與鍛態合金強度和塑性相當的Ti－6Al－4V合金，并可應用于醫療植入件的制備。
另有國內外學者對EBM法Ti－6Al－4V合金多孔材料進行了壓 縮性能測試和疲勞測試 。臨床首例應用EBM制造的下頜骨于2011年成功為一個83歲的女性植入體內。大多數定制的鈦種植體都是通過機械加工，鑄造、鍛造等制備工藝完成，而直接金屬制造例如EBM優于這些技術，因為它不只有直接改變植入物的表面形貌，還可以根據計算機輔助設計文件制造具有特定的形狀和結構植入物。用EBM制造植入物替代傳統的銑削和車削是經濟可行已在Cronskr等研究中討論過。選區激光熔化技術是1995年德Fraunhofer研究所提出的利用金屬粉末在激光束的熱作用下完全熔化、經冷卻凝固而成型的一種技術。SLM技術現已被驗證能夠成功應用于生物醫學鈦合金制造，可以成型實體材料，也能夠根據要求獲得可控孔隙率及對應抗壓強度的多孔材料。德國基爾大學的WarnkePH等運用LDH，MTT，BrdU和WST等典型方法測試了SLM成型Ti－6Al－4V支架的孔隙大小對 其生物相容性和抗壓性能的影響 。
3.總結
作為外科植入件要求植入的鈦合金材料在長期生理環 境中具有良好的生物相容性及力學相容性，是確保在體內長期安全穩定服役并發揮治療效果重要因素。除了需要嚴格設計和選擇無不良反應的合金添加元素并保證材料冶金及加工質量外，對其內部顯微組織、微觀結構進行控制和對材料表面狀態改性、優化處理也是重要技術手段。 對顱頜面用鈦金屬植入材料的研究還包括：
（1）改進現有的和開發新的表面活化方法，提高植入材料的耐磨性和耐蝕性等性能，進一步提高鈦合金材料與顱頜面硬組織的相容性；
（2）個性化定制三維網狀植入物設計及制備。
浙公網安備: 33028102000314號