[发明专利]一种避免医用激光增材制造多孔钽假体被线切割过程污染的方法

说明书

本发明属于增材制造技术领域，提供一种能避免医用激光增材制造多孔钽假体被线切割过程污染的方法。该方法在打印基板和所设计的多孔钽植入假体之间设计合适的打印过程的支撑，这种支撑足以构成激光打印基板和所打印的植入假体之间牢固联接，防止打印件的翘曲变形，又在打印完成后很容易用手动方法从打印基板上取下所打印的植入假体，不再需要采用线切割方法，避免了多孔钽假体线切割过程的各种污染，解决了清洗过程很难消除这些污染的麻烦问题。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，更进一步的，本发明涉及一种能避免医用激光增材制造多孔钽假体被线切割过程污染的方法。

背景技术

金属钽具有优越的生物相容性，优良的骨传导，骨诱导及抑菌性能，是目前与人体亲和力最好的一种金属，且已有几十年的应用历史。由于钽金属熔点高，传统加工困难，为解决此难题，本公司在授权专利“一种钽、铌或其合金增材的制造方法”中(专利号ZL201610322433.8)描述了一种激光3D打印钽金属的工艺方法。该专利提供了一种大规模、低成本、过程简单的铌或钽或者其合金增材的制造方法，但是在该专利工艺方法实际生产应用过程中，打印的多孔钽假体与金属基板切割过程多孔钽假体品受到线切割油以及线切割冷却液以及切割钼丝的污染问题凸显出来，急需得到解决。

普遍地激光增材制造打印的医用多孔钽假体(包括激光3D打印钛合金植入假体)是直接打印在金属基板上面，要使用线切割的方法把打印的多孔钽假体与金属基板切割分离。在线切割过程中，会导致多孔钽假体品受到线切割油以及线切割冷却液以及切割钼丝的污染，后续的人体植入假体清洗过程无法完全消除这些污染，或导致使用几种不同的复杂方法进行清洗，不利于工业应用。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提供一种能避免医用激光增材制造多孔钽假体被线切割过程污染的方法，该方法在打印基板和所设计的多孔钽植入假体之间设计合适的打印过程的支撑，这种支撑足以构成激光打印基板和所打印的植入假体之间牢固联接，防止打印件的翘曲变形，又在打印完成后很容易用手动方法从打印基板上取下所打印的植入假体，不再需要采用线切割方法，避免了多孔钽假体线切割过程的各种污染，解决了清洗过程很难消除这些污染的麻烦问题。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种能避免医用激光增材制造多孔钽假体被线切割过程污染的方法，包括以下步骤：

S1.激光增材制造多孔钽假体设计：根据CT图像数据建立骨修复假体三维模型，将此模型导入3-Matic或其他可以进行网孔结构设计的专用软件，根据医师提出的设想和要求，进行全部或部分网孔的初步设计，网格的丝径为0.15～2.0mm，网格的孔径为0.2～5mm，网孔为菱形12面体结构，多孔钽的孔隙率在40～90％，优选为60～85％。

S2.支撑设计：在打印基板和所设计的多孔钽植入假体模型之间进行支撑设计，所述支撑由多个不连续的方形支撑单元组成，每个所述支撑单元包括多根不相连的、长条状的支撑柱；本发明创造性地设计这种支撑足以构成激光打印基板和所打印的植入假体之间牢固联接，又在打印完成后很容易用钳子、錾子等手工工具从打印基板上取下所打印的植入假体。

S3.有限元分析：预测所设计的多孔钽植入假体结构和支撑的受力状况，进行有限元分析，使假体结构支撑及应力分散，受力均匀。

S4.3D打印：进行选择性激光熔覆3D打印，打印制备步骤S1～S3设计出来的带有支撑的多孔钽植入假体；本发明优选所述激光熔覆3D打印工艺条件为：激光光斑直径为50～200um，速度为300～900m/s，激光功率为200～450W，铺粉厚度为30～60um；

进一步优选地，本发明要求所述3D打印使用原料钽粉要求为：粒度分布：D50＝15～50um，D10≧10um D 90≦70um；流动性：50g≦15秒；氧含量≦2000ppm；所述钽粉的粒型可以是氢化的多面体钽粉、或各种方法制取的球形钽粉。