[发明专利]一种激光增材制造-高温真空烧结的医用仿骨小樑结构多孔钽骨植入假体制造方法

权利要求书

1.一种激光增材制造-高温真空烧结的医用仿骨小樑结构多孔钽骨植入假体制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.多孔钽骨小樑植入假体设计：利用CT扫描数据建立多孔钽骨小樑植入假体三维模型，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，针对假体模型上进行网格网孔的初步设计：网格间隔的丝径为0.15～0.5mm，构成多孔钽骨小樑植入假体网孔的孔径为0.4～1.5mm，网孔为菱形12面体仿骨小樑结构，仿骨小樑结构多孔钽的孔隙率在60～85％；优选所述仿骨小樑多孔钽植入假体的外形为直径8～15mm×长度50～200mm圆柱状；或位于尺寸范围≦300×200×200mm长方体内的不规则形状；

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4或9根非设计相连的、长条状的支撑柱；

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，使假体结构及支撑及应力分散，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；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；

S5.支撑拆除：步骤S4打印完成、并吹除余粉后，用手工工具从打印基板上錾下所打印的植入假体，然后手工去除留在多孔钽植入假体工件上面的支撑；

S6.粘附钽粉的清除：将多孔钽植入假体，使用气吹、喷砂和震敲任意一种方法除去多孔钽植入假体表面和内部粘附的钽粉，将仿骨小樑结构多孔钽骨植入假体置入超声波清洗机中进行超声震动清洗，然后进行干燥；

S7.降氧和去应力热处理：将经过步骤S6干燥后的仿骨小樑结构多孔钽骨植入假体置入热处理真空炉中，在温度为1500～2600℃下、真空度为1×10^-1Pa～1×10^-5Pa下进行升温-保温的热处理工艺，所述升温-保温的段数为1段至任意段数，每段所述升温-保温中保温时间为150～450min，在最后一段升温-保温热处理完成后停电降温至小于50℃，然后停止抽真空，开炉取出仿骨小樑结构多孔钽骨植入假体；

S8.取步骤S7所得仿骨小樑结构多孔钽骨植入假体，进行清洗、消毒、检验、包装。

2.根据权利要求1所述的一种激光增材制造-高温真空烧结的医用仿骨小樑结构多孔钽骨植入假体制造方法，其特征在于，步骤S2中，每个所述方形支撑单元含n²个均匀排布的支撑柱，所述n为2或者3，所述方形支撑单元与方形支撑单元之间，设计0.2-1.0mm的间隙。

3.根据权利要求1或2所述的一种激光增材制造-高温真空烧结的医用仿骨小樑结构多孔钽骨植入假体制造方法，其特征在于，步骤S2中，所述支撑柱沿长度方向分为上段、中间段和下段，所述中间段断面尺寸一致，两端断面沿两端端点面积逐渐减少；所述支撑柱之间中间段非设计的自然相挨。

4.根据权利要求3所述的一种激光增材制造-高温真空烧结的医用仿骨小樑结构多孔钽骨植入假体制造方法，其特征在于，所述中间段占支撑柱总长度的1/3-1/2长，所述下段占支撑柱总长度的1/4～1/3长，所述上段占支撑柱总长度的1/4～1/3长。

5.根据权利要求3所述的一种激光增材制造-高温真空烧结的医用仿骨小樑结构多孔钽骨植入假体制造方法，其特征在于，所述中间段断面的直径或断面的宽度为0.2～1.0mm，所述上段或下段的断面形状与中间段相同，断面尺寸向两端逐渐缩小，所述上段断面、中间段断面和下段断面均为对称形状。

6.根据权利要求1、2、4、5任一项所述的一种激光增材制造-高温真空烧结的医用仿骨小樑结构多孔钽骨植入假体制造方法，其特征在于，所述支撑柱与打印基板的接触面直径或断面的宽度0.06～0.25mm，支撑柱与所打印的多孔钽植入假体的接触面直径或断面的宽度0.05～0.2mm，支撑柱高度为1～10mm。