[发明专利]SLM制造微米级拓扑多孔结构钛合金骨组织工程植入物的方法

说明书

本发明所述SLM制造微米级拓扑多孔结构钛合金骨组织工程植入物的方法，采用建模软件创建生成实心模型，通过调节所用选区激光融化设备的激光功率、扫描速度、切片高度和扫描间距默认值，确定制造微米级拓扑多孔结构钛合金骨组织工程植入物的激光功率、扫描速度、切片高度和扫描间距等工艺参数，然后将所创建的实体模型导入分层切片软件并设置切片高度，得到加工路径数据并导入选区激光融化设备，再将所确定的激光功率、扫描速度和扫描间距输入选区激光融化设备进行加工。所制造的微米级规则孔孔隙尺寸≤所使用选区激光融化设备的激光光斑尺寸的两倍，所制造的微米级随机孔的孔隙最小尺寸≤所使用选区激光融化设备的激光光斑尺寸的两倍。

技术领域

本发明属于骨组织工程植入物制备技术领域，特别涉及SLM(Selective lasermelting)制造微米级拓扑多孔结构钛合金骨组织工程植入物的方法。

背景技术

随着骨组织修复与重建技术的不断发展，越来越多的医用金属材料因其优异的力学性能而被广泛应用。医用金属材料通常用于承力部位的骨组织修复，但由于其较高的弹性模量引起的“应力遮蔽”现象，往往将其设计成多孔结构。目前，多孔结构能够提高植入材料的生物相容性已得到大家的肯定。一方面多孔结构可以为骨细胞的黏附、迁移和增殖提供必要的生存空间，另一方面还可以为细胞的繁殖、代谢提供营养与代谢产物的传输通道。所以，多孔骨组织工程植入物在骨组织修复与重建中具有重要的地位。

选区激光熔化技术(Selective laser melting，SLM)作为一种先进的金属制造成型技术，在制备多孔骨组织工程植入物方面具有无可比拟的优势，因此，是制造多孔骨组织工程植入物通常使用的方法。采用SLM制造多孔骨组织工程植入物的现有方法是：根据多孔骨组织工程植入物所要求的孔形态、尺寸和分布模式，采用建模软件创建生成多孔模型；以选区激光融化设备的激光功率、扫描速度、切片高度和扫描间距默认值作为加工工艺参数，将所创建的骨组织工程植入物多孔模型导入分层切片软件并设置切片高度，得到加工路径数据并导入选区激光融化设备，将激光功率、扫描速度和扫描间距默认值输入选区激光融化设备，然后进行加工。然而，现有选区激光融化设备的激光光斑一般在100～400μm，部分选区激光融化设备的激光光斑可以是几十微米，加工精度为±100μm，目前尚无法通过创建的多孔模型直接加工出孔隙尺寸≤2倍激光光斑尺寸的规则孔和孔隙最小尺寸≤2倍激光光斑尺寸的随机孔，所述孔隙最小尺寸是指孔隙轮廓之间的最短距离。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供SLM制造微米级拓扑多孔结构钛合金骨组织工程植入物的方法，以解决用现有选区激光融化设备无法通过多孔模型直接加工出孔隙尺寸≤2倍激光光斑尺寸的规则孔和孔隙最小尺寸≤2倍激光光斑尺寸的随机孔的问题。

本发明的技术构思：采用建模软件创建生成实心模型，通过调节所用选区激光融化设备的激光功率、扫描速度、切片高度和扫描间距默认值，确定制造微米级拓扑多孔结构钛合金骨组织工程植入物的激光功率、扫描速度、切片高度和扫描间距等工艺参数，然后将所创建的实体模型导入分层切片软件并设置切片高度，得到加工路径数据并导入选区激光融化设备，再将所确定的激光功率、扫描速度和扫描间距输入选区激光融化设备进行加工。

本发明所述微米级拓扑多孔结构包括微米级规则孔和微米级随机孔，所述微米级规则孔排列规则、分布均匀，孔隙尺寸≤所使用选区激光融化设备的激光光斑尺寸的两倍；所述微米级随机孔，呈离散化分布，孔径大小不一，孔隙最小尺寸≤所使用选区激光融化设备的激光光斑尺寸的两倍，其中孔隙最小尺寸是指孔隙轮廓的最短距离。

本发明所述SLM制造微米级拓扑多孔结构钛合金骨组织工程植入物的方法，包括SLM制造微米级规则孔结构钛合金骨组织工程植入物的方法和SLM制造微米级随机孔结构钛合金骨组织工程植入物的方法，它们属于一个总的发明构思。

本发明所述SLM制造微米级规则孔结构钛合金骨组织工程植入物的方法，其制造的微米级规则孔孔隙尺寸≤所使用选区激光融化设备的激光光斑尺寸的两倍，步骤如下：