金属所钛合金3D打印技术研究取得进展

　　中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家（联合）实验室工程合金研究部与国内医疗机构合作，在钛合金3D打印技术应用于医疗领域取得阶段性成果。其团队利用瑞典Arcam A1型电子束金属熔融快速成型设备制备出具有多孔涂层的钛合金骨盆假体、锁骨假体及肩胛骨假体，所有假体在医疗临床试验中均获得良好效果，这种技术的应用为未来医疗器械的“私人订制”提供了可能。金属所与山东威高骨科材料有限公司合作设计制备出具有骨小梁结构的多孔钛合金颈椎融合器和腰椎融合器，该产品具有兼顾力学性能和生物相容性的特点，是一种治愈颈椎和腰椎疾病的理想产品，目前该产品已获取国家食品药品监督管理局医疗器械质量监督检验中心检验合格报告，相关的临床实验正在开展中。

　　3D打印是将三维CAD模型按设定厚度切片分层，将一个三维文件切分成若干具有一定厚度的二维图形，将这些二维信息输入控制计算机后，驱动高能电子束按照规划好的路径扫描粉末床上的粉末，熔化粉末成为实体，重复这个过程来制造研究人员设计的复杂部件。这一技术在骨肿瘤治疗等骨科领域具有独特的技术优势，可以针对不同患者的骨骼差异性为其量身定制最适合的替代物模型，利用3D打印技术在短时间内为患者快速制造出最合适的替代物，成本和制造周期均大幅降低，从数据采集、加工制造到手术植入患者体内可以在三到四天内完成全部工作，有效避免了传统的骨骼替代物制造过程复杂、成本高、耗费时间长、替代物与患者不匹配的风险。3D打印技术的应用对于制造骨科医疗器械单位的批量生产也具有革命性意义，医疗产品设计单位在针对不同的骨科疾病时，可以同时设计多个产品方案，利用3D打印机一次性制备所有设计的医疗器械，加快成果转化速度，更快速地将产品投入市场。

　　金属所工程合金部研究人员已在钛合金电子束金属熔融快速成型方面做了大量研究工作，掌握了钛合金3D打印加工的工艺特点，并对钛合金3D产品的组织性能等开展了大量研究。相关研究成果在Acta Mater.、Acta Biomater.、J. Mech. Behav. Biomed. Mater.等杂志上发表论文10余篇，申请发明ZL4项，有效保证了医疗3D产品的功能性和安全性。随着钛合金3D打印技术的发展，越来越多的医疗机构和医疗产品企业对其产生了浓厚的兴趣，并对此技术投入大量的人员和资金，目前已有多家医院和医疗产品企业与金属所达成初步的合作意向，其中已有产品进入临床试验阶段。随着3D打印钛合金技术的逐步推广和认可，未来这一技术一定能创造良好的社会效益和丰厚的经济效益。

　　钛合金3D打印的骨盆假体、锁骨假体及肩胛骨假体

　　多孔钛合金颈椎融合器和腰椎融合器