CN110053198A - 一种假体的增材制造方法 - Google Patents
一种假体的增材制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110053198A CN110053198A CN201910115112.4A CN201910115112A CN110053198A CN 110053198 A CN110053198 A CN 110053198A CN 201910115112 A CN201910115112 A CN 201910115112A CN 110053198 A CN110053198 A CN 110053198A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- material manufacturing
- injection
- mold
- increasing material
- prosthese
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 78
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 84
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 84
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 51
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 44
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims abstract description 29
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 claims description 65
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 16
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 13
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 13
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 9
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 claims description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 6
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims description 5
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 5
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 4
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 3
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 abstract description 3
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 abstract description 3
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 10
- 229920004695 VICTREX™ PEEK Polymers 0.000 description 4
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 4
- -1 cochrome Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 206010061728 Bone lesion Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- CGMRCMMOCQYHAD-UHFFFAOYSA-J dicalcium hydroxide phosphate Chemical compound [OH-].[Ca++].[Ca++].[O-]P([O-])([O-])=O CGMRCMMOCQYHAD-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000017074 necrotic cell death Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/28—Bones
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
- B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
- B29C33/3842—Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
本发明公开了一种假体的增材制造方法，以提高人造骨骼技术在力学强度、高仿真性、个性化等方面的性能。该假体的增材制造方法，包括高仿真模具制备工艺、精密加工工艺、注塑成形工艺和精准切割工艺；采用该假体的增材制造方法，针对确定的患者，在特定骨骼医患部位，利用CT扫描技术，获得高仿真数据，设计高仿真注塑模具；通过金属增材制造技术，制备高仿真注塑模具；利用传统工艺，提高注塑模具的加工精度；利用注塑成形工艺，完成高强度PEEK材料注塑件的制备；通过手术导航板精准切割工艺，获得适用于患者的个性化、高强度、高精度人造骨骼；本发明可明显改善现有人造骨骼制造技术的不足，满足患者的个性化需求，提高患者的生活质量。
Description
技术领域
本发明涉及制造领域和医用假体领域，特别涉及一种假体的增材制造方法。
背景技术
众所周知的：随着现代医学的发展，人造骨骼在医疗领域扮演了重要角色，可部分替代人骨治疗骨折、骨缺损、骨头病变、骨头坏死等一系列与骨骼相关的疾病，为患者的康复和融入正常生活，创造可能。人造骨骼来源主要分为两大类，无机非金属人造骨骼(羟基磷灰石、工程塑料等)和金属合金人造骨骼(钛合金、钴铬合金等)。无机非金属人造骨骼的生物相容性较好，但其力学强度比较差；金属合金骨骼的力学强度高，大大超过骨组织的力学强度,易磨损周边骨组织；此外，它们的共同不足在于仿真度不高，不适合特定个体、特定部位的骨骼的个性化移植。因此，总体来说，现有人造骨骼的制备技术，难以满足患者的个性化医疗需求。
增材制造技术(即快速成形或3D打印技术)经过几十年的发展，可实现金属、非金属、陶瓷材料、复合材料以及生物材料等多种材料和结构件的制备。依据加工方式，可分为粉末烧结技术(SLS),粉末熔融技术(SLM),激光近成形技术(LENS)以及挤出熔融技术(FDM)等。因此，结构复杂器件的制备已不是增材制造技术的难点。
注塑成形工艺属于传统加工工艺的一种，常用于非金属材料的成形；利用注塑模具，可实现塑胶制品的批量化生产；而且，非金属注塑器件的强度，明显高于现有增材制造所获得的器件的强度。注塑工艺过程主要是将熔融的原料通过加压、注入、冷却、脱离等操作，制作一定形状的半成品件，包括合模—填充—(气辅，水辅)保压—冷却—开模—脱模等6个阶段。因此，注塑模具的质量(尺寸精度、表面光洁度、气孔和流道的设计等)，决定了注塑件的性能。现阶段注塑模具的加工，还是采用传统的铸造、车、铣、刨、磨、人工加工等，因此，难以制备复杂结构的模具。但是，传统的车、铣、刨、磨、电镀、人工加工等工艺，可提高注塑模具的表面光洁度。
虽然已有专利(申请公开号CN 108245288 A)，利用增材制造的FDM技术，制备桡骨远端肿瘤的3D打印假体。但是，受FDM的技术限制，其假体的强度和表面光洁度不一定能够满足患者的需求。
因此，有必要创新现有技术，利用增材制造技术，结合传统的加工工艺，制备高光洁度、复杂结构的骨骼注塑模具，实现高强度高仿真、个性化人造骨骼的制备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种假体的增材制造方法，以提高人造骨骼技术在力学强度、高仿真性、个性化等方面的性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种假体的增材制造方法，包括以下步骤：
1)高仿真模具制备工艺；
所述高仿真模具制备工艺包括步骤：是利用CT扫描技术，获得病体骨组织高清CT数据，骨组织数据修复,建立完整数据骨组织数字模型；辅助模具流道设计，形成铸造模具图；用增材制造技术，制备骨骼注塑模具；
2)精密加工工艺；
所述精密加工工艺采用车、铣、刨、磨和电镀中的一种或几种，对骨骼注塑模具内腔的表面进行处理，使得骨骼注塑模具的表面光洁度达到技术需求；
3)注塑成形工艺；
所述注塑成形工艺利用聚醚醚酮(PEEK)材料及其改性材料，在增材制造制备、精密加工工艺处理的高仿真骨骼模具中，注塑成形；
4)精准切割工艺；
根据患者骨骼损坏情况，对完整的骨骼假体进行精准切割，获得患者需要的假体部分。
在步骤1)中高仿真模具制备工艺包括以下步骤：
a、利用CT或MRI获得患者膝关节的高精度三维原始数据，利用逆向工程方法建立骨骼的三维模型；
b、根据步骤a获得的骨骼三维模型，选取聚醚醚酮为制造材料，采用增材制造技术、3D 打印技术、传统制造或三者结合的方法制造骨骼假体的模具。
具体的，所述增材制造技术包括粉末烧结技术(SLS)、粉末熔融技术(SLM)、激光近成形技术(LENS)中的一种或几种。
进一步的，所述注塑模具的增材制造材料包括铝合金、钛合金、钴铬合金、不锈钢丝材中一种或几种。
进一步的，所述的一种假体的增材制造方法，包括如下步骤：
S1、通过对患者骨骼的CT扫描，获取与修复CT数据,建立完整骨骼模型；
S2、基于整骨骼模型，结合注塑模具的注塑口，设计适用于增材制造的数字模型；
S3、利用金属增材制造技术，制备金属注塑模具；
S4、结合多种传统的精加工工艺，对注塑模具的外表面和内腔进行处理，使得注塑模具的尺寸精度和表面光洁度达到技术要求；
S5、按照工艺要求，调节注塑工艺参数，把PEEK及其改性材料注入上述模具中；通过注塑成型获得完整的骨骼假体；
S6、根据患者骨骼损坏情况，对完整的骨骼假体进行精准切割，获得患者需要的假体部分。
进一步的，步骤S5中注塑工艺参数如下：
螺杆选择：长径比18:1～24:1
螺杆转速：50～150rpm
注射压力：5～15MPa
保持压力：4～15MPa
背部压力：0.2～5MPa
注塑温度：后350～380℃，中360～390℃，前370～420℃，喷嘴370～420℃
模具温度：150～250℃。
进一步的，步骤S5中制备的完整的骨骼假体，其拉伸强度大于90MPa，拉伸弹性模量大于2.6Gpa，弯曲强度大于130MPa，弯曲弹性模量大于3.5Gpa，表面粗糙度Ra:0.001～0.02。
本发明的有益效果是：本发明所述的假体的增材制造方法，是针对确定的患者，在特定骨骼医患部位，利用CT扫描技术，获得高仿真数据，设计高仿真注塑模具；通过金属增材制造技术，制备高仿真注塑模具；利用传统工艺，提高注塑模具的加工精度；利用注塑成形工艺，完成高强度PEEK材料注塑件的制备；通过手术导航板精准切割工艺，获得适用于患者的个性化、高强度、高精度人造骨骼。本发明可明显改善现有人造骨骼制造技术的不足，满足患者的个性化需求，提高患者的生活质量。
(1)针对特定个体的骨骼患处，制备高仿真人造骨骼，因此，骨骼的外形特征与原有骨骼相似度高；
(2)金属增材制造可以快速制备结构辅助的模具，有利于节省模具制备时间；此外，其制备的模具外形仿真度比较高；
(3)通过传统加工工艺，可有效降低增材制造器件的表面粗燥度，从而提高注塑模具的光洁度；
(4)通过注塑工艺，可以大幅提高PEEK器件的强度和光洁度等技术指标；相比较而言，通过增材制造FDM工艺所制备的PEEK器件，其强度和光洁度等技术指标不能满足手术需求。
(5)在材料选择方面，PEEK材料的强度、生物相容性、耐磨性等，与人体的骨骼比较接近，有利于患者早日康复，提高生活质量。
附图说明
图1是本发明实施例中假体的增材制造方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明所述的一种假体的增材制造方法，针对确定的患者，在特定骨骼医患部位，利用 CT扫描技术，获得高仿真数据，设计高仿真注塑模具；通过金属增材制造技术，制备高仿真注塑模具；利用传统工艺，提高注塑模具的加工精度；利用注塑成形工艺，完成高强度PEEK 材料注塑件的制备；通过手术导航板精准切割工艺，获得适用于患者的个性化、高强度、高精度人造骨骼。
一种假体的增材制造方法，包括以下步骤：
1)高仿真模具制备工艺；
所述高仿真模具制备工艺包括步骤：是利用CT扫描技术，获得病体骨组织高清CT数据，骨组织数据修复,建立完整数据骨组织数字模型；辅助模具流道设计，形成铸造模具图；用增材制造技术，制备骨骼注塑模具；
2)精密加工工艺；
所述精密加工工艺采用车、铣、刨、磨和电镀中的一种或几种，对骨骼注塑模具内腔的表面进行处理，使得骨骼注塑模具的表面光洁度技术需求；
3)注塑成形工艺；
所述注塑成形工艺利用聚醚醚酮(PEEK)材料及其改性材料，在增材制造制备、精密加工工艺处理的高仿真骨骼模具中，注塑成形；
4)精准切割工艺；
根据患者骨骼损坏情况，对完整的骨骼假体进行精准切割，获得患者需要的假体部分。
进一步的，在步骤1)中高仿真模具制备工艺包括以下步骤：
a、利用CT或MRI获得患者膝关节的高精度三维原始数据，利用逆向工程方法建立骨骼的三维模型；
b、根据步骤a获得的立骨骼的三维模型，选取聚醚醚酮为制造材料，采用增材制造技术、 3D打印技术、传统制造或三者结合的方法制造骨骼假体的模具。
优选的，所述增材制造技术包括粉末烧结技术(SLS)、粉末熔融技术(SLM)、激光近成形技术(LENS)中的一种或几种。
优选的，所述注塑模具的增材制造材料包括铝合金、钛合金、钴铬合金、不锈钢丝材中一种或几种。
进一步的，所述的一种假体的增材制造方法，包括如下步骤：
S1、通过对患者骨骼的CT扫描，获取与修复CT数据,建立完整骨骼模型；
S2、基于整骨骼模型，结合注塑模具的注塑口，设计适用于增材制造的数字模型；
S3、利用金属增材制造技术，制备金属注塑模具；
S4、结合多种传统的精加工工艺，对注塑模具的外表面和内腔进行处理，使得注塑模具的尺寸精度和表面光洁度达到技术要求；
S5、按照工艺要求，调节注塑工艺参数，把PEEK及其改性材料注入上述模具中；通过注塑成型获得完整的骨骼假体；
S6、根据患者骨骼损坏情况，对完整的骨骼假体进行精准切割，获得患者需要的假体部分。
优选的，步骤S5中注塑工艺参数如下：
螺杆选择：长径比18:1～24:1
螺杆转速：50～150rpm
注射压力：5～15MPa
保持压力：4～15MPa
背部压力：0.2～5MPa
注塑温度：后350～380℃，中360～390℃，前370～420℃，喷嘴370～420℃
模具温度：150～250℃。
具体的，步骤S5中制备的完整的骨骼假体，其拉伸强度大于90MPa，拉伸弹性模量大于2.6Gpa，弯曲强度大于130MPa，弯曲弹性模量大于3.5Gpa，表面粗糙度Ra:0.001～0.02。
优选的，高精度CT扫描技术，实现骨骼患处的高精度建模结合注塑流道的位置设计，获得适用于增材制造的高精度数字模型。
优选的，增材制造的粉末烧结技术(SLS)，采用不锈钢316L的球形粉体，制备金属注塑模具。
优选的，对增材制造所获得的注塑模具，进行抛光处理，表面粗糙度Ra为0.001；通过电镀工艺，进一步降低表面粗燥度。
优选的，采用VICTREX公司的PEEK材料，注塑成形高精度仿真人造骨骼。
优选的，采用手术导航模板的定位功能，确定切割点和切割面，获得可用于移植手术的高精度高仿真PEEK人造骨骼
优选的，注塑工艺参数：
螺杆选择：长径比18:1
螺杆转速：50rpm
注射压力：5MPa
保持压力：4MPa
背部压力：0.2MPa
注塑温度：后350℃，中360℃，前370℃，喷嘴370℃
模具温度：150℃
其拉伸强度90MPa，拉伸弹性模量2.6Gpa，弯曲强度130MPa，弯曲弹性模量3.5Gpa
本发明取得的有益效果：
(1)针对特定个体的骨骼患处，制备高仿真人造骨骼，因此，骨骼的外形特征与原有骨骼相似度高；
(2)金属增材制造可以快速制备结构辅助的模具，有利于节省模具制备时间；此外，其制备的模具外形仿真度比较高；
(3)通过传统加工工艺，可有效降低增材制造器件的表面粗燥度，从而提高注塑模具的光洁度；
(4)通过注塑工艺，可以大幅提高PEEK器件的强度和光洁度等技术指标；相比较而言，通过增材制造FDM工艺所制备的PEEK器件，其强度和光洁度等技术指标不能满足手术需求。
(5)在材料选择方面，PEEK材料的强度、生物相容性、耐磨性等，与人体的骨骼比较接近，有利于患者早日康复，提高生活质量。
实施例1：
优选的，高精度CT扫描技术，实现骨骼患处的高精度建模结合注塑流道的位置设计，获得适用于增材制造的高精度数字模型。
优选的，增材制造的粉末烧结技术(SLS)，采用不锈钢316L的球形粉体，制备金属注塑模具。
优选的，对增材制造所获得的注塑模具，进行抛光处理，表面粗糙度Ra为0.005；通过电镀工艺，进一步降低表面粗燥度。
优选的，采用VICTREX公司的PEEK材料，注塑成形高精度仿真人造骨骼。
优选的，采用手术导航模板的定位功能，确定切割点和切割面，获得可用于移植手术的高精度高仿真PEEK人造骨骼。
优选的，注塑工艺参数：
螺杆选择：长径比20:1
螺杆转速：75rpm
注射压力：7.5MPa
保持压力：4.5MPa
背部压力：2MPa
注塑温度：后350℃，中380℃，前390℃，喷嘴390℃
模具温度：170℃
其拉伸强度95MPa，拉伸弹性模量2.7Gpa，弯曲强度136MPa，弯曲弹性模量3.6Gpa。
实施例2
优选的，高精度CT扫描技术，实现骨骼患处的高精度建模结合注塑流道的位置设计，获得适用于增材制造的高精度数字模型。
优选的，增材制造的粉末烧结技术(SLS)，采用不锈钢316L的球形粉体，制备金属注塑模具。
优选的，对增材制造所获得的注塑模具，进行抛光处理，表面粗糙度Ra为0.01；通过电镀工艺，进一步降低表面粗燥度。
优选的，采用VICTREX公司的PEEK材料，注塑成形高精度仿真人造骨骼。
优选的，采用手术导航模板的定位功能，确定切割点和切割面，获得可用于移植手术的高精度高仿真PEEK人造骨骼。
优选的，注塑工艺参数：
螺杆选择：长径比22:1
螺杆转速：100rpm
注射压力：10MPa
保持压力：8MPa
背部压力：3MPa
注塑温度：后360℃，中370℃，前390℃，喷嘴400℃
模具温度：200℃
其拉伸强度98MPa，拉伸弹性模量2.8Gpa，弯曲强度139MPa，弯曲弹性模量3.6Gpa。
实施例3
优选的，高精度CT扫描技术，实现骨骼患处的高精度建模；结合注塑流道的位置设计，获得适用于增材制造的高精度数字模型。
优选的，增材制造的粉末烧结技术(SLS)，采用不锈钢316L的球形粉体，制备金属注塑模具。
优选的，对增材制造所获得的注塑模具，进行抛光处理，表面粗糙度Ra为0.015；通过电镀工艺，进一步降低表面粗燥度。
优选的，采用VICTREX公司的PEEK材料，注塑成形高精度仿真人造骨骼。
优选的，采用手术导航模板的定位功能，确定切割点和切割面，获得可用于移植手术的高精度高仿真PEEK人造骨骼。
优选的，注塑工艺参数：
螺杆选择：长径比24:1
螺杆转速：150rpm
注射压力：15MPa
保持压力：15MPa
背部压力：5MPa
注塑温度：后350℃，中380℃，前420℃，喷嘴420℃
模具温度：250℃
其拉伸强度102MPa，拉伸弹性模量2.9Gpa，弯曲强度141MPa，弯曲弹性模量3.7Gpa。
Claims (7)
1.一种假体的增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)高仿真模具制备工艺；
所述高仿真模具制备工艺包括步骤：是利用CT扫描技术，获得病体骨组织高清CT数据，骨组织数据修复,建立完整数据骨组织数字模型；辅助模具流道设计，形成铸造模具图；用增材制造技术，制备骨骼注塑模具；
2)精密加工工艺；
所述精密加工工艺采用车、铣、刨、磨和电镀中的一种或几种，对骨骼注塑模具内腔的表面进行处理，使得骨骼注塑模具的表面光洁度达到技术需求；
3)注塑成形工艺；
所述注塑成形工艺利用聚醚醚酮(PEEK)材料及其改性材料，在增材制造制备、精密加工工艺处理的高仿真骨骼模具中，注塑成形；
4)精准切割工艺；
根据患者骨骼损坏情况，对完整的骨骼假体进行精准切割，获得患者需要的假体部分。
2.如权利要求1所述的一种假体的增材制造方法，其特征在于：在步骤1)中高仿真模具制备工艺包括以下步骤：
a、利用CT或MRI获得患者膝关节的高精度三维原始数据，利用逆向工程方法建立骨骼的三维模型；
b、根据步骤a获得的立骨骼的三维模型，选取聚醚醚酮为假体制造材料，采用增材制造技术、3D打印技术、传统制造或三者结合的方法制造骨骼假体的模具。
3.如权利要求1所述的一种假体注塑模具的增材制造方法，其特征在于：所述增材制造技术包括粉末烧结技术(SLS)、粉末熔融技术(SLM)、激光近成形技术(LENS)中的一种或几种。
4.如权利要求3所述的一种假体注塑模具的增材制造方法，其特征在于：所述注塑模具的增材制造材料包括铝合金、钛合金、钴铬合金、不锈钢丝材中一种或几种。
5.如权利要求1所述的一种假体的增材制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、通过对患者骨骼的CT扫描，获取与修复CT数据,建立完整骨骼模型；
S2、基于骨骼模型，结合注塑模具的注塑口，设计适用于增材制造的数字模型；
S3、利用金属增材制造技术，制备金属注塑模具；
S4、结合多种传统的精加工工艺，对注塑模具的外表面和内腔进行处理，使得注塑模具的尺寸精度和表面光洁度达到技术要求；
S5、按照工艺要求，调节注塑工艺参数，把PEEK及其改性材料注入上述模具中；通过注塑成型获得完整的骨骼假体；
S6、根据患者骨骼损坏情况，对完整的骨骼假体进行精准切割，获得患者需要的假体部分。
6.如权利要求5所述的一种假体的增材制造方法，其特征在于：步骤S5中注塑工艺参数如下：
螺杆选择：长径比18:1～24:1
螺杆转速：50～150rpm
注射压力：5～15MPa
保持压力：4～15MPa
背部压力：0.2～5MPa
注塑温度：后350～380℃，中360～390℃，前370～420℃，喷嘴370～420℃
模具温度：150～250℃。
7.如权利要求6所述的一种假体的增材制造方法，其特征在于：步骤S5中制备的完整的骨骼假体，其拉伸强度大于90MPa，拉伸弹性模量大于2.6Gpa，弯曲强度大于130MPa，弯曲弹性模量大于3.5Gpa，表面粗糙度Ra:0.001～0.02。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910115112.4A CN110053198A (zh) | 2019-02-14 | 2019-02-14 | 一种假体的增材制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910115112.4A CN110053198A (zh) | 2019-02-14 | 2019-02-14 | 一种假体的增材制造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110053198A true CN110053198A (zh) | 2019-07-26 |
Family
ID=67316455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910115112.4A Pending CN110053198A (zh) | 2019-02-14 | 2019-02-14 | 一种假体的增材制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110053198A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110717272A (zh) * | 2019-10-11 | 2020-01-21 | 内蒙古第一机械集团股份有限公司 | 材料成型与改性工艺的耦合仿真方法 |
| CN111904665A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-11-10 | 四川大学 | 一种骨增量辅助***、设计方法、骨增量辅助装置 |
| CN113429619A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-09-24 | 广西民族大学 | 一种表面改性的多孔聚醚醚酮人工骨骼及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106738980A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-31 | 四川省羽客科技有限公司 | 一种利用树脂或塑料制作观赏性糖画的工艺 |
| CN106976209A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-07-25 | 西安交通大学 | 一种利用光固化成型制作树脂注塑模具及注塑方法 |
-
2019
- 2019-02-14 CN CN201910115112.4A patent/CN110053198A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106738980A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-05-31 | 四川省羽客科技有限公司 | 一种利用树脂或塑料制作观赏性糖画的工艺 |
| CN106976209A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-07-25 | 西安交通大学 | 一种利用光固化成型制作树脂注塑模具及注塑方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110717272A (zh) * | 2019-10-11 | 2020-01-21 | 内蒙古第一机械集团股份有限公司 | 材料成型与改性工艺的耦合仿真方法 |
| CN110717272B (zh) * | 2019-10-11 | 2023-06-09 | 内蒙古第一机械集团股份有限公司 | 材料成型与改性工艺的耦合仿真方法 |
| CN111904665A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-11-10 | 四川大学 | 一种骨增量辅助***、设计方法、骨增量辅助装置 |
| CN113429619A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-09-24 | 广西民族大学 | 一种表面改性的多孔聚醚醚酮人工骨骼及其制备方法 |
| CN113429619B (zh) * | 2021-06-08 | 2023-02-28 | 广西民族大学 | 一种表面改性的多孔聚醚醚酮人工骨骼及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110053198A (zh) | 一种假体的增材制造方法 | |
| CN106312060B (zh) | 一种高性能低模量医用钛合金三维金属零件的制备方法 | |
| CN109622958A (zh) | 一种采用极小曲面多孔结构制备钛合金植入体的方法 | |
| CN103860293B (zh) | 一种全膝关节置换假体的个性化逆向设计与制造方法 | |
| CN1953720B (zh) | 用于骨组织重建的生物活性假体装置的制备方法及假体装置 | |
| Mobarak et al. | Recent advances of additive manufacturing in implant fabrication–A review | |
| Singh et al. | Precision investment casting: A state of art review and future trends | |
| US20060285991A1 (en) | Metal injection moulding for the production of medical implants | |
| CN104646669A (zh) | 生物医用多孔纯钛植入材料及其制备方法 | |
| CN109865835A (zh) | 一种3d打印制造钽铌合金牙种植体的方法 | |
| CN105397087A (zh) | Tc4钛合金镂空人造骨的选区激光熔化成形方法 | |
| US20180298315A1 (en) | Method for producing living tissue and organ | |
| CN109550968A (zh) | 一种采用3d打印技术制备人体腰椎融合器的方法 | |
| CN107007888B (zh) | 一种基于光固化3d打印技术个体化定制型的二氧化锆多孔生物骨修复支架及其制备方法 | |
| Moraru et al. | Laser-assisted additive technologies for the execution of dental restorative prostheses | |
| CN110841106A (zh) | 一种基于选区激光熔化技术的个性化节段骨植入物的设计和制备方法 | |
| CN106563808A (zh) | 一种被动中耳植入装置及其制备方法 | |
| CN108210129A (zh) | 一种锻造tc4钛合金胫骨平台 | |
| CN105596116A (zh) | 一种个性化硬组织缺损修复体及其制造方法 | |
| CN100391417C (zh) | 一种人工假体的制作方法 | |
| CN208435865U (zh) | 一种锻造tc4钛合金胫骨平台 | |
| Šljivić et al. | 3D printing and 3D bioprinting to use for medical applications | |
| EP1296809B1 (de) | Verfahren zur naturgetreuen herstellung medizinischer implantate und epithesen und danach hergestellte implantate und epithesen | |
| CN205698074U (zh) | 一种间接制造自锁式假牙体 | |
| CN108456803A (zh) | 一种生物材料3d打印机多进一出喷头的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20191204 Address after: No.7, 10 / F, building a, international student entrepreneurship Park, no.73-1, Kecheng Road, Jiulongpo District, Chongqing 400000 Applicant after: Chongqing Yikang Intellectual Property Operation Co., Ltd Address before: Part of buildings 1 and 3, Chuangye Avenue, Jiulongpo District, Chongqing Applicant before: Chongqing Institute of Biological Intelligent Manufacturing |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20200327 Address after: 400700 no.117-607, Yunhan Avenue, Beibei District, Chongqing Applicant after: Chongqing Xikang Intellectual Property Operation Co., Ltd Address before: No.7, 10 / F, building a, International Students Pioneer Park, no.73-1, Kecheng Road, Jiulongpo District, Chongqing Applicant before: Chongqing Yikang Intellectual Property Operation Co., Ltd |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20200714 Address after: No.326 and No.324, jingdongfang Avenue, Beibei District, Chongqing Applicant after: Chongqing Xike Medical Technology Co., Ltd Address before: 400700 no.117-607, Yunhan Avenue, Beibei District, Chongqing Applicant before: Chongqing Xikang Intellectual Property Operation Co.,Ltd. |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Fan Shuqian Inventor after: Li Jing Inventor after: Xie Haiqiong Inventor after: Wang Han Inventor after: Tang Xilai Inventor before: Fan Shuqian Inventor before: Li Jing Inventor before: Xie Haiqiong Inventor before: Wang Han Inventor before: Tang Kanglai |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190726 |