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我國3D打印鈦合金已廣泛應用于臨床

鈦合金

3D打印用金屬粉末材料包括鈦合金、鋁合金、青銅合金、鎳合金等,鈦合金粉末在金屬零件3D打印產業鏈中是最重要的一環,也是最大的價值所在。電極感應氣霧化法是目前世界上工業化生產鈦合金粉末的主要方法之一,也是國內批量化工業生產3D激光打印用球形鈦合金粉末的唯一方法。


日前,攀鋼研究院鈦金屬技術研究所增材制造項目團隊完成了氬氣站的建設和霧化設備的匹配性調試工作。這標志著該院在3D打印用球形鈦合金粉末制備技術攻關取得階段性進展,為球形鈦及鈦合金粉末產業化生產奠定了基礎。氣霧化的基本原理是用高速氣流,將液態金屬流破碎成小液滴并凝固成粉末的過程。其制備的粉末具有純度高、氧含量低、粉末粒度可控、生產成本低以及球形度高等優點。

2015年,攀鋼研究院鈦金屬技術研究所開始籌備建設3D打印用球形鈦及鈦合金粉末制備平臺;2016年完成了氣霧化設備的基礎配套和安裝調試;2017年通過系統研究,對氣霧化設備進行了初步改造,打通了氣霧化制備球形鈦及鈦合金粉末工藝流程,得到了質量穩定的合格產品,整體技術及產品質量達到了國際先進水平;2018年在激光打印用球形鈦合金粉末制備方面取得突破。

2019年,李先生在武漢大學口腔醫院被檢查出右下牙齦細胞癌,隨即接受了右下頜骨部分切除手術。術后,老人身體恢復得比較好。但由于右側面部塌陷、長期缺牙,他無法正常咀嚼,嚴重影響進食。一年半后,老人在兒子陪同下來到武漢大學口腔醫院,希望醫生能修復其右下頜骨缺損處。該院口腔頜面頭頸腫瘤外科副主任賈俊教授介紹,考慮到李先生的年紀及身體耐受度,如取自體骨移植,手術創傷較大,后期恢復速度更慢,而且手術整體費用偏高。于是,賈俊向李先生介紹了自己團隊參與的國家重點研發項目“3D打印鈦合金技術”,可為其修復右下頜骨,李先生及家屬表示同意。4月22日,通過了外形、結構、力學強度等全方面考核的3D打印鈦合金“下頜骨”被移植到李先生右下頜骨缺損處,手術僅用了兩個小時。李先生術后恢復情況良好,并與4月30日出院。賈俊介紹,鈦合金材料具有很好的生物相容性,在人體沒有出現排異的情況下,可以長期保留在體內。這種材料常應用于髖關節置換、脊椎椎體置換及種植牙的種植體。這樣,手術時間大大縮短,并能為患者進行更精準和個性化的設計,為其減輕痛苦。患者是否可以恢復正常功能及術前的外形狀態?賈俊表示,修復患者下頜骨缺損處是第一步,讓患者外形上得以對稱,并讓非病變側的牙齒達到正常咬合。后期,還要在植入的鈦合金“下頜骨”上安裝假牙,重建正常咬合功能。

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