[发明专利]用于实体自由成型制造的热塑性聚氨酯组合物

说明书

本发明涉及用于医疗器材、组件和用途的实体自由成型制造的组合物和方法，其中所述组合物包括特别适合此类加工的热塑性聚氨酯。可用的热塑性聚氨酯衍生自(a)芳族二异氰酸酯组分、(b)多元醇组分和(c)扩链剂组分，其中(c)与(b)的摩尔比为至少4.25。

发明领域

本发明涉及用于医疗器材、组件和用途(application)的直接实体自由成型制造的组合物和方法。该医疗器材、组件和用途可以由适合此类加工的生物相容热塑性聚氨酯形成。可用的热塑性聚氨酯衍生自(a)芳族二异氰酸酯组分、(b)多元醇组分和扩链剂组分。

背景

实体自由成型制造(solid freeform fabrication，SFF)，也称作增材制造(additive manufacturing)，是能够直接由计算机数据通过增材成型(additiveformation)步骤制造任意形状的结构的技术。任何SFF系统的基本操作由将三维计算机模型剖切成薄横截面、将结果转换成二维位置数据和将该数据馈送到以逐层方式制造三维结构的控制设备构成。

实体自由成型制造需要许多不同方法，包括三维打印、电子束熔融、光固化立体造型(stereolithography)、选择性激光烧结、层片叠加制造(laminated objectmanufacturing)、熔融沉积成型等。

这些方法之间的区别在于安置层以制造部件的方式以及所用的材料。一些方法，如选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积成型(FDM)或熔丝制造(fused filament fabrication，FFF)将材料熔融或软化以制造层。其它方法，如光固化立体造型(SLA)将液体材料固化。

通常，热塑性塑料的增材制造使用两种类型的印刷方法。在被称作挤出型的第一种方法中，将所使用的材料的长丝和/或树脂(被称作“丸粒印刷(pellet printing)”)软化或熔融，然后通过机器成层沉积以形成所需产品。挤出型方法被称作熔融沉积成型(FDM)或熔丝制造(FFF)。在挤出法中，将热塑性树脂或热塑性长丝束供往喷嘴头，其加热该热塑性塑料并开启和切断该流。通过挤出硬化形成层的小材料珠构造部件。

第二种方法是粉末或颗粒类型，其中粉末以颗粒床形式沉积，然后通过选择性熔结或熔化而熔结到前一层上。该技术通常使用高功率激光器熔结该层的局部。在加工各截面后，粉末床下降。然后施加新的粉状材料层并重复这些步骤直至该部件完全构建。通常，该机器被设计成具有将散装粉末床材料预热至略低于其熔点的能力。这降低激光器将所选区域的温度提高到其熔点所需的能量和时间。

不同于挤出法，颗粒或粉末法使用未熔结介质支承制造的部件中的凸起或突出部和薄壁。这减少或消除在构建该零件时对临时支架的需求。具体方法包括选择性激光烧结(SLS)、选择性热烧结(SHS)和选择性激光熔化(SLM)。在SLM中，激光完全熔化粉末。这能够在逐层法中形成具有与传统制造部件类似的机械性质的部件。另一粉末或颗粒法使用喷墨打印系统。在这种技术中，通过在部件的截面中使用类似喷墨的工艺在粉末层上打印粘合剂，逐层创建该零件。增加另一粉末层并重复该过程直至已打印各层。

用于医疗器材和用途的现行实体自由成型制造集中于间接制造，如打印模具，随后填充材料，或打印模型(form)，然后在其上模制热成型器材；或用于涉及视觉化、演示和机械原型制造的医疗用途，例如其中可在进行基于3D打印原型的程序之前将预期结果建模。因此，SFF有利于以工具和人工的最低投入快速制造功能性原型。这样的快速原型制造法通过向设计师提供快速有效的反馈而缩短产品开发周期并改进设计工艺。SFF也可用于快速制造非功能部件，例如用于评估设计的各种方面，如美观性、贴合性(fit)、装配等的模型等。