[发明专利]多孔结构及其制造方法

说明书

本公开允许更受控制地修改至快速制造技术（RMT）机器的输入数据，以通过执行与输入数据相反的效果来补偿制造过程的系统误差，诸如方向构建差异。通过使得对整个结构的全局缩放效果与对某些部分的期望局部效果之间解除联系，在最小化在结构的其它部分中引入的不希望变形的情况下实现所述修改。

技术领域

本公开总体涉及通过快速制造技术生产的多孔结构及其制造方法，更具体地，本公开涉及补偿多孔结构的制造过程中的系统误差。

背景技术

某些医疗植入物和矫形植入物需要用于承重目的的强度和促进骨/组织内生长的多孔性。例如，许多矫形植入物包括提供支架结构以在愈合期间促进骨内生长的多孔部段和意在使患者更快速地行走的承重部段。快速制造技术（RMT），尤其是直接金属制造（DMF）和实体自由成型制造（SFF），已被用于生产金属泡沫，金属泡沫被用于医疗植入物或医疗植入物的部分中。一般而言，RMT方法允许通过3D CAD模型来构建结构，包括棋盘格形/三角形实体和平滑实体。例如，DMF技术利用粉末每次一层地生产三维结构，通过利用诸如激光或电子束的能量源辐射一层粉末来固化所述粉末。通过应用以光栅扫描方式指向粉末层的选定部分的能量源，粉末熔融、熔化或被烧结。在熔融一个粉末层中的图案之后，配给另一层粉末，并且重复所述过程，在层之间进行熔融，直到完成期望的结构。

尽管DMF可用于提供足够坚固以用作医疗植入物中的承重结构的致密结构，但常规使用的多孔结构采用具有均匀、非随机且规则的特征的布置，该特征产生三维多孔结构的支柱横穿所在的脆弱区域。国际申请PCT/US2010/046022、PCT/US2010/046032和PCT/U52010/056602的公开内容通过提供制造三维多孔结构的有效方法和结构自身来解决这些缺点，所述结构自身具有随机化的支架结构，所述支架结构提供在不损害强度的前提下的改进的多孔性、包括元件之间的无缝接头的改进的强度、改进的连接性以及梁特征。国际申请PCT/US2010/046022、PCT/US2010/046032和PCT/U52010/056602的全部公开内容通过引用合并于本文。

但是，RMT构建过程常常不根据设计输入精确地形成多孔结构。具体地，由于快速制造机器的构建过程的方向性，在X-Y平面中构建的物体未必与在Y-Z或X-Z平面中构建的看起来一样。当构建过程在定向在X-Y平面内的层中进行绘制时，Z维度（或竖直方向）更难以控制。换言之，应该与X-Y平面内的另一孔口具有类似的形状和大小的定向在X-Z平面内的孔口在被构建时具有稍微不同的形状和大小。

尽管在许多情形中通常忽略了此差异，但当构建的结构本身相当小（诸如用于生物内生长的结构）时，这是相当明显的。由RMT构建过程导致的在用于生物内生长的结构中的微小差异可导致不能最佳地达到其目的的结构。例如，所述结构可包括由于比说明书规定的更薄或更细长而倾向于发生故障的支柱，或者所述结构由于支柱比规定的更厚而与更薄或更细长的支柱一样不会具有最佳的孔隙度。

鉴于以上，仍需要有效的方法来解决由RMT过程或受到类似方向差异影响（例如，受相对靠近热源/散热器或逐层构建方法影响）的其它制造过程构建的结构的方向差异，尤其是用于生物内生长的结构的方向差异。

发明内容

本公开的一个方面在于，通过在RMT设备的构建过程期间修改影响差异的相对于热源/散热器结构的特征来补偿RMT设备的构建过程中的方向差异。

本公开的另一方面在于提供使得在一个平面中构建的结构的特征具有与在RMT设备中在另一平面中构建的特征具有类似的形状和尺寸的方法。

本公开的另一方面提供具有已经补偿RMT设备的构建过程中的方向差异的特征的结构。