[发明专利]骨替代物的自由成形方法及其所用的复合材料

说明书

一种用于自由成形骨替代物的方法和复合材料。复合材料包括支撑布和涂覆在支撑布上的部分硬化骨膏。骨膏含有重量比为1：1至1：4的硫酸钙和磷酸钙的混合物。骨替代物可以在骨模型上或不在骨模型上，通过一层层地往上堆叠复合材料的方式来制造。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年3月14日提交的临时申请序列号No.64/470,897的优先权。上述专利申请的全部内容通过引用并入于本文中，并且构成本说明书的一部分。

技术领域

本发明涉及一种用于自由成形骨替代物的方法和复合材料，其通过加法制造或减法制造，尤其是涉及用于自由成形骨替代物的方法和复合材料。

背景技术

许多成形技术被用于制造陶瓷产品上。最流行的技术是需要钢模的模压技术。在制造过程中，将加工粉末(包括和粘合剂以及润滑剂等混合后的陶瓷粉末)倒入钢模中；然后通过施加外部负载(external load)将粉末压紧在一起。虽然模压技术具有良好的大规模生产能力，但其形状复杂性是相当受限的。此外，模压技术使用的钢模具成本通常较高。为了大量生产，通常需要在钢模的内表面上涂布硬质涂层，这更提高了钢模的成本。

为了能制造出复杂的形状，注模技术也被用于制造陶瓷制品，但需要加入大量的添加剂，例如粘合剂、增塑剂和表面活性剂，以利注模技术的进行。而且，注塑成型所使用的钢模成本非常高。由于使用了大量的粘合剂和增塑剂，因此通过去粘合剂制程(de-bindingprocess)来去除添加剂所需的时间非常长，有时甚至需要好几天。

由于许多个性化产品的发展，对原型快速制作的需求量也随之增加。对于新产品的开发，5到10个原型可能足以用于后续评估。但如果需要模具，则开发新产品的成本可能非常高。此外，准备模具的过程也非常耗时，因此可能会减慢新产品的开发速率。

为了解决上述问题，最近开发了3D打印等加法制造工艺。加法制造技术在制造许多塑料产品方面取得了巨大成功。几乎所有具有任何形状和尺寸的产品都可以使用加法制造技术制造出来。加法制造技术也已在金属产品的制造上使用选择性激光烧结技术。但是，陶瓷材料不适合使用上述加法制造的类似方法来生产陶瓷制品。因此，需要制造陶瓷制品原型的替代方法，特别是需要高度客制化骨替代品的成型方法。

发明内容

因此，提供一种陶瓷制品的自由成形方法以制作陶瓷制品(例如骨替代物)的原型。在该方法中，优选不需要粘合剂或结合剂。

根据某一方面，上述自由成形方法包括以下步骤。在支撑布上涂布第一层骨膏，其中骨膏基本上由硫酸钙和磷酸钙的混合物组成。将骨膏干燥后，形成部分硬化的骨膏做为中间物。用水性液体润湿中间物，以硬化部分硬化的骨膏。干燥后，形成硬化的骨膏。

在一实施例中，硫酸钙与磷酸钙的重量比为1：1至1：4。