[发明专利]金属植入物及其三维成型方法

说明书

一种金属植入物，所述金属植入物包括芯部和包覆部，所述芯部和所述包覆部为一体成型结构，所述包覆部围绕所述芯部的外表面设置；所述芯部为实心结构，所述包覆部设多个微孔，所述包覆部中的所述多个微孔用于容纳结缔组织。上述金属植入物通过设置实心结构的芯部和孔隙结构的包覆部，使芯部为植入物主要承受载荷的部分，芯部的截面积的最大承受载荷要大于实际载荷的最大载荷，包覆部的多孔结构设计可提高植入物与人骨的结合性能，且具有辅助的承载能力。本申请还提供一种制造上述金属植入物的三维成型方法。

技术领域

本申请涉及三维成型技术领域，尤其涉及一种金属植入物及其三维成型方法。

背景技术

增材制造技术的发展使得个性化定制植入物成型一种可能。近年来，通过设计多孔结构，3D打印金属植入物已能模仿天然骨的结构和力学性能，利用多孔结构调节材料的杨氏模量，以优化在骨植入物界面的载荷传递，并减小应力遮挡和骨吸收作用，从而提供更好的长期骨整合。但是，现有的多孔金属植入物结构单一，无法在降低杨氏模量的同时，保证金属植入物的抗压强度。

骨植入物在人体中是承受应力载荷的，不同部位的骨植入物承受载荷的大小与方式差异较大。为解决骨植入物在人体中既可承受较大的动态疲劳载荷，又能通过制造多孔结构降低材料杨氏模量，需要找到一种新的解决方案。

发明内容

鉴于上述状况，本申请提供一种金属植入物及其三维成型方法，通过设置实心结构的芯部和孔隙结构的包覆部，使芯部为植入物主要承受载荷的部分，芯部的截面积的最大承受载荷要大于实际载荷的最大载荷，包覆部的多孔结构设计可提高植入物与人骨的结合性能，且具有辅助的承载能力，从而使金属植入物既可承受较大的动态疲劳载荷，又能通过制造多孔结构降低材料杨氏模量。

本申请的实施例提供一种金属植入物，所述金属植入物包括芯部和包覆部，所述芯部和所述包覆部为一体成型结构，所述包覆部围绕所述芯部的外表面设置；所述芯部为实心结构，所述包覆部设多个微孔，所述包覆部中的所述多个微孔用于容纳结缔组织。

在一些实施例中，所述包覆部中所述多个微孔的孔径为150-450μm。

在一些实施例中，从所述芯部向所述包覆部延伸的方向，所述包覆部中所述多个微孔的孔径逐渐增大。

在一些实施例中，所述包覆部中所述微孔的结构包括四面体支架结构或八面体支架结构。

在一些实施例中，所述包覆部中相邻两个所述微孔之间的距离为150-300μm。

在一些实施例中，所述芯部的截面直径为2-3mm。

在一些实施例中，从所述芯部向所述包覆部延伸的方向，所述包覆部的厚度为3-5mm。

本申请的实施例还提供一种三维成型方法，所述三维成型方法用于制造上述实施例所述的金属植入物，所述三维成型方法包括步骤：

导入金属植入物的三维模型至三维成型系统，对所述三维模型进行分层切片；

铺粉装置根据分层数据铺设物料粉末至成型平台；

激光装置发射连续激光至物料粉末，形成具有实芯部分与孔隙部分的打印层；

识别打印层的孔隙区域；

激光装置发射脉冲激光至打印层的孔隙区域，对孔隙区域进行减材加工。

在一些实施例中，所述脉冲激光的切削速度大于或等于3000mm/s。

在一些实施例中，进一步包括步骤：

对打印完成的金属植入物进行热处理；

扫描检测热处理后的金属植入物的内部结构。