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我国3D打印钛合金已广泛应用于临床

钛合金

3D打印用金属粉末材料包括钛合金、铝合金、青铜合金、镍合金等,钛合金粉末在金属零件3D打印产业链中是最重要的一环,也是最大的价值所在。电极感应气雾化法是目前世界上工业化生产钛合金粉末的主要方法之一,也是国内批量化工业生产3D激光打印用球形钛合金粉末的唯一方法。


日前,攀钢研究院钛金属技术研究所增材制造项目团队完成了氩气站的建设和雾化设备的匹配性调试工作。这标志着该院在3D打印用球形钛合金粉末制备技术攻关取得阶段性进展,为球形钛及钛合金粉末产业化生产奠定了基础。气雾化的基本原理是用高速气流,将液态金属流破碎成小液滴并凝固成粉末的过程。其制备的粉末具有纯度高、氧含量低、粉末粒度可控、生产成本低以及球形度高等优点。

2015年,攀钢研究院钛金属技术研究所开始筹备建设3D打印用球形钛及钛合金粉末制备平台;2016年完成了气雾化设备的基础配套和安装调试;2017年通过系统研究,对气雾化设备进行了初步改造,打通了气雾化制备球形钛及钛合金粉末工艺流程,得到了质量稳定的合格产品,整体技术及产品质量达到了国际先进水平;2018年在激光打印用球形钛合金粉末制备方面取得突破。

2019年,李先生在武汉大学口腔医院被检查出右下牙龈细胞癌,随即接受了右下颌骨部分切除手术。术后,老人身体恢复得比较好。但由于右侧面部塌陷、长期缺牙,他无法正常咀嚼,严重影响进食。一年半后,老人在儿子陪同下来到武汉大学口腔医院,希望医生能修复其右下颌骨缺损处。该院口腔颌面头颈肿瘤外科副主任贾俊教授介绍,考虑到李先生的年纪及身体耐受度,如取自体骨移植,手术创伤较大,后期恢复速度更慢,而且手术整体费用偏高。于是,贾俊向李先生介绍了自己团队参与的国家重点研发项目“3D打印钛合金技术”,可为其修复右下颌骨,李先生及家属表示同意。4月22日,通过了外形、结构、力学强度等全方面考核的3D打印钛合金“下颌骨”被移植到李先生右下颌骨缺损处,手术仅用了两个小时。李先生术后恢复情况良好,并与4月30日出院。贾俊介绍,钛合金材料具有很好的生物相容性,在人体没有出现排异的情况下,可以长期保留在体内。这种材料常应用于髋关节置换、脊椎椎体置换及种植牙的种植体。这样,手术时间大大缩短,并能为患者进行更精准和个性化的设计,为其减轻痛苦。患者是否可以恢复正常功能及术前的外形状态?贾俊表示,修复患者下颌骨缺损处是第一步,让患者外形上得以对称,并让非病变侧的牙齿达到正常咬合。后期,还要在植入的钛合金“下颌骨”上安装假牙,重建正常咬合功能。

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