CN117159793A - 一种可降解3d打印复合材料支架 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可降解3D打印复合材料支架，本发明结合3D打印技术、铸造、注塑、渗流法制备可降解3D打印复合材料支架。本发明结合3D打印材料的多孔结构与其他材料，制备出了一种结合力学性能极佳且可降解的支架，该方法解决了目前3D打印无法有效直接制备复合材料支架的问题，解决了钛合金、钽合金等3D打印材料多与其他材料结合不牢固的技术问题，解决植入体降解后力学性能差的问题。本发明的可降解3D打印复合材料支架可以用于骨科植入物中，该3D打印复合材料支架具备结构牢固、可降解、不易破坏，骨长入、软骨再生效果好的优点，可应用于承重部位的大段骨缺损，在起到力学支撑的基础上促进骨组织再生，达到修复骨缺损的疗效。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印领域，尤其涉及一种可降解3D打印复合材料支架。
背景技术
传统3D打印复合材料结构，只能是不同金属3D打印复合材料或者不同的非金属3D打印复合材料，对材料的要求高，均必须是3D打印材料。3D打印可以实现负责多孔结构的制备，3D打印多孔结构与其他材料制备的结构之间的连接方式，多为传统的粘结方式，牢固性差，连接处易发生断裂，承载能力也差。
如3D打印多孔结构可应用于骨科植入物领域，具备弹性模量低，孔隙率和孔径可调节的优势。在骨科植入物中，有些产品必须具备粘弹性结构，比如膝关节产品。传统骨科植入物为了兼顾骨长入效果和粘弹性，会将多孔结构与粘弹性材料采用传统粘结方式，或者机械嵌套等配合方式，植入后产品承载能力差，产品损坏率高，导致手术返修率提高。为了植入后的骨长入效果更好，降解材料在骨科的应用也是一种趋势，而降解材料往往强度不够，造成植入后的骨科植入体稳定性较差。因此，需要一种3D打印复合材料支架及其制备方法，可以结合3D打印多孔结构的结构及强度优势，和降解材料性能优势，其可以应用于医疗器械领域，也可以应用于工业机械等其他领域。
发明内容
本申请为了解决上述问题，提供了一种可降解3D打印复合材料支架；
所述可降解3D打印复合材料支架，包括3D打印多孔支架以及实体填充结构。
所述3D打印多孔支架由3D打印材料制成，如金属(钛合金、钽合金、镁合金)、聚合物(聚乳酸、聚醚醚酮)、陶瓷。
所述实体填充结构由可降解材料构成，包括无机碳酸钙、聚乳酸、聚乙交酯、可降解金属镁。
所述实体填充结构在模具中固化成型或者注塑成型。
所述实体填充结构的浆料渗流进所述3D打印多孔结构的孔隙内部，构建所述3D打印多孔结构与所述实体填充结构复合的一体化支架。
所述一体化支架固化得到3D打印复合材料支架。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明的可降解3D打印复合材料支架可以结合3D打印多孔结构优势和降解材料性能优势，提供一种结合更牢固，部分结构可降解的复合结构。应用于骨科植入物产品，具备弹性模量低、粘弹性、骨长入效果好的优势。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1为本发明是实施例中一种可降解3D打印复合材料支架正面示意图；
图2本发明是一种可降解3D打印复合材料支架的制备方法流程图
附图标记说明：
1-多孔支架，2-实体填充结构，3-模具，5-连杆。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1
本发明的可降解3D打印复合材料支架的一种较佳结构如图1所示，其3D打印多孔支架1为多根连杆5连接组组成的多孔结构，所述连杆的位置可对称排布或任意排布。根据实际需要，本实施例中的连杆5可以为圆柱、棱柱、不规则形状。进一步，所述3D 打印多孔支架1及连杆5可由力学性能优良的金属(钛合金、钽合金、镁合金)制成，但根据需要也可聚合物(聚乳酸、聚醚醚酮)、陶瓷制成。
本发明所述的实体填充结构由光固化材料、热固化材料、热塑材料制备。以上材料能够在一定条件下具有流动性，并在另外条件下转换为固态，如聚乙烯、金属等。
本发明所述的实体填充结构2在模具3中固化成型或者注塑成型，本实施例中的模具3为上表面开口的立方体结构，但根据实际需要，可以根据3D打印钛合金复合材料支架的应用场景进行调整。
上述3D打印钛合金复合材料支架的制备方法，主要包括以下步骤：
S1.设计多孔结构三维模型，并导出3D打印机可识别的格式数据；
S2.3D打印机打印S1步骤设计的多孔结构；
S3.设计其他材料的实体结构，根据步骤S2所得3D打印多孔结构及其他材料的实体结构制备浇铸所需的模具；
S4.将步骤S2所得3D打印多孔结构将3D打印得到的多孔结构相对固定于模具中；
S5.向步骤S3所得模具内灌注可降解材料的浆料，浆料会渗流进3D打印多孔结构的孔隙内部，构建3D打印多孔结构与可降解材料复合的一体化支架；
S6.步骤S5所得一体化支架固化得到可降解3D打印复合材料支架。
步骤S2可以采用的3D打印机技术包括：SLM(Selective Laser Melting)选择性激光熔融技术、EBM(Electron Beam Melting)电子束熔融技术、3DP(Three-DimensionalPrinting) 喷射成型技术、FDM(Fused Deposition Modeling)熔融层积成型技术、SLA(Stereo Lithography Apparatus)立体光固化成型技术、SLS(Selective LaserSintering)选区激光烧结、 DLP(Digital Light Processing)激光成型技术，优选地，使用的3D打印技术为SLM选择性激光熔融技术、EBM电子束熔融技术。
步骤S5中，浆料可为可降解材料，包括无机碳酸钙、聚乳酸、聚乙交酯、可降解金属镁。。
本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本申请中。特别地，在不脱离本申请精神和教导的情况下，本申请的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，所有这些组合和/或结合均落入本申请公开的范围。
本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思路，并不用于限制本申请。对于本领域的技术人员来说，可以依据本发明的思路、精神和原则，在具体实施方式及应用范围上进行改变，其所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。
Claims (6)
1.一种可降解3D打印复合材料支架，其特征在于，包括3D打印多孔支架以及实体填充结构。
2.如权利要求1所述的可降解3D打印复合材料支架，其特征在于，所述3D打印多孔支架由3D打印材料制成，如金属(钛合金、钽合金、镁合金)、聚合物(聚乳酸、聚醚醚酮)、陶瓷。
3.如权利要求2所述的可降解3D打印复合材料支架，其特征在于，所述实体填充结构由可降解材料构成，包括无机碳酸钙、聚乳酸、聚乙交酯、可降解金属镁。
4.如权利要求3所述的可降解3D打印复合材料支架，其特征在于，所述实体填充结构在模具中固化成型或注塑成型。
5.如权利要求4所述的可降解3D打印复合材料支架，其特征在于，所述实体填充结构的浆料渗流进所述3D打印多孔结构的孔隙内部，构建所述3D打印多孔结构与所述实体填充结构复合的一体化支架。
6.如权利要求5所述的可降解3D打印复合材料支架，其特征在于，所述一体化支架固化得到3D打印复合材料支架。
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