3D打印陶瓷面臨的挑戰(zhàn)和開(kāi)創(chuàng )(chuàng)性醫(yī)療應用
魔猴君 行業(yè)(yè)資訊 680天前
高性能3D打印陶瓷作為一種具備廣闊應用潛力的材料，其應用范圍包括機械、電子、空間和醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。但是，3D打印陶瓷面臨的挑戰(zhàn)也不容忽視。本文將分析3D打印陶瓷面臨的挑戰(zhàn)和開(kāi)創(chuàng )(chuàng)性醫(yī)療應用，并著(zhù)重介紹Lithoz公司在3D打印陶瓷中的地位和在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的合作。
陶瓷的應用范圍相比金屬等材料來(lái)說(shuō)有限，但是3D打印陶瓷的前景十分“光明”。目前，3D打印陶瓷已成為僅次于金屬和聚合物的第三大材料選擇。但是，從歷史上看，破解增材制造陶瓷的“密碼”一直具有挑戰(zhàn)性。陶瓷在生產(chǎn)過(guò)程中需要面臨很多挑戰(zhàn)，首先就是材料的質(zhì)量必須無(wú)任何妥協(xié)，這對于功能性3D打印陶瓷來(lái)說(shuō)尤為重要，因為用戶(hù)需要材料特性來(lái)匹配最終產(chǎn)品。另外，陶瓷本身是一種難以加工的材料，市場(chǎng)上幾乎沒(méi)有原始設備制造商直接加工陶瓷材料，許多制造商做的是大多數高性能工作，陶瓷零件只要有一個(gè)缺陷，那它是無(wú)用的。
為了克服這些挑戰(zhàn)，Lithoz首席執(zhí)行官Johannes Homa選擇了3D打印陶瓷，并計劃以質(zhì)量和創(chuàng )(chuàng)新為主導。Lithoz在全球范圍內擁有超過(guò)140名員工，具有安裝設施和超過(guò)50%的市場(chǎng)份額，是技術(shù)和創(chuàng )(chuàng)新的領(lǐng)導者。陶瓷增材制造是一個(gè)相對欠發(fā)(fā)達的市場(chǎng)機會(huì )，但Lithoz通過(guò)不斷提高材料研發(fā)(fā)和制造技術(shù)，致力于成為陶瓷行業(yè)(yè)的領(lǐng)導者。
3D 打印陶瓷的實(shí)際應用
在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，3D打印陶瓷也有著(zhù)廣泛的應用前景。一種重要的應用是骨替代材料，Lithoz生產(chǎn)的Lithabone HA 480就是一種具有良好骨傳導性能并且可以定制成形的骨替代材料。這種材料與患者骨骼的化學(xué)性質(zhì)相同，能夠允許骨骼通過(guò)其毛孔生長(cháng)，逐漸取代植入物。
談到 Lithoz 生產(chǎn)的材料，醫(yī)療解決方案總監(jiān) Daniel Bomze介紹了骨替代材料這個(gè)聽(tīng)起來(lái)充滿(mǎn)未來(lái)感的世界。在醫(yī)學(xué)界，許多情況下都可能需要更換骨骼，例如，頭部外傷伴有腦出血，需要將骨骼切掉。在這種情況下，標準程序是在患者頭部使用金屬板植入物。然而，金屬是一種導熱體，即使是洗個(gè)熱水澡也會(huì )很痛；甚至暴露在陽(yáng)光下有時(shí)也會(huì )導致灼傷。如果給孩子做手術(shù)，隨著(zhù)孩子的長(cháng)大，必須更換金屬板，導致手術(shù)創(chuàng )(chuàng)傷更大。所以，急需開(kāi)發(fā)(fā)出一種新材料代替金屬植入物，讓實(shí)際的骨骼重新生長(cháng)。
從本質(zhì)上講，Lithoz 提供了一種與患者骨骼“化學(xué)性質(zhì)相同的合成材料”。隨著(zhù)時(shí)間的推移，植入的 3D 可打印材料或合成骨會(huì )溶解并被患者的天然骨材料取代。
Lithoz公司與醫(yī)生合作，不斷改進(jìn)Lithabone HA 480的壁厚、生物相容性、幾何形狀靈活性以及能夠生長(cháng)封閉表面等性能，以滿(mǎn)足客戶(hù)不斷變化的需求。
●3D打印陶瓷能夠用于腦腫瘤等手術(shù)中的顱骨植入物。顱骨植入物是在切除腫瘤后所必需的，制作它的材料需要使用一種具有良好骨傳導性能并且可以按照缺損形狀（特定于患者）成形，同時(shí)具有相互連接的孔隙網(wǎng)絡(luò )的材料是必要的，以便血管可以在內部生長(cháng)，并且骨骼會(huì )長(cháng)入植入物中。 此外，嚴重的腦損傷會(huì )因出血、腫瘤或引流受阻而導致腦腫脹。緩解腫脹需要“暫時(shí)打開(kāi)顱骨以釋放壓力。之后，需要用植入物治療人工缺陷。
●此外，3D打印陶瓷能夠應用在長(cháng)骨關(guān)鍵尺寸缺陷的骨置換等醫(yī)學(xué)應用中。這個(gè)挑戰(zhàn)在于彌合長(cháng)骨中的臨界尺寸缺陷，例如腿部或手臂，這通常是由外傷引起的，自行愈合會(huì )傳聲嚴重的缺陷，導致假關(guān)節(jié)形成。因此，需要骨置換植入物。這里的重點(diǎn)再次放在針對患者的設計和支架的開(kāi)放式多孔網(wǎng)絡(luò )上。另一個(gè)挑戰(zhàn)是定義兩個(gè)骨骼末端的角度，這對于重建和再次充分發(fā)(fā)揮作用至關(guān)重要。
總結
總之，3D打印陶瓷是一種具備廣泛應用前景的材料，但是其生產(chǎn)仍然面臨著(zhù)挑戰(zhàn)。Lithoz公司作為行業(yè)(yè)的領(lǐng)導者，通過(guò)不斷提高材料研發(fā)(fā)和制造技術(shù)，致力于在3D打印陶瓷領(lǐng)域取得更大的突破。今后，隨著(zhù)技術(shù)的不斷創(chuàng )(chuàng)新，3D打印陶瓷的應用前景必將越來(lái)越廣泛。
來(lái)源：南極熊
