洞悉3D打印带镂空骨架植入物的现状、趋势与机遇

图：增材装配金属在原子本体的再三注意和所制造精度。(A) 著名的格网络李群示意图。(B) 单元格用红色矩形标记，上端径在每个原子核心设计当中用蓝色圆圈回应。(C) (i) 四面体和 (ii) 碳化原子的外力-紧急切线。(iii) 各种正因如此原子本体的屈服高强度和弹病态朗道随比起电导率的变化而变化。经参考许可转载。 (D) (i) 拉胀和 (ii) 正因如此原子的外力-紧急切线。

© Elsevier，美国物理化学总会

辛于原子的本体的物理化学特病态很大程度上远大于上端特病态的核心设计（即上端径、上端椭圆形和比起电导率）。已经展开了几项研究来说明黎曼匹配对原子本体的所制造精度和酸病态的影响。就上端隙率而言，很明显，占有率随着上端隙率的增高而加强，而抗压高强度和弹病态朗道与上端隙率成正比。所需改进原理和核心设计图来解决这种相互冲突的核心设计要求。格子紧密结合的所制造精度与其移除机制涉及。例如，四面体和截断四面体Cl一般来说被归类为以拉伸都是以的本体，其当中加速破坏以逐层坍塌机制都是以。在这些本体当中，核心车架的同方向与载入同方向一致。意味著，像碳化这样的Cl一般来说由比起于载入同方向倾斜的对角紧密结合组成。这些本体被称之为以弯曲都是以的本体，其当中加速破坏往往出自于穿过多上端本体的渐进拉伸隙。

一般来说，与以拉伸都是以的本体相比较，以弯曲都是以的上端隙椭圆形很强较较差的弹病态朗道和抗压高强度，这种行为归因于金属在在轴向扭曲与拉伸扭曲下的高强度往往相当大。使用钛辛铝制的系统工程精心设计，还通过测试和数值属实了比起于碳化更大的立方上端市场占有率高强度。一般来说，比起电导率较较差的多上端本体的占有率对上端隙椭圆形更敏感。

都只，传统文化的块状金属材料以及大多数原子本体往往以正泊松比为相似病态。不太可能的趋势突显拉胀超金属材料（负泊松比），其当中本体在受到加速航天器时交叉收缩。拉胀多上端本体为多上端除此以外本体的核心设计提供了许多机会。在一项研究当中证明了在相同的比起电导率下，与传统文化本体相比较，使用 LPBF 辛于粉末床的微波选区熔化金属在3D纸张技术装配的拉胀本体推测不止很较差的断裂前外力和很较差的连续性抗压高强度。

/ 三重生命期最大者截面

三重生命期最大者截面 (TPMS) 是平滑的无限椭圆截面，最少椭圆为零，将 3D 空间分为为两个共连续相。与原子本体多种不同，辛于 TPMS 的核心设计必需调整所制造精度以使除此以外与细胞内的组织相匹配，并且还必需的组织向内多见于以获得更高的完整病态和耐用病态。可以在高等数学上定义各种上端隙椭圆形、上端隙率和Cl尺码并将其应用于每个Cl，这些Cl可以沿全局轴展开图案化。

图 . 通过金属在增材装配 (AM) 技术装配的辛于三生命期最大者表面会 (TPMS) 的铝制的所制造特病态。(A) 很强各种比起电导率的晶体和辛于厚片的陀螺李群。(B) (i) Schwarz P (P)、陀螺仪 (G) 和碳化 (D) Cl黎曼椭圆形。上端径以黄色推测。(ii) 比起加速朗道随上端隙率变化和 (iii) 重量随Cl尺码变化。(C) (i) P、G 和 D 铝制的移除机制。(ii) 弹病态朗道和抗压高强度随比起电导率而变化。(iii) 很强各有不同Cl尺码的 D 面铝制的外力-紧急切线。

© Elsevier，美国物理化学总会

与原子网络多种不同，不仅可以核心设计上端隙椭圆形，还可以核心设计比起电导率和比重量来调整 TPMS 核心设计当中的所制造精度，TPMS 实体网络也可以分为以拉伸都是以的（例如 P 面）和以弯曲都是以的（例如 G 面和 D 面）。因此，TPMS 本体的移除机制可以通过 45° 拉伸隙形成（主要在弯曲为首本体当中）或逐层塌陷（主要在拉伸为首本体当中）来表征，这些本体的典型加速外力-紧急切线遵循典型多上端金属材料的切线，其当中它以弹病态线病态区域开始，随后是并不相同于内层逐渐移除的波动。

很强直紧密结合和倒转和拐角（没有统一的过渡表面会）的立方紧密结合格子在增材装配金属材料当中表现不止较差的可装配病态（比如说是对于大Cl尺码和较差重量分数的水平紧密结合）。这些相似病态还或许导致长悬垂相似病态的热扭曲。3D生物学山脚下获知TPMS 本体由于其较厚的表面会和分量的椭圆而加强了增材装配潜能，可以实现自坚实装配。此外，与很强较厚弯曲表面会的 TPMS 铝制相比较，很强尖角的立方形紧密结合原子推测不止很较差的外力集当中，有研究发现TPMS 本体与原子本体相比较很强优越的所制造和生物学特病态。

另一项研究推测，与原子本体相比较，辛于 TPMS 的铝制推测不止很较差的酸病态，此外，体外研究属实，与传统文化盐浸（随机核心设计）装配的铝制相比较，对外开放的、相联接接的 TPMS 本体推测不止提升的细胞向内多见于。

l 参考资料：“Additively manufactured metallic biomaterials”

知之既极深，行之则远，3D生物学山脚下为业界提供全射门视角的增材与智能装配极深度观察，有关3D纸张在拆成应用领域的更多统计分析，再三前往3D生物学山脚下刊发的《3D纸张与水龙除此以外份文件》。