金屬3D打印的魅力---多孔結（jié）構
點擊量：1504 發布（bù）時間：2017-04-20 作者：快猫视频APP下载安装（上海）增材製造技（jì）術有限公司
金屬3D打印被認為位於3D打印金字塔尖的位（wèi）子，從（cóng）飛機發動機部件到航空衛星組件，汽車部（bù）件，醫療（liáo）植入（rù）無不將它推到了最前沿的位子，而銷售額（é）排名全球前五（wǔ）的3D打印（yìn）廠商有3家也主要集（jí）中在金屬增（zēng）材製（zhì）造領域，國內（nèi）的多（duō）家企業也開（kāi）始大量投入資源開發這個領域。到底是什麽使得大家對價格高昂的金屬3D打（dǎ）印機如此的青睞，金屬打印的魅力又在哪裏呢（ne）？
傳統製造術一般都是通過下料或製造輔助的模具（jù）來形成毛坯件，然後再進（jìn）行大量的後續機械切削加工，最（zuì）終滿足從型材坯料（liào）或鑄造毛坯件到成品（pǐn）的要（yào）求，基（jī）本（běn）原理都是去（qù）除材料以獲得尺寸要求的“減材製（zhì）造”。而3D打印采用不同（tóng）的工藝，即（jí）采用增（zēng）材堆積的措施，根據最終尺寸要（yào）求在基板上進行材（cái）料的堆積，成型的零件直接使用或（huò）表麵微加工後直接使用。新的成型模式使得傳統工藝（yì）不容易成型或不可能成型的結構誕生了，那些內部結（jié）構複雜設計精（jīng）妙功能結構的進（jìn）入我（wǒ）們的（de）眼簾。
為什麽我們需要這（zhè）些結（jié）構？我們可以來看幾個應用案例。
(1) 北京大學第三（sān）醫院成功為（wéi）一名（míng）骨科脊（jǐ）索瘤患者切除五節段脊椎（zhuī）腫（zhǒng）瘤，並利用世（shì）界首個3D打（dǎ）印多節段胸（xiōng）腰椎植（zhí）入物完成（chéng）長達19厘米（mǐ）大跨度（dù）椎體重建術手術。
(2) 四軍醫大學西京骨（gǔ）科醫院采用（yòng）金屬3D打印（yìn）技術製（zhì）備出與患者鎖骨和肩胛骨完（wán）全一致的鈦合金假體，並成功植入骨腫（zhǒng）瘤患者體內（nèi）。
(3) 阿根廷進行了一例3D打印植入物植入患者（zhě）腦（nǎo）顱手（shǒu）術。這名患者進行的是與中風有關的（de）手（shǒu）術。醫生為其植入的是（shì）按患者頭骨製（zhì）造（zào）的（de）3D打印假體。
這（zhè）3例醫學植入案例可以（yǐ）發現，按照患者做了（le）個（gè）性化植入設計時，避免不了（le）多孔結構的應用，因為金（jīn）屬的密度多比（bǐ）人（rén）體器官骨骼大，成功的設（shè）計不僅要考慮到形狀符合要求，更要（yào）考慮到重量和製作出（chū）骨骼真實（shí）的滲透性。多孔結構對於肌肉、骨骼和（hé）軟組（zǔ）織的（de）生長都更好，還（hái）降低了液體積聚和感染的（de）機會。
加拿大麥吉爾大學（McGill）機（jī）械工程係教授Damiano Pasini及其團隊最近成功研製出了一種新型的3D打印骨骼（gé）（大腿（tuǐ）骨）植入物，號稱能解決現（xiàn）有同類型植入物“不（bú）夠舒適”和“會逐漸被腐蝕”的問題（tí）。這種植入物之所（suǒ）以（yǐ）如此神奇主要是因為它的結構是疏鬆多孔的，更接近天然骨骼，能有（yǒu）效騙過植入部位周圍的剩餘骨骼，讓它們繼續正常工作，由此帶來的（de）好（hǎo）處（chù）就（jiù）是這（zhè）種植入物能更好地與（yǔ）人體融合。實際上，Pasini教（jiāo）授的（de）這項研究從6-7年前就已（yǐ）經開始了，直到現在借助金屬3D打印技術才最終得以實現。
進一（yī）步觀察多孔結構的內部構造，下圖中的多孔金（jīn）屬結最小結構尺寸隻有0.15mm，這種結構傳（chuán）統工藝很難構建（jiàn）出來，需要及其複查和繁瑣的工藝，隻停留在理論層麵，而金屬3D打印可以輕（qīng）鬆實現，突破了成型（xíng）的壁壘。
而且（qiě）3D打印的部件與傳統製（zhì）造技術，如（rú）鑄造，生產出來的部件相比，往往具有更好的機械性能。因為有的金屬3D打印工藝會涉及到（dào）非常專業前沿的冶金學技術，能夠生成獨特的微觀結構。同時熱影響區域直接環繞著（zhe）激光熔池能夠（gòu）產生精製晶粒。
