2022年10月10日，3D打印技术参考注意到，口腔数字化企业迅实科技近日获得超1亿美元（超7亿人民币）的D轮融资。同时，今年1-8月，口腔一级市场一共发生15起融资事件，融资总金额逾15亿人民币，处在近年融资的高位。口腔3D打印的热度在飞速上升，倍康美、铖联科技、铼赛智能等创新3D打印企业，倍受资本关注。全球第二大市场研究咨询公司Markets and Markets最近发布了关于牙科3D打印的报告：截止到2022年，牙科3D打印市场规模为32亿美元；到2027年，该市场将创造79亿美元，年复合增长率达到20.2%。这项研究包含了设备、材料、技术、用户以及对该技术使用率最高的地区。3D打印技术为该行业提供了非常有竞争力的优势，特别是能够根据需要生产定制设备，采用从聚合物到金属和陶瓷的各种材料。 服务在牙科3D打印市场中占据最大份额 服务在牙科3D打印市场中占据最大的份额。根据产品和服务细分，牙科3D打印市场分为设备、材料和服务。2021年，服务占牙科3D打印市场的65.5%。该份额可归因于牙科3D打印服务提供商提供的具有竞争力的价格以及小型牙科产品设计和生产的大规模外包医院、牙科诊所和实验室。 光聚合工艺在牙科3D打印市场中占有最大份额 基于技术细分，牙科3D打印材料和设备市场细分为光聚合、选择性激光烧结、PolyJet、熔融沉积成型等技术。2021年，光聚合部分占牙科3D打印市场的53.0%。其巨大份额可归因于其在牙科植入物、假牙、CMF（颅颌面）导板、假肢和植入物、多孔支架和牙齿修复方面的应用。 树脂工艺仍然是牙科领域最受欢迎的工艺 2021年口腔修复在牙科3D打印市场中的份额最大 根据应用领域，市场分为口腔修复学、正畸学和种植学。2021年，口腔修复领域占牙科3D打印市场的55.0%。这一细分市场的巨大份额可归因于对牙冠和牙桥的需求不断增长、龋齿患病率上升、牙齿脱落发生率增加以及提高客户对先进牙科技术的接受度。在预测期内，种植学预计将以21.5%的最高复合年增长率增长。人们越来越倾向于使用牙科3D打印制造牙科植入物，3D打印牙科植入物提供的优势、用于3D打印植入物的材料的不断进步，以及3D打印在牙科植入学中的应用越来越多，推动了该领域的市场增长。 牙科实验室部分在2021年占牙科3D打印市场的最大份额 根据最终用户细分，市场分为牙科实验室、牙科医院和诊所以及牙科学术和研究机构。2021年，牙科实验室部分占牙科3D打印市场的78.6%。这一细分市场的大部分份额可归因于牙科实验室数量的增加、发展中国家牙科实验室的扩张、全球大小实验室迅速采用先进技术、将某些制造任务外包给牙科实验室，以及对各种应用所需的定制/制造牙科框架解决方案的需求不断增长。 今天的3D打印技术在材料方面提供了多种解决方案 越来越多的大型牙科诊所 在北美和欧洲发达市场，大型牙科诊所的数量正在增长。根据美国牙科协会的数据，截至2019年，美国有20万名牙医在执业。多年来，趋势已经转向大型企业，而不是传统的单打独斗。这种日益整合的原因包括大型诊所更好地平衡工作与生活，投资单独牙科诊所的成本上升，以及商业牙科保险的集中度增加。扩张和整合都在这一增长中发挥了重要作用；多年来，越来越多的中小型牙科诊所被大型诊所收购。 挑战：高资本投资和运营成本，缺乏专业操作人员 由于资金限制，中小型实验室可能会发现安装牙科3D打印设备是不可行的。由于大多数牙科实验室都是中小型实验室，因此这是市场的一个关键挑战。一台高分辨率3D打印机的成本约为4万-10万美元。这也使得依赖政府资助的实验室（对他们来说获得资金是一个耗时的过程）安装和使用这些设备变得困难。由于财务方面的原因，许多较小的牙科诊所可能会选择将生产外包给服务机构或实验室。但是，在这种情况下，随着交货时间的增加，3D打印提供的速度会大大降低，零件需要几天或几周才能完成交付。 先临三维口腔3D打印机及相关扫描设备、软件 此外，3D打印是医疗领域的一项新技术，保险公司通常不承担与3D打印手术相关的费用。手术期间使用的3D打印软件非常昂贵，需要放射科和外科部门之间的大量协作才能有效发挥作用。3D打印材料的成本也高于传统使用的材料——用于牙科3D打印的聚合物比用于注塑成型的聚合物成本更高。因此，总体劣势和成本超过了3D打印对中小型最终用户的一般用途，而大型和医院实验室由于大规模生产，可以承受价格并充分受益于3D打印机。 采用3D打印的另一个主要障碍之一是缺乏熟练的操作人员。通过增材制造实现设计和生产流程的范式转变需要具备技术知识的员工队伍。缺乏训练有素和经验丰富的工程师和设计师是采用和推进增材制造的主要障碍。精通3D打印流程的员工资源非常有限，而牙科3D打印市场在技术和材料方面的快速发展进一步恶化了这种情况。可用于增材制造的培训计划匮乏，学术界和实际应用之间的巨大差距在行业中普遍存在，难以弥合。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.3D打印与高精度三维扫描并不相互孤立，融合应用正在加速发展 2.每年1亿个牙模、暴利，中国3D打印隐形矫治第一股时代天使上市既获资本追捧 3.牙科 | 3D打印纯钛、TC4、钴铬合金的性能对比 4.中国国际口腔器材展览会：黑格展示多款齿科全新3D打印解决方案

9月23日，3D打印技术参考注意到，北京药监发布了关于《北京市增材制造定制式义齿产品注册审查指导原则（征求意见稿）》公开征集意见的通知。 通知指出，为指导和规范增材制造定制式义齿产品的注册技术审评工作，帮助审评人员理解和掌握该类产品原理、结构、性能、预期用途等内容，把握注册技术审评工作基本要求和尺度，对产品安全性、有效性作出系统评价，北京市药监局结合实际起草了《北京市增材制造定制式义齿产品注册审查指导原则（征求意见稿）》，向社会公开征求意见，欢迎社会各界提出意见建议。 指导原则中的定制式义齿是指人工制作的能够恢复牙体缺损、牙列缺损、牙列缺失的形态、功能及外观的修复体，可以分为固定义齿和活动义齿两大类。只要通过增材制造工艺完成其金属（内）冠、固定桥、嵌体、桩核、可摘局部义齿支架、全口义齿基托加工的定制式义齿产品均属于本指导原则的覆盖范围。 金属3D打印的定制式义齿（来自Dent-Art-Technik Kft., Győr, Hungary） 所指的增材制造工艺仅限于激光选区熔化工艺，仅限于使用金属材料不包括使用陶瓷材料或其他材料通过增材制造工艺加工的上述结构。定制式义齿增材制造工艺所用钴铬合金、钛和钛合金等金属义齿制作材料应取得III类医疗器械产品注册证。 义齿的激光选区熔化增材制造件的金属性能应符合下表的要求。 表面粗糙度 按YY/T 1702-2020中8.2.1试验，打印后的试样表面粗糙度Ra应不大于15μm。 尺 寸 按YY/T 1702-2020中8.2.2试验，打印后的试样厚度与设计的试样厚度偏差应不大于 ±0.05mm。 翘曲变形 按YY/T 1702-2020中8.2.3试验，打印后的试样翘曲变形量应不大于 0.5mm。 硬 度 按YY/T 1702-2020中8.2.4.1试验，纯钛产品的硬度应不低于 150HV10；钛合金产品的硬度应不低于 260HV10；钴铬合金产品的硬度应不低于 280HV10。 拉伸性能 按YY/T 1702-2020中8.2.4.2试验，应符合ISO 22674-2016中5.4和5.5的要求， 1型：0.2%规定非比例延伸强度≥80MPa；断后伸长率≥18%。 2型：0.2%规定非比例延伸强度≥180MPa；断后伸长率≥10%。 3型：0.2%规定非比例延伸强度≥270MPa；断后伸长率≥5%。 4型：0.2%规定非比例延伸强度≥360MPa；断后伸长率≥2%。 5型：0.2%规定非比例延伸强度≥500MPa；断后伸长率≥2%；杨氏模量≥150GPa。 弯曲性能 按YY/T 1702-2020中8.2.4.3试验，0. 2% 规定非比例弯曲应力应不低于800MPa。 夹杂物和 孔隙率 按YY/T 1702-2020中8.2.5试验，放大 100 倍观察,疏松、非金属夹杂和孔隙率的面积分数应在 2.8% 以下(面积百分比)。 密 度 按YY/T 1702-2020中8.2.6试验，应符合ISO 22674-2016中5.6的要求。 耐腐蚀性 按YY/T 1702-2020中8.2.7试验，应符合ISO 22674-2016中5.7的要求。 抗晦暗 如果制造商声明具有抗晦暗性能，按YY/T 1702-2020中8.2.8试验，应符合ISO 22674-2016中5.8的要求。 线胀系数 此要求仅适用于金属-烤瓷修复体用金属材料，按YY/T 1702-2020中8.2.9试验，应符合ISO 22674-2016中5.10的要求。 北京通过“提前介入”，使医疗器械审评水平紧跟国际前沿 今年以来，北京市医疗器械审评检查中心通过“提前介入”服务模式，对采用国际先进技术研发的“激光选区熔化工艺”定制式义齿产品等提前进行审评追踪。通过科学和规范的管理，保证医疗器械审评质量，以优质高效的技术服务，持续优化营商环境，促进北京市医疗器械产业健康快速发展。 金属3D打印的义齿产品（来自Renishaw） 北京市医疗器械审评检查中心自企业获得创新医疗器械批件后，积极推进产品注册进程，按照“专人负责、提前介入、全程辅导”的原则，对企业优先审评和现场检查。中心主动了解企业困难，协助企业研判产品风险，宣贯产品注册流程及法规要求，通过点对点辅导、面对面沟通、分阶段梳理、无延时响应等多种方式，切实帮企业渡过法规“困惑期”，并在产品注册受理前，组织召开专家评审会，提前审评产品技术指标及临床方案，协助企业推进创新产品技术指标体系建立和临床试验方案设计进程，最终助力企业将产品尽快上市，服务百姓健康。 激光选区熔化工艺是精密金属3D打印领域中最为前沿和最具潜力的技术，它与早期出现的增材制造3D打印技术基本原理相同，也是先在计算机上利用三维造型软件设计出零件的三维实体模型，然后通过切片软件对该三维模型进行切片分层，得到各截面的轮廓数据，由轮廓数据生成填充扫描路径，不同之处在于其利用高能量的激光束，使用很小的焦点光斑，对超细粉末、超薄铺粉层进行精密热熔加工，因此可比其他金属3D打印获得更高的致密度、更高的尺寸精度和更好的表面质量。 3D打印的金属牙冠（来自oqton） 作为一种新兴技术，激光选区熔化工艺的影响因素多达50多个，对成形效果具有重要影响的包括六大类：材料属性、激光与光路系统、扫描特征、成形氛围、成形几何特征和设备因素。 北京市医疗器械审评检查中心在收到北京首个3D打印义齿注册申请时非常重视，在产品质量控制、研发过程以及工艺参数确认等方面开展现场咨询、现场检查，并组织召开专家评审会等进行沟通。中心经过大量研究原始资料、供应商信息以及实测的验证数据，最终明确了激光选区熔化3D打印义齿产品的质量评价体系，包括产品质量控制标准，金属粉末、3D打印设备以及义齿加工系统性的工艺参数确认研究要求及生产制造现场特殊安全生产防控要求等。 “激光选区熔化工艺”3D打印定制式义齿产品填补了北京市空白，引领了义齿加工制造领域的新趋势。通过审评，北京市医疗器械审评检查中心建立起了3D打印义齿产品的质量评价体系，跟踪了3D打印领域发展的最新技术，这都将推动审评检查工作紧跟科技前沿，加速新技术转化效率，服务产业发展，造福人民。…

应用背景：3D打印技术在医疗领域的应用越来越深入及广泛，借助先进的CT重建技术、3D打印技术以及医用材料可以帮助世界各地的病人减少折磨，帮助医生提升手术精准性和效率。颅骨缺损通常是颅骨畸形、脑瘤切除相关的外科手术或者意外创伤导致。为了修复这种颅骨缺损，医学上通常会使用钛合金材料或具备生物相容性的PEEK聚合物，利用3D打印技术来制作颅骨植入物，替换人体的骨骼，在国内外已经有很多临床案例。 医学对颅骨植入物的要求十分严格，首先它要和病人的缺损部位的数据精准匹配，因此需要进行CT重建以及3D打印，来实现精准医疗；此外，所选的材料要满足生物相容性和良好的机械性能，PEEK材料的弹性模量与人体骨骼十分接近，因此国内外众多医院也在开展PEEK植入物的临床手术。 近日，孟加拉国3D HUB医疗公司找到一迈，希望通过其PEEK3D打印解决方案，为当地病人提供医用PEEK3D打印植入物。3D HUB提出了他们对3D打印植入物精度和品质的要求，双方经过多次试验论证，最终选择了一迈的MAGIC-HT-PRO来打印制作。 案例一： 贾拉尔-乌丁-莫-鲁米是NINS 副教授，其医疗团队将首先通过CT重建设计出与该病人相匹配的颅骨植入物模型，然后通过一迈的MAGIC-HT-PRO将该模型打印出来,经过消毒后开展了植入手术。 △左右滑动查看更多（医疗植入，慎滑） 手术医院：孟加拉国专科医院 患者姓名 : MD Nazzimuddin医生姓名：Jalal Uddin Muhammad Rumi 博士（NINS 副教授）植入材料：PEEK 案例二： 拉齐尔·哈克是达卡医学院医院神经外科教授，该案例需要植入的部位是颅骨侧面耳朵附近的头盖骨。 患者姓名：Sabina 医生：Jalaluddin Ahmed Rumi 博士（神经外科医生，NINS） 植入材料：PEEK 特别感谢准备 3D 模型和支持：Monir Reza 博士 (DMCH) 一迈的PEEK材料是一种拥有优异性能的热塑性聚合物，具备优异的生物相容性，其弹性模量与人体骨骼非常接近，得到了众多外科医生的认可，是目前最为理想的可以代替金属材料的骨科植入材料之一。 一迈高温3D打印机MAGIC-HT-PRO，拥有高达500℃的打印温度，120℃的腔体温度，200℃的热床温度，并且具备独立升降的液冷双打印头，为PEEK的稳定打印提供了优异的硬件条件。   为规范增材制造聚醚醚酮植入物的管理，2月28日，中国国家药监局器审中心组织制定并发布了《增材制造聚醚醚酮植入物注册审查指导原则》。 经过多年临床试验，采用3D打印工艺制造的PEEK植入物表现出了在安全性有效性和可靠性等方面的诸多特点。本指导原则适用于采用PEEK材料经3D打印工艺生产，作用于骨、关节及口腔硬组织的无源植入性医疗器械，旨在指导注册申请人对增材制造聚醚醚酮植入物产品注册申报资料的准备及撰写，同时也为技术审评部门对注册申报资料的审评提供技术参考。 该原则的制定，势必加快该技术在医疗领域的应用进程。 PEEK植入物的传统和3D打印加工方式 PEEK的熔点极高（玻璃化温度 143℃，熔点达到343℃），使其加工极其困难。目前，国内可用于PEEK材料成形的方法主要包括数控加工和快速成形两种。 数控加工是当前国内PEEK材料成形的主流的方法，通过数控加工模具，采用注塑的办法来完成 PEEK 材料的成形，但采用这种方法加工的缺点是材料浪费非常严重，加工成本非常高。 第二种方法是3D打印（熔融沉积、激光烧结），相较于数控加工，3D打印提高 了PEEK制造的灵活性，克服了材料浪费、难加工等困难，制造速度也是显而易见的。 与金属植入物相比，PEEK具有三个突出优势 第一，PEEK的弹性模量与皮质骨弹性模量接近，尤其是碳纤维增强PEEK的弹性模量与皮质骨弹性模量更为匹配。这种接近或匹配的弹性模量一定程度上减弱或消除了应力屏蔽效应，有利于植入体与骨组织之间的骨整合, 保证了 PEEK 种植体的长期稳定性。 第二，PEEK可透过Ｘ射线，CT 或MRI扫描时不产生伪影，因而较容易监控骨生长和愈合过程。此外，PEEK还具有良好的生物相容性、耐磨损、耐疲劳、耐腐蚀、易加工等特点，而且PEEK比金属材料更加轻质。上述优点使PEEK广泛应用于创伤、脊柱和关节等领域。 第三，与不锈钢、钛合金和超高分子量聚乙烯植入物相比，PEEK 及其复合材料具有良好的耐磨性能，可有效避免由于磨损颗粒引发的植入体周围炎症和骨溶解等问题。因此，聚醚醚酮在骨科种植体的应用中被认为是替代传统种植体的候选材料之一。 迄今为止，3D打印PEEK假体的临床案例已达上百例。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.华科史玉升团队开发出能3D打印PEEK的激光烧结SLS设备并成功实现临床应用 2.推动PEEK 3D打印应用，一迈发布免费PEEK 3D打印活动 3.一种用短切陶瓷纤维增强的新型3D打印耐高温复合线材 4.历时四年，惠普正式推出Metal Jet S100粘结剂喷射金属3D打印解决方案

近日，3D打印技术参考注意到，国家医疗保障局办公室发布了《关于开展口腔种植收费和医疗服务价格调查登记工作的通知》（以下简称《通知》），将全面开展口腔种植收费和医疗服务价格调查登记工作。 《通知》指出，为贯彻落实九部委《关于印发2022年纠正医药购销领域和医疗服务中不正之风工作要点的通知》要求，配合口腔种植医疗服务和耗材收费专项治理，为后续实施种植体集中带量采购、规范口腔种植医疗服务价格项目和收费等工作奠定坚实基础，决定全面开展口腔种植收费和医疗服务价格调查登记工作。 8月15日，总市值超过400亿元的“牙茅”通策医疗低开低走，盘中逼近跌停，收跌9.03%，成交额15.54亿元，单日市值蒸发超27亿。 种植牙集采对公司有多大影响？通策医疗投资者关系部门相关人士最新回应媒体采访时称，集采对于公司产品销量和利润不会有影响，现在的做法都是打包的方式，选择的不是很主流的品牌，市场不愿意做。 太平洋证券指出，在种植牙手术的费用构成中，核心材料种植体、基台等耗材的费用占比为75%，治疗费占比25%。按照集采后耗材费用80%的降幅计算，原本花费1万元的种植牙总费用，在集采后7500元的各类耗材费用或降至1500元，总费用则降至4000元，降幅可达60%。 种植牙市场空间巨大。国海证券指出，按发达国家渗透率每万人约200颗，价格以目前的50%计算，我国种植牙市场空间可达1060亿元，未来10年种植牙赛道高速增长确定性强。 种植牙包含种植体、牙冠/义齿和修复材料三大细分领域。其中，种植体为种植牙的核心部件。 齿科产品属于高度个性化的定制产品，符合柔性制造的特点，是3D打印的绝佳应用领域。鉴于每位患者的差异特性，齿科医疗的个性化定制需求与3D打印的技术特点完美匹配。从早期的DLP技术通过价廉物美的特点敲开齿科市场的大门，到如今简单易用的椅旁方案被牙医、正畸医生和口腔外科医生广泛接受，3D打印正在帮助齿科行业完成从数字化生产到智能化生产的转变，并深入渗透到种植牙、隐形正畸、手术导板等多个应用点。 3D打印在齿科行业最为常见的应用包括牙模、正畸、金属牙冠牙桥、金属支架、手术导板以及金属植入体的打印等。 3D打印的金属牙冠（来自oqton） 按照国家相关要求，牙科增材制造用金属材料：牙科增材制造用纯钛、钛合金、钴铬合金金属材料，用于通过激光选区熔化工艺加工制作牙冠、牙桥等非植入修复体，产品本体材料及性能指标须至少满足YY∕T 1702-2020 《牙科学 增材制造 口腔固定和活动修复用激光选区熔化金属材料》、GB 17168 《牙科学 固定和活动修复用金属材料》等相关国家和行业标准要求。 机加制造植入体 3D打印的具有骨小梁结构的植入体 3D打印的种植导板 有口腔专业的研究人员专门对比了采用传统机加工和3D打印制造的植入体的应用效果区别，从治疗效果来看，3D打印介入治疗虽也有失败案例，但其对于提高术后治疗效果、促进愈合、减少炎症发生确实发挥了重要作用。最直接的数据表现在手术成功率提高了21%，以及术后疼痛值的大幅降低，尤其是术后6个月患者几乎不再感到任何疼痛，这相对于传统治疗效果来说是显著的提升。 8月2日，工业和信息化部发布公示了首批增材制造典型应用场景名单，3D打印技术参考注意到，南京铖联激光科技有限公司申报的“基于云平台的义齿全流程制作”项目场景成功入选。该公司深耕齿科数字化领域，先后研发出多款具有自主知识产权的口腔专用金属3D打印机在全球各地建立140多个云工厂，与1000多家义齿工厂展开合作，产品被广泛应用于江苏省口腔医院、南京市口腔医院等知名口腔专科医院。 注：本文内容由3D打印技术参考整理编辑，转载请点击转载须知。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：248112776；网址： 延伸阅读： 1.行业巨头云集Formnext增材制造展，多场重量级论坛，紧抓中国市场复苏机遇 2.牙科 | 3D打印纯钛、TC4、钴铬合金的性能对比 3.【论坛报名】第二届深圳国际陶瓷3D打印暨医疗行业应用高峰论坛 4.tct asia+｜3D打印技术+医疗，展现巨大发展潜力

近日，3D打印技术参考注意到仿生制造的最新成果，意大利理工学院的研究人员开发了一种机械手，使用SLA 3D打印的仿生肌肉来模仿人类抓取物体，仅重8克的微型执行器举起了8kg的物体，这是其自身重量的1000倍。 在我国，华中科技大学史玉升教授团队近年来在Materials Today, Bioactive Materials、Acta Materialia、Engineering、Applied Materials Today等期刊上发表系列文章，发展了多场耦合的超材料结构设计方法，建立了仿生设计、有限元仿真、结构计算、实验验证与性能预测等模型，突破了多性能耦合设计约束限制，拓展了多性能设计与调控空间，为超材料设计与增材制造技术在航空航天、生物医疗等领域的应用奠定了理论基础。 超材料分类及典型应用 传统结构设计大多面向力学性能优化，在保证力学性能的同时实现轻量化。随着高端制造业的发展，构件面临极端服役环境，具有复杂化、整体化和多功能属性。多物理场耦合的多功能超材料设计逐渐发展起来。超材料结构往往极端复杂，具有宏微观跨尺度特点，传统制造技术难以实现，增材制造技术在制造这类复杂结构方面具有显著优势。团队在材料类期刊Materials Today上系统阐述了力学、声学等各类超材料基本原理和典型应用，介绍了典型超材料设计方法与增材制造工艺的研究进展，讨论了增材制造多场耦合超材料性能、超材料在设计方法方面的局限性、增材制造技术缺点以及超材料的发展趋势（Mater. Today, 2021, 50, 303-328）。 力学超材料 以功能为导向的结构设计，具有成本效益高、省时等优点，拥有较大的发展潜力。通过为给定单元和给定区域构造边界条件与优化目标，可拓扑设计出新型功能结构。团队提出了通过均匀化应变拓扑设计最大体模量力学微结构方法，并利用激光选区熔化（SLM）成功制备。通过准静态压缩试验，研究了拓扑优化超材料的力学性能和能量吸收能力。结果表明，随着晶格微结构单元数的增加，结构破坏机制从逐层断裂转变为45°倾斜断裂。拓扑优化的晶格结构的相对弹性模量为0.037，优于大多数已报道的晶格结构，设计的晶格结构在0.15应变下能量吸收效率达67.9%（J. Manuf. Process., 2020, 56: 1166–1177）。 基于晶格的力学超材料灵感来自原子的堆积和竹子的中空特征。（A） 晶格原子的微观形态；（B-C）竹子的宏观和微观形态特征；（D）仿生八重桁架力学超材料即便拥有先进的拓扑优化设计技术，当前的力学超材料性能仍远远落后于许多生物结构。受中空结构的强韧性竹子启发，通过SLM成形基于八重桁架力学超材料。在数值模拟的指导下，通过内外直径来实现仿生力学超材料轻量化，在低密度（1.25 g/cm3）下获得高压缩比强度（87.19 kN•m/kg），且不会在八重桁架结构配置中失去各向同性（di =0.59 mm，do=1.10 mm）。研究成果提供了一种仿生设计策略，实现具有各向同性及轻质高强力学的超材料设计与制备（Appl. Mater. Today, 2022, 26, 101268）。 声学超材料 吸声超材料在低频噪声吸收领域有着重要意义，传统吸声材料被制备后，其结构也随之固定，无法根据外界噪声频率变化做出相应吸收能力的调整。团队基于声音频率共振消声原理，通过设计迷宫式结构，采用FDM成形了吸声性能可调的低频吸声超材料，根据外接声波频率变化而动态调整结构，实现不同频率噪声的吸收，吸声频率在298-379 Hz宽频范围内可调（Chin. J. Mech. Eng.: Addit. Manuf. Front., 2022, 100036）。 五模超材料类流体声学性能结果。（A）块体钛合金声场云图；（B）五模超材料声场云图；（C）实验装置示意图；（D）总散射界面，定义为各方向散射功率与平面波入射功率的比值 材料是由周期性单胞组成的复杂结构，具有水或流体等有效物理性质，可有效调控水下声波的传输路径。团队研究了模拟流体的结构设计、五模超材料的形态特征、有限元法预测的应力分布、力学性能和变形机理；提出了一种两步优化策略设计五模超材料，建立了水下声波频散设计方法，研究成果在中船重工实现了原理验证（Engineering, 2020, 6, 56-67; Compos. Struct., 2019, 226, 111199）。热学超材料轻质高强兼具散热吸能超材料在航空航天和汽车应用中具有重要意义。团队受柚皮对果肉屏蔽保护的启发，提出了柚皮微结构仿生多面体超材料设计方法，实现了优异的散热和吸能效果。 图4受柚皮图形启发的多面体晶格结构的形态演变：（A）自然界中的柚子；（B）柚皮的形态；（C）受柚皮图形启发的多面体单元；（D）具有各种横截面形状的设计支柱 在实验和数值模拟的指导下，具有圆形支柱的超材料在Re=7000–30000时具有最高的努塞尔数、最低的压降和摩擦系数，表现出更高的散热指数；在0.92孔隙率下，热效率系数超过1，表现出较强的隔热能力。此外，具有圆形支柱的仿生多面体结构的比能量吸收超越传统点阵结构，在燃气轮机和冷却结构上有着重要应用前景（Adv. Mater. Technol. 2022, 2200076）。 生物超材料 孔隙率、模量、骨组织再生、应力屏蔽是骨支架设计中重点考虑的约束条件，团队提出了一种双锥支柱设计策略，减少类金刚石多孔金属生物材料的应力屏蔽，同时保持不变的孔隙率。设计的生物超材料骨支架的弹性模量和屈服强度，与传统金刚石晶格相比分别低41.46%和46.42%，有利于骨支架力学性能与宿主骨匹配，避免了应力屏蔽（Int. J. Mech. Sci., 2021, 197, 106331）。海胆棘及其仿生生物超材料支架的拓扑形态：海胆棘的针状外观和梯度孔隙的内部结构。 （A）光学图像显示了海胆脊椎的自然特征； （B）微观计算机断层扫描（CT）图像在水平视图和纵向视图中显示内部分级孔隙度； （C）SEM图像在（c1-c2）剖面图中显示了精细的内部形态； （D）植入物内多孔支架位置示意图； （E）仿生梯度生物五模超材料支架； （F）…

基于挤出的FDM/FFF熔融沉积是应用最多的3D打印工艺，可以成形ABS、PLA、TPU、PP、PA、PEEK以及纤维增强复合丝材等等，该技术的应用领域覆盖了普通消费品、汽车、模具甚至医疗行业。可见，材料种类的多样化是满足不同行业具体需求的关键。但对于一些高性能材料，在打印端仍然困难重重。本期介绍的两款3D打印线材，一种最为昂贵，一种则最为寻常，在常规打印过程中，也充满挑战。 医疗植入级生物可吸收材料，价格堪比黄金 RESOMER®Filament是赢创（Evonik）推出的一种用于3D打印的生物可吸收线材，通过熔融沉积工艺可以将该线材制作成生物可吸收的3D打印植入体。标准线材包含了PLLA、PLGA、PCL和PDO, 可基本满足不同降解时间（从小于6个月到大于3年不等）和所有人体植入型医疗器械的应用。 作为价格不菲的医用植入级3D打印线材，Evonik RESOMER®以其多样化的定制规格，适用于各种生物可吸收植入物的高分辨率打印，例如心脏支架。处理这种精密线材时，极致的打印精度和可靠性那是必须的——每一次失败可能就会是上万元的损失和患者治疗的宝贵时间。3D打印技术参考了解到，其价格堪比黄金。 如此昂贵的3D打印线材，如何使用3D打印机实现生物植入物的精密制造呢？ 最寻常却极具挑战的塑料——PP聚丙烯材料 作为世界上消费量最大的塑料之一，PP（聚丙烯）拥有众多优点，首先它对酸、碱、酒精等几乎所有溶剂的耐化学性让其在许多行业都很有吸引力。同时PP还表现出非常好的抗冲击性和柔韧性，同时兼顾一定的刚性。这意味着PP打印的部件很耐用。再加上密度低，PP特别适合生产轻质和坚固的零件。它的亲肤，食品安全和生物相容等特性，也使其可以用于医疗技术和食品接触应用，并提供美观的高表面质量，同时材料可以有效回收——你在逛MUJI无印良品的时候会发现，无论是塑料储物箱、文件夹或者水杯都由PP材料制成的。 但PP则尚未被充分运用到FDM/FFF 3D打印中，收缩、翘曲、底板粘接和支撑材料不兼容等问题让打印过程中充满挑战。 Raise3D提供的解决方案 Raise3D OFP（开放式耗材）致力于帮助材料厂商根据不同的行业需求，为用户创造新的改性耗材，以推进3D打印技术在不同应用领域的加速发展。基于这一愿景，Raise3D OFP和全球3D打印材料领先企业一起，进行选型、测试、推广和业务开发。Raise3D OFP将全球最新的改性线材和全球170个国家的50,000多名专业工程用户连接起来。 7月15日10:00-10:40，Raise3D将通过直播，现场将讲解如何使用其Pro2 3D打印机，打印这两款极具挑战但有极大价值的材料。扫描下方二维码可观看直播内容。   关于Raise3D Raise3D是一家位列国际第一阵营、处于高速发展的国际化公司，以上海为全球总部，南通和苏州为制造基地，中美欧三地协同研发创新，在美国加州和荷兰鹿特丹拥有海外办公室和专业化国际团队。 作为国际一线品牌，公司自主研发 3D打印机、3D打印切片软件(ideaMaker)、 3D打印企业级云平台(RaiseCloud)，并构建了兼容并蓄的行业生态系统，为全球客户提供一站式基于3D打印的柔性化制造方案。 经过7年的发展，Raise3D的产品在全球范围内备受好评，拥有较高的市场占有率。根据调研机构 Context 最新的专业级3D打印机的销量报告，Raise3D销量全球第三，亚太地区第一。在取得这些好成绩后，Raise3D对未来的发展充满信心，并立志在2030前成为全球影响力前五的3D打印公司。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 2.国产3D打印解决方案为SpaceX、特斯拉级别的企业制造工装夹具 3.中船重工工程师3D打印2000个独立零件，打造超级炫酷燃气轮机 4.如何利用不同金属3D打印技术——FDM、BJ、L-PBF与MIM技术的比较

7月11日，3D打印技术参考注意到一篇发表于Science，名为《Recreating the heart’s helical structure-function relationship with focused rotary jet spinning》的论文，被美国科学促进会评为是器官生物制造的重要一步。论文明确指出，所采用的聚焦旋转喷射纺丝 (FRJS)，是一种增材制造方法，可以快速制造具有3D几何形状可编程排列的微/纳米纤维支架。 ScienceAAAS对该论文的分析指出，心脏的泵血作用来自心肌细胞，它们组成了包裹心室的螺旋纤维。心脏每跳动一次，这种排列都会产生收缩与扭动的组合运动。虽然人们长期猜测扭动对心脏泵血效率十分重要，但心脏的螺旋组织结构与其功能的关系一直难以评估，这是因为使用当前的技术再现心脏肌肉组织的精细空间特征和复杂结构极具挑战。此外，导致心室扭动改变的结构异常与心力衰竭有关。 采用3D打印构建心脏已经取得了一些进展，但传统3D打印方式构建组织架构，以当前分辨率（约250μm特征尺寸）打印细胞外基质组件需要数小时到数天，如果以原生特征尺寸（1μm）打印一颗分辨率达到胶原蛋白水平的心脏可能需要数百年。另一种盛行的技术是电纺，它可以解决微纳米尺度打印的效率问题，但这种技术同样存在致命缺陷，那就是无法控制微纳米纤维的堆积取向，尤其是在不规则的3D形状物体中。 哈佛大学Kevin Kit Parker教授领导的研究团队通过一项全新的技术成功解决上述问题，采用聚焦旋转射流纺丝法（focused rotary jet spinning (FRJS)）来构建心脏的多尺度结构，包括受控排列和三维几何形状，建立了第一个人类心室与螺旋排列心肌细胞的生物混合模型，并表明肌肉排列确实可以显著增加心室在每次收缩时泵出的血液量。 FRJS被研究团认做是一种增材制造方法，它使用离心喷射纺丝快速形成聚合物微/纳米纤维，然后通过受控气流进行聚焦和空间图案化。这种方法允许快速制造在三个维度上具有可编程纤维排列的结构，因此以重建迄今为止通过当前生物制造技术无法获得的复杂解剖结构。 FRJS可以快速纺制单微米级的纤维，利用这一技术，研究团队成功打造出具有真实螺旋结构的心脏模型。FRJS可以让研究者严格按照心脏中心肌纤维螺旋排列的角度，重建单个甚至是4个心室的复杂心脏结构。而FRJS的效率同样惊人——其可以在一天之内重建微纳米尺度心脏模型。 之后，在心室上接种大鼠心肌细胞或人干细胞衍生的心肌细胞。在大约一周内，几层薄薄的跳动组织覆盖了支架，细胞跟随下方的纤维排列。跳动的心室可以模仿人类心脏中存在的相同的扭曲或拧动运动。研究人员比较了由螺旋排列纤维制成的心室和由圆周排列纤维制成的心室之间的心室变形、电信号速度和射血分数。他们发现，螺旋排列的组织优于周向排列的组织。 该团队还证明，该过程可以放大到实际人类心脏的大小，甚至达到小须鲸心脏的大小，然而这需要数十亿个心肌细胞。 因此，如果能够制造出具有相似结构特性的正常心脏，那采用该技术也可以故意使纤维方向错位以构建患病心脏的模型。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.上百家3D打印企业！9月14-16日Formnext展览会解锁增材智造新技能！ 2.欧盟批准人工心脏投入商用，3D打印心脏未来可期 3.清华-伯克利深圳学院类器官3D打印研究取得重要成果（附国产生物3D打印机） 4.上海九院郝永强教授：生物医用3D打印临床应用痛点及应如何落地

近日，3D打印技术参考获悉，知名骨科企业北京科仪邦恩医疗器械科技有限公司研发的国内首个基于激光选区熔融工艺（SLM）的3D打印关节植入物“Apex 3D 髋关节假体”，通过国家药品监督管理局（NMPA）的审批注册，获准上市！标志着激光选区熔融3D打印工艺在国内正式应用到关节置换领域！ “Apex 3D髋关节假体”采用 Ti-FOAM 3D打印骨小梁结构，经过前瞻性、多中心、随机对照临床试验后，结果表明其安全性、有效性表现优异，其对照结果优势显著。“Apex 3D 髋关节假体”在研发和制造过程中，充分将临床应用和其工艺特点相结合，最大程度发挥出激光选区熔融工艺（SLM）的高精度打印优势，其最小丝径可达到 300μm，孔隙率可达 80%，更能呈现类松质骨结构，相比传统工艺制造的微孔涂层假体能提供更好的骨长入效果及固定强度。 “Apex 3D 髋关节假体”在国内的批准上市，可为髋关节假体初次置换、翻修、个性化定制等提供更具优势的临床解决方案，同时其类松质骨的三维结构针对复杂关节置换，例如翻修手术患者以及DDH的病人提供了优异的骨整合效果，保证了最佳的骨长入，降低了手术失败风险，大大提高假体的生存率，给患者带来更多福祉！ 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.3D打印PEEK植入物迎来重要发展：国家药监局发布注册审查指导原则 3.视频：国家增材中心《大讲堂》——生物金属的3D打印及医疗应用 4.迈向关节3D打印的未来：Nature发布戴尅戎院士团队生物3D打印项目专访

目前国内外激光烧结3D打印技术主要用于成形较低熔点的热塑性聚合物材料。PA12及其复合材料(熔点在180℃左右)目前仍是SLS技术用的最多、也是最成功的成形材料，占SLS商品化材料的90％以上。能够进行PEEK激光烧结的3D打印机，在很长一段时间内几乎只有EOS可以做到。 聚醚醚酮（PEEK）作为一种特种工程塑料，具有质轻、力学性能优异、生物相容性和影像学低干扰等众多优点，在航空航天、医疗等领域有重要应用。尤其在医疗领域，相比于钛合金植入物，PEEK的生物力学性能更加接近人体骨骼，可有效缓解应力屏蔽效应，有利于内植入物与骨组织之间的骨整合, 保证了PEEK内植入物的长期稳定性。 3D打印相比传统技术更容易制造形状无规则零件，能够满足个性化的手术需求。华中科技大学史玉升教授团队在国家重点研发项目“面向增材制造的模型处理以及工艺规划软件系统”、“高性能复杂聚合物零部件增材制造技术的研发与应用”以及湖北省技术创新专项重大项目“高性能特种聚合物的增材制造技术与装备研发”支持下，研发出了针对PEEK材料的高温粉末床激光烧结（HT-LPBF）增材制造成套技术；同时还与协和医院杨操教授团队共同承担国家重点研发计划项目“高性能聚合物材料个性化仿生内植入物增材制造技术及临床应用研究”，实现了复杂结构PEEK骨植入物的快速个性化定制及临床应用。 相关研究成果 在装备研发方面：团队于2018年研制成功预热温度达400℃的独立控温第一代HT-LPBF装备，型号为HK PK125，台面125mm×125mm。2021年研制成功第二代HT-LPBF装备HK PK350，台面350mm×350mm。设计了具备独立空间的送粉腔体和成形腔体，实现了送粉和成形两个关键操作的独立预热与温度场均匀性控制，装备最高预热温度可覆盖PEEK等绝大多数高性能特种工程塑料。 （a）第一代HT-LPBF装备HK PK125，（b）第二代HT-LPBF装备HK PK350，（c）PEEK粉末材料，（d）PEEK材料成形过程 在材料制备方面：提出了高温红外辐射制备方法，制备了适用于HT-LPBF工艺的PEEK粉末材料，可同时满足粉末高温流动性、烧结窗口与堆积密度等关键指标的要求。制备的粉末整体形貌均一，堆积密度达0.37±0.01 g/cm3，烧结窗口达27.26℃。此外，揭示了PEEK粉末材料的老化机理。粉末老化使晶体结构更加有序，晶格体积减小，烧结窗口变宽。老化后分子链并未发生断裂，但大分子已交联形成联苯结构，降低了粉末的结晶度。 在成形机理方面：揭示了HT-LPBF周期性过程中涉及的动态非等温和准静态等温动力学结晶过程，及其对PEEK制件力学性能的影响规律。等温结晶较非等温结晶的HT-LPBF制件强度更高。 PEEK在HT-LPBF成形过程的结晶动力学过程与特征晶体结构 在临床应用方面：以华中科技大学附属协和医院杨操教授团队为依托，在国家重点研发计划项目的支持下，开展临床应用研究。将高性能PEEK植入物进行生物安全性检测（体内细胞毒性、致敏性、内植入物局部反应性、急性毒性、亚慢毒性、遗传毒性和致癌性），所有测试项目均已完成并通过生物安全性测试。临床试验严格按照人类伦理道德原则，遵守相关医学研究伦理准则，对拟展开的植入手术进行病人招募，对受试者进行常规的术前检查和综合评估。截止目前，已实现椎间融合器临床应用11例，并在术后定期跟踪随访，功能评估，病人各项指标正常，术后恢复良好。 （a）多孔点阵椎间融合器，（b）螺纹中空椎间融合器，（c）临床植入情况，（d）术后X线结果 成果主要完成人 史玉升，华中科技大学教授，曾获国家科技进步二等奖2项、国家技术发明二等奖1项、中国十大科技进展1项、中国智能制造十大科技进展1项、省部一等奖8项，省部二等奖6项，领导的团队入选湖北省和教育部创新团队。闫春泽，华中科技大学教授，长江学者特聘教授、材料成形与模具技术国家重点实验室副主任、增材制造陶瓷材料教育部工程研究中心主任，发表SCI论文130余篇，研究成果获国家科技进步二等奖、国家技术发明二等奖、中国专利优秀奖、日内瓦专利金奖、湖北省专利金奖各1项。杨操，华中科技大学同济医学院附属协和医院脊柱骨科主任，二级教授，主任医师，国家重点研发计划首席科学家，教育部新世纪优秀人才。现任中国医师协会骨科医师分会委员，中华医学会骨科分会脊柱外科学组委员。长期从事脊柱相关疾病和再生修复的基础研究，发表论文100余篇，授权发明专利30余项。文世峰，华中科技大学副教授，武汉华科三维科技有限公司技术总监。在LPBF装备国产化、大型化等方面做出了开创性研究，成功开发出动态聚焦方式大工作范围激光扫描系统和LPBF装备预热温控系统。发表论文40余篇，研究成果获国家技术发明二等奖、机械工业科学技术一等奖。陈鹏，华中科技大学博士后，主持国家自然科学基金、中国博士后基金等项目，以第一作者发表论文7篇，授权发明专利10余项，主要研究方向为PEEK材料激光粉末床熔融增材制造，及其在生物医疗和航空航天领域的应用。苏瑾，华中科技大学博士，主持华中科技大学研究生创新基金1项，2项国家重点研发计划骨干成员。发表学术论文10篇，授权发明专利5项，主要研究方向为生物增材制造技术与临床应用。注：本文内容由研究团队提供。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流Q群：838951316；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.3D打印PEEK植入物迎来重要发展：国家药监局发布注册审查指导原则 3.超越PEEK，3D打印的碳纤维增强尼龙有怎样的性能和应用潜力 4.视频：国家增材中心《大讲堂》——生物金属的3D打印及医疗应用

生物3D打印技术利用3D打印机将含有细胞和生物材料的墨水打印出特定的形状结构，是最有希望实现在体外制造人类器官的新兴技术之一。然而，目前的生物3D打印技术尚不能制造具有生理功能并且能够长期存活的复杂器官，这也是生物3D打印技术发展的一个瓶颈。造成这一问题的主要原因是现有的生物3D打印机均只能在水平和竖直方向上逐层打印细胞，这种逐层累加的打印方式无法实现细胞和血管网络的有机融合，从而导致打印后的细胞缺少营养供给而难以长时存活。 此外，为使打印后的细胞能够相互固定在一起，现有的生物3D打印技术均需在细胞中添加可固化的生物材料，这些生物材料的添加虽然可以短期固定细胞，但也会阻碍细胞间形成连接而影响细胞存活。   研究团队的六轴生物3D打印机 为解决上述问题，中国科学院遗传与发育生物学研究所的王秀杰研究员团队与英国曼彻斯特大学王昌凌教授团队、清华大学刘永进教授团队联合攻关，于近日发表在生物材料领域顶级期刊《Bioactive Materials》上。该研究提出了一种基于六轴机器人并且不依赖于生物材料固化的细胞打印新策略，从而实现了全角度细胞打印和打印后细胞的长期存活。 在该研究中，团队创造性地将六轴机器人改造成为生物3D打印机（六轴机器人生物打印机），由于该打印机的每个轴都可以进行360°转动，所以理论上可以在空间中从任意角度进行细胞打印。为避免生物固化材料对细胞活性的影响，团队设计了油浴细胞打印体系（Oil-Bath-Based Cell Printing），即在矿物油的疏水作用力下，打印的细胞可以不受重力影响而稳定地贴附在生物支架的任意表面，并自发地与生物支架和周边其他细胞形成紧密连接，从而使得在复杂血管支架上全方位打印细胞成为可能。 六轴生物3D打印机在支架上打印心肌组织 六轴机器人生物打印机通过油浴打印的细胞具有与人工操作相同的存活率（>98%），并且能够保持正常的细胞周期和生理功能。 团队进一步从组织器官发育的角度出发，模拟发育过程中组织器官体积增大与其内部血管网络生长相协同的规律，设计了循环式「打印-培养」的器官制造方案，即在灌注有细胞培养液或人造血液的血管网络支架上打印一层或多层细胞后，将血管支架和打印后的细胞共同培养一段时间，使得新打印的细胞间形成细胞连接和毛细血管后，再进行新一轮的细胞打印。重复这一「打印-培养」过程，则可使打印后的细胞间形成类似体内的血管网络，从而支持打印组织或器官的长期存活。 六轴生物3D打印机的工作过程 机器人平台可以将不同的生物墨水协同打印到复杂形状的支架上 应用上述方案，团队利用六轴机器人生物打印机在血管支架上开展了血管内皮细胞和心肌细胞的打印实验，证明了循环式「打印-培养」方案能够在血管支架上制备完整的内皮细胞层，并且在生血管因子的辅助下生长出新血管和毛细血管网络；打印的心肌细胞可以在短时间内形成间隙连接（Gap Junction），恢复并长期维持规律性搏动。通过这种循环式「打印-培养」方案协同打印血管内皮细胞和心肌细胞，团队制造了具有毛细血管网络、能够在体外存活并维持搏动超过6个月的心肌组织。 打印后第十天后，心肌细胞血管化 第 180 天检测到心肌细胞和内皮细胞 研究团队进一步发挥六轴机器人生物打印机低成本、高拓展性等特点，构建了由两个六轴机器人组成的协作生物打印平台，实现了在复杂血管支架上快速、有序地协同打印多种类型细胞，表明该体系在制造具有复杂物理结构和多种细胞类型的人类组织器官方面的优势。 除该研究之外，心脏组织的3D打印一直在进步，3D打印技术参考一直在进行跟踪报道。2019年，以色列特拉维夫大学研究人员宣布，他们用人类的脂肪组织，通过3D打印技术制作出了一颗“人造心脏”，虽然只是一个微缩版的原型，却是人类“首次成功设计并打印出一个具有细胞、血管、心室和心房的完整心脏”。同年，来自瑞士和荷兰的研究团队采用体积3D打印技术，使用仅仅几秒钟时间就在含有干细胞的生物水凝胶内“雕刻”出了复杂的组织形状，并通过添加内皮细胞实现了组织血管化。2020年，明尼苏达大学研究团队开发了一种新型生物墨水，3D打印出了具有腔室、心室和血管结构的心脏，在体外培养了60天之后，具备了泵血功能。 以色列科学家3D打印血管化心脏 明尼苏达大学研究团队3D打印人类心脏具备泵血功能 在本研究中，王秀杰/王昌凌/刘永进合作团队创造性地开发了「六轴机器人生物打印机」和「油浴细胞打印体系」，提出了模拟器官发育过程的新型循环式「打印-培养」方案并证明了其在制造复杂器官方面的优势，打印制造了具有毛细血管网络并可长期存活的功能化心肌组织。 这一全新生物打印体系突破了传统生物3D打印技术的平层打印局限，为复杂组织器官的体外制造提供了一种更加可行的解决方案。 注：本文内容来自新智元。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流QQ2群：838951316；网址： 延伸阅读： 1.2022 TCT亚洲展现已开放观众预约参观 2.欧盟批准人工心脏投入商用，3D打印心脏未来可期 3.3D生物打印的革命：会跳动的心脏，会呼吸的肺和会生长的骨 4.清华-伯克利深圳学院类器官3D打印研究取得重要成果（附国产生物3D打印机）