传统植入体的制造方法通常为铸造、锻造和机床加工,在批量化生产方面具有很大优势，但制造完成的植入体在使用过程中通常出现匹配性低，继而引起植入体易松动、病人不适应等，甚至会导致手术失败。增材制造技术出现后可满足设计及制造，推动了个性化植入体的设计，促进了个性化植入体的应用。在植入体设计方面，传统的设计方法很多,但大多是建立在CT扫描、逆向切骨重建、在三维软件中进行正向设计等流程。在病人急需手术的情况下，对上述设计的改进显得迫切。另外，根据植入之后的生物相容性和现行植入体易松动的缺点所设计的个性化多孔植入体，存在设计及制造的困难,过去多采用烧结的方法制备。但采用烧结的方法制备个性化多孔植入体，又存在很多不确定性，多孔结构参数很难控制。钴铬合金熔结珍珠面髋臼杯钛喷涂面髋臼杯早期临床上常用的钛板颅骨修复体，由于钛板等实心金属材料的强度和弹性模量都冥想高于颅骨，所以逐渐被钛网等材料取代，但是钛网的强度和硬度要低于颅骨，收到冲击时容易产生塑性变形，从而引起翘曲和褶皱，且钛网的边缘锋利容易刺破皮肤和颅内组织。上述金属多孔植入体在临床上得到了应用，但他们也存在一定的缺陷：如孔隙率低、弹性模量高（低）、受多孔结构制备方法的限制，植入体和宿主骨之间不易形成生物学结合导致植入体松动。目前逐步成熟的金属增材制造技术为金属多孔结构或材料的制造和制备提供了一个较好的解决方案。通过控制多空单元的结构可以对其生物学和力学属性进行定制，然后采用金属增材制造的方法对多孔结构进行精确制造。采用增材制造手段制造多孔植入体主要有SLM和EBSM两种工艺。SLM技术能够直接由三维实体模型制成最终的金属多孔植入体。目前可使用的材料包括钴铬合金、钛合金和不锈钢等。由于激光聚焦后具有极细小的光斑，成型后的零件尺寸精度小于0.1mm，不锈钢和钴铬合金零件的相对密度能达到99%以上。SLM工艺适合加工形状复杂的零件，适合小批量生产。EBSM技术可成型多种金属材料，由于具有真空保护，电子束能量利用率高及成型残余应力小等特点，该技术适用于成型稀有难熔金属及脆性材料。目前可对生物医用金属材料如钴铬合金、钛合金和不锈钢等精确成型。EBSM成型零件速度比SLM块，但精度不如SLM。SLM和EBSM两种方法在金属植入体的制造方面有明显的优势。在金属增材制造技术中，SLM技术具有成型精度高、可以制造任意复杂结构零件的特点，在生物医用个性化零件制造领域有较大的应用前景。较之传统工艺有两大优势，首先，它可以非常真实的根据病人CT数据把骨头重建出来，其内部细微结构可以完全模仿骨骼的结构；其次，它可以通过细胞在材料表面附着机理的研究进行细胞表面工程化，从而控制表面孔隙率、孔隙流向、结构等。本文参考《面向植入体的多孔结构建模及激光选区熔化直接制造研究》。 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：増材制造技术在医学领域的应用问题及带来的新设计理念

选区激光熔融是一种直接使用3D CAD数据作为数字化源头的金属添加式流程，直接通过CAD数据导出行业标准格式STL, 成型高密度金属产品。金属粉末层层堆积, 同时大功率的光纤激光把金属粉末层层熔融在一起形成最终产品。常用金属粉末包括不锈钢、模具钢、钴铬合金、钛合金、镍基合金以及铝合金等。医疗领域金属打印在医疗领域具有广阔的应用空间，主要用于口腔及植入体的制造，所使用的材料包括钛合金、钴铬合金等。在口腔领域，牙冠的制作是其典型应用，可有效避免沙眼多、缩孔变形、经常返修等问题，几十微米的激光制造光斑可保证较高的精度，在成本降低的同时，制作效率和性能大大提高。此外，在口腔领域金属打印还可制作牙桥、支架以及上下颌骨等产品。口腔领域的应用主要体现在外用方面，而植入体则是通过手术植入人体内部进行使用，如人体髋关节、颅骨以及其他部位的骨骼等。骨科产品，多采用钛合金材料，与人体具有优异的生物相容性；表面网状结构可以减轻植入物的重量；定制化设计可以保证产品完全适应病人的个体需求。相比较传统工艺, 表面涂层粘合度更高, 表面结构根据不同临床病人要求更加灵活。对于植入人体的产品都存在安全性风险，因此保证产品质量，产品须在在ISO13485医疗管理体系下制造，通过ISO 10993体系下的医疗产品生物相容性评估；产品具备3种形式提供，刚加工完原始表面，光顺或抛光状态，以医药和健康产品注册法规机构注册。2．航空航天领域在航空航天领域，减重意味着节省更多的燃料、运送更多的物资从而降低成本。拓扑优化主要用来帮助工程师们找到能够满足要求的最佳概念设，优化给定设计空间里的材料分布，同时保证零件的性能不受影响。采用传统的制造手段往往无法对拓扑优化后的零件进行加工，而增材制造的灵活性恰好解决了这一制造难题。拓扑优化和增材制造相结合为传统制造方法无法处理的复杂形状打开了可能性，为航空航天减少零件重量、零件数量、制造成本提供了可能。拓扑优化航天零部件阀门部件拓扑优化卫星部件3．汽车等工业零部件应用领域与航空航天领域类似，金属打印的一个突出特点即直接制造，避免了开模带来的高昂成本，在赛车制造领域优势明显。法拉利赛车高温合金部件方程式赛车Titanium64钛合金轮毂适配器摩托车钛合金传统悬架系统(左);模具钢机床钻头(右)金属增材制造也可制作更加精密的钻头，由于在刀具主体内部具有冷却剂供给通道，传统的加工手段只能在一定范围内对通道进行加工，因此限制了钻头的制造尺寸，通过增材制造手段可以设计并制造出适用于更小钻头的螺旋型通道，可以制作小至8mm的刀片钻头。 原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：金属增材制造技术面向工业制造和模具领域的应用