3D打印陶瓷面臨的挑戰和開創性醫療應用
魔猴君 行業資訊 758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、空間和醫學等多個領域。但是，3D打印陶瓷面臨的挑戰也不容忽視。本文將分析3D打印陶瓷面臨的挑戰和開創性醫療應用，并著重介紹Lithoz公司在3D打印陶瓷中的地位和在醫學領域的合作。
陶瓷的應用范圍相比金屬等材料來說有限，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”一直具有挑戰性。陶瓷在生產過程中需要面臨很多挑戰，首先就是材料的質量必須無任何妥協，這對于功能性3D打印陶瓷來說尤為重要，因為用戶需要材料特性來匹配最終產品。另外，陶瓷本身是一種難以加工的材料，市場上幾乎沒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缺陷，那它是無用的。
為了克服這些挑戰，Lithoz首席執行官Johannes Homa選擇了3D打印陶瓷，并計劃以質量和創新為主導。Lithoz在全球范圍內擁有超過140名員工，具有安裝設施和超過50%的市場份額，是技術和創新的領導者。陶瓷增材制造是一個相對欠發達的市場機會，但Lithoz通過不斷提高材料研發和制造技術，致力于成為陶瓷行業的領導者。
3D 打印陶瓷的實際應用
在醫學領域，3D打印陶瓷也有著廣泛的應用前景。一種重要的應用是骨替代材料，Lithoz生產的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性質相同，能夠允許骨骼通過其毛孔生長，逐漸取代植入物。
談到 Lithoz 生產的材料，醫療解決方案總監 Daniel Bomze介紹了骨替代材料這個聽起來充滿未來感的世界。在醫學界，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，即使是洗個熱水澡也會很痛；甚至暴露在陽光下有時也會導致灼傷。如果給孩子做手術，隨著孩子的長大，必須更換金屬板，導致手術創傷更大。所以，急需開發出一種新材料代替金屬植入物，讓實際的骨骼重新生長。
從本質上講，Lithoz 提供了一種與患者骨骼“化學性質相同的合成材料”。隨著時間的推移，植入的 3D 可打印材料或合成骨會溶解并被患者的天然骨材料取代。
Lithoz公司與醫生合作，不斷改進Lithabone HA 480的壁厚、生物相容性、幾何形狀靈活性以及能夠生長封閉表面等性能，以滿足客戶不斷變化的需求。
●3D打印陶瓷能夠用于腦腫瘤等手術中的顱骨植入物。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，同時具有相互連接的孔隙網絡的材料是必要的，以便血管可以在內部生長，并且骨骼會長入植入物中。 此外，嚴重的腦損傷會因出血、腫瘤或引流受阻而導致腦腫脹。緩解腫脹需要“暫時打開顱骨以釋放壓力。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骨關鍵尺寸缺陷的骨置換等醫學應用中。這個挑戰在于彌合長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，自行愈合會傳聲嚴重的缺陷，導致假關節形成。因此，需要骨置換植入物。這里的重點再次放在針對患者的設計和支架的開放式多孔網絡上。另一個挑戰是定義兩個骨骼末端的角度，這對于重建和再次充分發揮作用至關重要。
總結
總之，3D打印陶瓷是一種具備廣泛應用前景的材料，但是其生產仍然面臨著挑戰。Lithoz公司作為行業的領導者，通過不斷提高材料研發和制造技術，致力于在3D打印陶瓷領域取得更大的突破。今后，隨著技術的不斷創新，3D打印陶瓷的應用前景必將越來越廣泛。
來源：南極熊
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