聚醚醚酮（PEEK）材料是2013年經(jīng)美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)上市的骨植入材料，為一種半結(jié)晶高性能聚合物高分子材料，在國際上被認為是未來最有希望取代鈦合金材料成為骨植入物原材料的下一代生物材料之一。這是因為相較于金屬材料，PEEK的密度與彈性模量更接近于原生骨骼本身，降低了術(shù)后的不適感，并可以有效緩解應(yīng)力遮蔽效應(yīng)，且對 X 射線透射呈半透明且無磁性，此外，PEEK材料力學(xué)性能優(yōu)異，化學(xué)惰性好，能耐200℃以上高溫，可反復(fù)高溫消毒。

不同于一般應(yīng)用于熔融沉積3D打印技術(shù)的熱塑性材料，如ABS、PLA等，PEEK材料是一種高熔點、高性能的半結(jié)晶熱塑性高分子材料，因此，在3D打印過程中，高熔點所帶來的冷卻收縮，結(jié)晶所造成的結(jié)晶收縮會使材料在制造過程中非常容易發(fā)生翹曲變形，從而容易導(dǎo)致3D打印的失敗。

?

第一代PEEK材料3D打印技術(shù)：微熱環(huán)境技術(shù)

?

第一代的PEEK材料3D打印技術(shù)，主要采用80℃~140℃的微熱環(huán)境技術(shù)去適當(dāng)降低在打印過程中PEEK材料冷卻的收縮，這種技術(shù)是目前市面上的普遍技術(shù)，主要的代表公司有德國Apium公司、德國Indmatec公司等，但是目前這種技術(shù)對于材料冷卻收縮的降低效果有限，往往難以完成100mm*100mm*100mm尺寸以上的密實PEEK制件的有效制造。

來自德國Indmatec公司 HPP 155打印出的一些樣本

第二代PEEK材料3D打印技術(shù)：超高溫環(huán)境技術(shù)

第二代PEEK材料3D打印技術(shù)，主要采用300℃左右的超高溫環(huán)境來大幅降低在打印過程中PEEK材料冷卻時的收縮，但是，這一代的技術(shù)也存在一定的缺陷，即打印完成后，PEEK制件隨著箱體冷卻時會發(fā)生二次收縮變形，或者積累大量的內(nèi)應(yīng)力。

?

第三代PEEK材料3D打印技術(shù)：控性冷沉積技術(shù)

第三代PEEK材料3D打印技術(shù)，該技術(shù)基于PEEK材料高分子鏈聚集態(tài)可控機理，在很大程度上解決了PEEK材料的收縮翹曲問題，成形尺寸可達300mm*300mm以上，并且結(jié)合一定后處理工藝后，可以實現(xiàn)3D打印PEEK材料制件性能的可控，既可以成形為高韌性高塑性的產(chǎn)品，也可以成形為高強度高硬度的產(chǎn)品，甚至可以將兩者結(jié)合一身，形成不同性能區(qū)域的功能性產(chǎn)品。

極富韌性的3D打印PEEK肋骨假體

?高強度的3D打印PEEK顱骨

擁有高可靠的個性化假體模型設(shè)計體系

3D打印、PEEK材料、個性化骨科植入物對傳統(tǒng)醫(yī)療假體模型的設(shè)計提出了新的要求：3D打印的增材制造方式會使零件存在各向異性——模型設(shè)計中需要考慮應(yīng)力環(huán)境；PEEK材料的應(yīng)用會改變3D打印工藝情況——模型設(shè)計中需要考慮PEEK材料的特性；個性化骨科植入物的實際應(yīng)用條件十分苛刻——模型設(shè)計中需要高可靠性。陜西聚高擁有一支具有十多年經(jīng)驗的個性化假體設(shè)計團隊，針對3D打印特點，PEEK材料特性形成了一套完整、可靠、安全的個性化假體設(shè)計方案，通過個性化設(shè)計、建模、有限元分析技術(shù)與平行試驗技術(shù)，對于模型進行了全面的評估以及測試，可以獲得安全系數(shù)很高的個性化骨科植入物模型數(shù)據(jù)。

典型應(yīng)用

2017年4月與空軍軍醫(yī)大學(xué)（原第四軍醫(yī)大學(xué)）唐都醫(yī)院合作完成了世界首例3D打印PEEK肋骨假體的臨床實驗之后，同年5月、7月又相繼完成了第二例以及第三例。2017年8月，一次偶然的機會促成陜西聚高與上海兒童醫(yī)學(xué)中心合作，完成了一例3D打印PEEK“護心板”臨床實驗，得到中央電視臺、東方衛(wèi)視等主流媒體的報道。同時與空軍軍醫(yī)大學(xué)唐都醫(yī)院合作完成了世界首例3D打印PEEK胸骨假體的臨床實驗，9月份完成了世界第二例。2017年11月，與空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院合作完成了世界首例3D打印PEEK肩胛骨假體的臨床實驗。截止2018年6月，在一年的時間內(nèi)陜西聚高共完成3D打印PEEK骨科植入物臨床應(yīng)用近30余例，涉及胸外科、骨科、顱頜面外科等眾多領(lǐng)域；臨床合作單位10余家，范圍覆蓋陜西、北京、上海、河南、四川、深圳等地。