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多孔鈦?zhàn)甸g融合器及其制備方法與流程

文檔序號:11870873閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種多孔鈦?zhàn)甸g融合器,為通過3D打印機(jī)將鈦合金材料一體打印成型的結(jié)構(gòu)件,其特征在于:包括支撐結(jié)構(gòu)部(1)和孔隙結(jié)構(gòu)部(2);支撐結(jié)構(gòu)部(1)與孔隙結(jié)構(gòu)部(2)相互呈一體狀固定連接在一起;支撐結(jié)構(gòu)部(1)用于承擔(dān)外部載荷,孔隙結(jié)構(gòu)部(2)用于引導(dǎo)新骨長入;支撐結(jié)構(gòu)部(1)的體積占融合器總體積的5%至20%;孔隙結(jié)構(gòu)部(2)在融合器的上側(cè)、下側(cè)、前側(cè)、后側(cè)和右側(cè)呈開放式地向外露出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔鈦?zhàn)甸g融合器,其特征在于:所述的支撐結(jié)構(gòu)部(1)包括依次相連的安裝部(11)、左支架(12)、連接部(13)和右支架(14);安裝部(11)設(shè)有一對分前后設(shè)置的器械槽(11-1)和一個(gè)沿左右向設(shè)置的位于所述的一對器械槽中間的器械孔(11-2)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔鈦?zhàn)甸g融合器,其特征在于:所述的支撐結(jié)構(gòu)部(1)包括依次相連的安裝部(11)、左支架(12)、連接部(13)和右支架(14);左支架(12)和右支架(14)均采用上下分布設(shè)置的一對十字板結(jié)構(gòu)且通過相應(yīng)的立柱相連的結(jié)構(gòu),左支架(12)與右支架(14)之間通過連接部(13)相連。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多孔鈦?zhàn)甸g融合器,其特征在于:所述的支撐結(jié)構(gòu)部(1)的連接部(13)包括前立柱(13-1)、后立柱(13-2)、上橫梁(13-3)和下橫梁(13-4);前立柱(13-1)與后立柱(13-2)之間通過上橫梁(13-3)和下橫梁(13-4)相連;

左支架(12)具有左上架(12-1)、左下架(12-2)和左中立柱(12-3);左中立柱(12-3)連接在左上架(12-1)與左下架(12-2)之間;左上架(12-1)與左下架(12-2)均呈十字板結(jié)構(gòu),并同時(shí)呈從左前至右后以及從左后至右前的交叉結(jié)構(gòu)設(shè)置,并且左中立柱(12-3)位于左上架(12-1)和左下架(12-2)各自的交叉部位處;

左上架(12-1)的左側(cè)的前后兩端與安裝部(11)的上部的右側(cè)相連,左下架(12-2)的左側(cè)的前后兩端與安裝部(11)的下部的右側(cè)相連;左上架(12-1)的右側(cè)前端與前立柱(13-1)的上部左側(cè)相連,左上架(12-1)的右側(cè)后端與后立柱(13-2)的上部左側(cè)相連;左下架(12-2)的右側(cè)的前端與前立柱(13-1)的下部左側(cè)相連,左下架(12-2)的右側(cè)的后端與后立柱(13-2)的下部左側(cè)相連;從而使得左支架(12)的前后兩側(cè)均具有三角柱形的開放空間;

右支架(14)具有右上架(14-1)、右下架(14-2)和右中立柱(14-3);右中立柱(14-3)連接在右上架(14-1)與右下架14-2之間;右上架(14-1)與右下架(14-2)均呈十字板結(jié)構(gòu),并同時(shí)呈從左前至右后以及從左后至右前的交叉結(jié)構(gòu)設(shè)置,并且右中立柱(14-3)位于右上架(14-1)和右下架(14-2)各自的交叉部位處;

右上架(14-1)的左側(cè)的前端與前立柱(13-1)的上部右側(cè)相連,右上架(14-1)的左側(cè)的后端與后立柱(13-2)的上部右側(cè)相連;右下架(14-2)的左側(cè)的前端與前立柱(13-1)的下部右側(cè)相連,右下架(14-2)的左側(cè)的后端與后立柱(13-2)的下部右側(cè)相連;從而使得右支架(14)的前后兩側(cè)和右側(cè)均具有三角柱形的開放空間。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多孔鈦?zhàn)甸g融合器,其特征在于:所述的支撐結(jié)構(gòu)部(1)還設(shè)有右前立柱(15)和右后立柱(16);右前立柱(15)連接在右上架(14-1)的右前端與右下架(14-2)的右前端之間,右后立柱(16)連接在右上架(14-1)的右后端與右下架(14-2)的右后端之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔鈦?zhàn)甸g融合器,其特征在于:所述的支撐結(jié)構(gòu)部(1)的長度L為22mm至36mm,寬W為8mm至14mm,高度H為3mm至18mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔鈦?zhàn)甸g融合器,其特征在于:所述的空隙結(jié)構(gòu)部(2)為由呈正四面體結(jié)構(gòu)的空隙單元組合構(gòu)成;其中,結(jié)構(gòu)單元的均由4根長度相同的長方體柱形的鈦柱(21)連接構(gòu)成,并且各鈦柱(21)相互之間的夾角為109度28分。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多孔鈦?zhàn)甸g融合器,其特征在于:所述的空隙結(jié)構(gòu)部(2)中的每根鈦柱(21)的長度l為0.3mm至0.6mm,寬度w和厚度h相同,為0.1mm至0.3mm;空隙結(jié)構(gòu)部(2)的孔隙率為70%至90%。

9.一種多孔鈦?zhàn)甸g融合器的制備方法,具體包括以下步驟:

① 利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件進(jìn)行椎間融合器的外形設(shè)計(jì),使其能夠與人椎體的解剖學(xué)外形相匹配;所述CAD軟件為Unigraphics、Pro/E、Solidworks等;

② 在融合器外形輪廓內(nèi)設(shè)計(jì)與之匹配的力學(xué)支撐結(jié)構(gòu),本實(shí)施例1支撐結(jié)構(gòu)體積占融合器總體積的10%,力學(xué)支撐結(jié)構(gòu)CAD數(shù)據(jù)以獨(dú)立的STL數(shù)據(jù)格式存儲;

③ 在去除力學(xué)支撐結(jié)構(gòu)的剩余空間內(nèi)設(shè)計(jì)微觀孔隙結(jié)構(gòu),孔隙尺寸為200μm,微觀孔隙結(jié)構(gòu)CAD數(shù)據(jù)以獨(dú)立的STL數(shù)據(jù)格式存儲;

④ 將力學(xué)支撐結(jié)構(gòu)的STL數(shù)據(jù)和微觀孔隙結(jié)構(gòu)STL數(shù)據(jù)分別導(dǎo)入分層切片處理軟件,并保持力學(xué)支撐結(jié)構(gòu)與微觀孔隙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的相對空間位置,然后,利用分層切片處理軟件對力學(xué)支撐結(jié)構(gòu)和微觀孔隙結(jié)構(gòu)STL數(shù)據(jù)進(jìn)行分層切片處理,分別轉(zhuǎn)換成兩個(gè)獨(dú)立的二維數(shù)據(jù)信息文件;

⑤ 將力學(xué)支撐結(jié)構(gòu)和微觀孔隙結(jié)構(gòu)兩個(gè)獨(dú)立的二維數(shù)據(jù)信息文件導(dǎo)入3D打印設(shè)備控制軟件,保持力學(xué)支撐結(jié)構(gòu)和微觀孔隙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的相對空間位置,設(shè)置相應(yīng)的3D打印工藝參數(shù);

⑥ 以鈦合金粉末為原材料,進(jìn)行一體化3D打印制作,獲得多孔鈦?zhàn)甸g融合器。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種多孔鈦?zhàn)甸g融合器的制備方法,其特征在于其中步驟⑤所設(shè)置的對應(yīng)于力學(xué)支撐結(jié)構(gòu)的3D打印制作工藝參數(shù)為:激光的功率是120W至180W,掃描速度為800mm/s至1200mm/s,鋪粉厚度為0.02mm,掃描間距:60μm至100μm;

對應(yīng)于微觀孔隙結(jié)構(gòu)3D打印制作工藝參數(shù)為:激光的功率是60W至160W,掃描速度為100mm/s至360mm/s,鋪粉厚度為0.02mm,掃描間距,80μm至250μm。

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