在醫(yī)療領(lǐng)域方面，人體脊柱植入物只是精密 ADM（外國(guó)一家精密零件制造公司）為醫(yī)療領(lǐng)域創(chuàng)造的眾多部件之一。
多倫多Sunnybrook研究所（SRI）的先進(jìn)機(jī)加工車間（AMS）為外科醫(yī)生生產(chǎn)鈦合金醫(yī)療零件和產(chǎn)品。
在Sunnybrook健康科學(xué)中心的七樓，AMS多年來(lái)為重建手術(shù)制作了一些鈦網(wǎng)植入物。植入患者的臉部以幫助骨骼再生，鈦合金網(wǎng)狀產(chǎn)品使用5軸水射流切割機(jī)制成。
“這是一個(gè)有趣的任務(wù)，因?yàn)楫?dāng)你用水刀切割鈦金屬時(shí)，它看起來(lái)就像煙花一樣，因?yàn)榍懈顣r(shí)會(huì)有火花飛出來(lái)。這是我們遇到的唯一一種在我們用水刀切割時(shí)產(chǎn)生火花的材料，“AMS經(jīng)理Michael Pozzobon解釋道。
完成后，將鈦網(wǎng)植入物移交給要求它們最終用于重建手術(shù)的醫(yī)生。
在2,000平方英尺的工作車間里。AMS有一臺(tái)工業(yè)3D打印機(jī)，CNC車床和CNC銑床。
用于面部網(wǎng)狀植入物鈦合金材料的選擇并非偶然。多倫多大學(xué)生物材料與生物醫(yī)學(xué)工程研究所和牙科學(xué)院教授John E. Davies博士說(shuō)，鈦是加拿大最受歡迎的醫(yī)療和牙科植入材料。
“在牙科方面，商業(yè)純鈦，四級(jí)[CP Ti]是最常見的材料。還有用于[醫(yī)療植入物]的鈦合金。從歷史上看，它一直是鈦64合金。這是整形外科領(lǐng)域的首選材料。還有其他鈦合金更深?yuàn)W，并沒(méi)有在很大程度上商業(yè)化。但商業(yè)純鈦和鈦64合金是最突出的，“戴維斯說(shuō)。
Ti6Al4V（戴維斯所指的鈦合金的官方成分）含有6％的鋁和4％的釩。它通常用于替代膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)以及骨螺釘。
Precision ADM（PADM）是一家位于溫尼伯的公司，生產(chǎn)航空航天和醫(yī)療零件，是Ti64ELI的一部分。這種鈦合金具有優(yōu)異的耐腐蝕性和機(jī)械性能，并且具有生物相容性，使植入后更容易被人體接受。
幾年前，PADM使用傳統(tǒng)和金屬添加劑制造方法的組合成功設(shè)計(jì)和制造了鈦制臀杯。
鈦髖杯是使用傳統(tǒng)和金屬添加劑制造方法的組合制造的。照片由Precision ADM提供。
“目前的客戶項(xiàng)目包括脊柱融合器，脛骨托，不銹鋼器械和鈦醫(yī)用螺釘，”PADM銷售和營(yíng)銷總監(jiān)Derek VanDenDriessche說(shuō)。脛骨托是全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的一部分，通常由鈦制成。
PADM用于醫(yī)療產(chǎn)品的其他材料是鈷鉻合金和316L不銹鋼。在增材制造和傳統(tǒng)制造之間的生產(chǎn)分為60/40，這是使用四臺(tái)可以3D打印金屬零件的EOS M 290機(jī)器完成的。
那么，為什么鈦是醫(yī)療和牙科植入物的流行材料呢？
“答案其實(shí)很簡(jiǎn)單。鈦是一種吸氧劑，它在其表面自發(fā)形成保護(hù)性氧化層，這使得散裝材料比裸金屬更耐腐蝕，“戴維斯說(shuō)。
他指出，人體的平均內(nèi)部溫度為37攝氏度，與海水類似，因?yàn)樗懈鞣N潛在的腐蝕性元素。
“當(dāng)金屬被放入人體內(nèi)時(shí)，它們能夠抵抗這種相當(dāng)惡劣的環(huán)境，這一點(diǎn)非常重要，”他補(bǔ)充道。
根據(jù)英國(guó)皇家學(xué)會(huì)界面雜志的研究論文“骨科生物材料”，除了具有高度抗腐蝕性外，鈦及其合金能夠與骨骼緊密結(jié)合。該特性顯著改善了植入裝置的長(zhǎng)期性能，降低了松動(dòng)和失效的風(fēng)險(xiǎn)。
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