处理参数对增材制造的结构细胞金属的影响:强调生物医学应用
Yixuan Shi1,2, Yuzhe Zheng1, Chengcong Huang1
1Beijing Advanced Innovation Center for Materials Genome Engineering, School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China.
Journal of functional biomaterials
|February 25, 2025
概括
激光粉床融合 (LPBF) 能够为生物医学用途提供先进的金属结构. 优化过程参数和格子设计是克服挑战和实现患者特定植入物的关键.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物医学工程 生物医学工程
- 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
背景情况:
- 激光粉床融合 (LPBF) 是一种关键的增材制造方法,用于创建结构化的细胞金属结构.
- 这些结构提供了诸如轻量级设计,改进的机械性能和定制几何形状等优势,用于生物医学应用,如骨植入物和脚手架.
- 由于复杂的过程参数相互作用,使用LPBF实现临床精度具有挑战性.
研究的目的:
- 综合审查LPBF工艺参数对与生物医学应用相关的结构和机械性能的影响.
- 分析格子设计因素对生物相容性和结构完整性的影响.
- 确定LPBF在生物医学领域的挑战和未来前景.
主要方法:
- 对生物医学应用的激光粉床融合 (LPBF) 的文献综述.
- 分析过程参数 (激光功率,扫描速度,层厚度) 对尺寸精度,密度,表面粗度和微观结构的影响.
- 检查格子设计 (拓,单元细胞大小,方向) 对机械性能和生物相容性的影响.
主要成果:
- LPBF过程参数显著影响金属结构的尺寸精度,密度,表面粗度和微观结构.
- 这些参数,以及格子设计,极大地影响机械性能,包括强度和耐疲劳性.
- 关键的挑战包括表面缺陷,几何不准确性和微观结构不一致性阻碍临床采用.
结论:
- 对于制造医疗器械的定制金属生物材料,LPBF具有显著的潜力.
- 解决过程控制,几何精度和微结构一致性方面的挑战对于更广泛的临床应用至关重要.
- 将LPBF与机器学习等计算工具集成,将推动患者特定架构的开发,并改善患者的治疗结果.
