陶瓷增材制造面臨的挑戰(zhàn)和開(kāi)創(chuàng)性醫(yī)療應(yīng)用

導(dǎo)讀：高性能3D打印陶瓷作為一種具備廣闊應(yīng)用潛力的材料,，其應(yīng)用范圍包括機(jī)械,、電子、空間和醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域,。但是，3D打印陶瓷面臨的挑戰(zhàn)也不容忽視,。本文將分析陶瓷增材制造面臨的挑戰(zhàn)和開(kāi)創(chuàng)性醫(yī)療應(yīng)用,，并著重介紹Lithoz公司在3D打印陶瓷中的地位和在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的合作。



陶瓷的應(yīng)用范圍相比金屬等材料來(lái)說(shuō)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(zhàn)性,。陶瓷在生產(chǎn)過(guò)程中需要面臨很多挑戰(zhàn),，首先就是材料的質(zhì)量必須無(wú)任何妥協(xié)，這對(duì)于功能性3D打印陶瓷來(lái)說(shuō)尤為重要,，因?yàn)橛脩粜枰�材料特性�?lái)匹配最終產(chǎn)品,。另外，陶瓷本身是一種難以加工的材料,，市場(chǎng)上幾乎沒(méi)有原始設(shè)備制造商直接加工陶瓷材料,，許多制造商做的是大多數(shù)高性能工作，陶瓷零件只要有一個(gè)缺陷,，那它是無(wú)用的,。



為了克服這些挑戰(zhàn)，Lithoz首席執(zhí)行官Johannes Homa選擇了3D打印陶瓷,，并計(jì)劃以質(zhì)量和創(chuàng)新為主導(dǎo),。Lithoz在全球范圍內(nèi)擁有超過(guò)140名員工，具有安裝設(shè)施和超過(guò)50%的市場(chǎng)份額,，是技術(shù)和創(chuàng)新的領(lǐng)導(dǎo)者,。陶瓷增材制造是一個(gè)相對(duì)欠發(fā)達(dá)的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，但Lithoz通過(guò)不斷提高材料研發(fā)和制造技術(shù),，致力于成為陶瓷行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者,。



3D 打印陶瓷的實(shí)際應(yīng)用
在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，3D打印陶瓷也有著廣泛的應(yīng)用前景,。一種重要的應(yīng)用是骨替代材料,，Lithoz生產(chǎn)的Lithabone HA 480就是一種具有良好骨傳導(dǎo)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(xué)性質(zhì)相同,，能夠允許骨骼通過(guò)其毛孔生長(zhǎng),，逐漸取代植入物,。



談到 Lithoz 生產(chǎn)的材料，醫(yī)療解決方案總監(jiān) Daniel Bomze介紹了骨替代材料這個(gè)聽(tīng)起來(lái)充滿未來(lái)感的世界,。在醫(yī)學(xué)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(biāo)準(zhǔn)程序是在患者頭部使用金屬板植入物,。然而，金屬是一種導(dǎo)熱體,，即使是洗個(gè)熱水澡也會(huì)很痛,；甚至暴露在陽(yáng)光下有時(shí)也會(huì)導(dǎo)致灼傷。如果給孩子做手術(shù),，隨著孩子的長(zhǎng)大,，必須更換金屬板，導(dǎo)致手術(shù)創(chuàng)傷更大,。所以,，急需開(kāi)發(fā)出一種新材料代替金屬植入物，讓實(shí)際的骨骼重新生長(zhǎng),。

從本質(zhì)上講,，Lithoz 提供了一種與患者骨骼“化學(xué)性質(zhì)相同的合成材料”。隨著時(shí)間的推移,，植入的 3D 可打印材料或合成骨會(huì)溶解并被患者的天然骨材料取代,。
Lithoz公司與醫(yī)生合作，不斷改進(jìn)Lithabone HA 480的壁厚,、生物相容性,、幾何形狀靈活性以及能夠生長(zhǎng)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(shù)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(dǎo)性能并且可以按照缺損形狀（特定于患者）成形,，同時(shí)具有相互連接的孔隙網(wǎng)絡(luò)的材料是必要的,，以便血管可以在內(nèi)部生長(zhǎng)，并且骨骼會(huì)長(zhǎng)入植入物中,。 此外,，嚴(yán)重的腦損傷會(huì)因出血、腫瘤或引流受阻而導(dǎo)致腦腫脹,。緩解腫脹需要“暫時(shí)打開(kāi)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(yīng)用在長(zhǎng)骨關(guān)鍵尺寸缺陷的骨置換等醫(yī)學(xué)應(yīng)用中,。這個(gè)挑戰(zhàn)在于彌合長(zhǎng)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(huì)傳聲嚴(yán)重的缺陷，導(dǎo)致假關(guān)節(jié)形成,。因此，需要骨置換植入物,。這里的重點(diǎn)再次放在針對(duì)患者的設(shè)計(jì)和支架的開(kāi)放式多孔網(wǎng)絡(luò)上,。另一個(gè)挑戰(zhàn)是定義兩個(gè)骨骼末端的角度，這對(duì)于重建和再次充分發(fā)揮作用至關(guān)重要,。

總結(jié)
總之,，3D打印陶瓷是一種具備廣泛應(yīng)用前景的材料，但是其生產(chǎn)仍然面臨著挑戰(zhàn),。Lithoz公司作為行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者,，通過(guò)不斷提高材料研發(fā)和制造技術(shù)，致力于在3D打印陶瓷領(lǐng)域取得更大的突破,。今后,，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，3D打印陶瓷的應(yīng)用前景必將越來(lái)越廣泛,。