金屬3D打印被認為位（wèi）於3D打印金字塔尖的（de）位（wèi）子，從飛機發動（dòng）機（jī）部件到航空衛星組（zǔ）件，汽車部件，醫療植入無不將它推（tuī）到了最前沿的位子，而銷（xiāo）售額排名全球前五的3D打印廠商有（yǒu）3家也主要集中在金屬增材製造領域，國內的多（duō）家企業也（yě）開（kāi）始大（dà）量投入資源開發（fā）這個領域。到底（dǐ）是什麽使得大家對價格高昂的金屬（shǔ）3D打（dǎ）印機如此的青睞，金屬打（dǎ）印的魅力又在哪裏呢？

 

傳統（tǒng）製造術一般都是（shì）通過下料或製造輔助（zhù）的模具來形成毛坯件，然後再進行大量的後續機械切削加工，最終滿足從型材坯料或鑄造（zào）毛坯件到（dào）成品的要求，基本原理都是（shì）去除材料以獲得尺寸要（yào）求的“減材製造”。而3D打印采用不同的工藝（yì），即采用增材堆（duī）積的措施，根據最終（zhōng）尺寸要求（qiú）在基板（bǎn）上進行材料的堆積，成型的零件直接使用或表麵（miàn）微加工（gōng）後直接使用（yòng）。新的成型模式使得傳統工藝不容易成型或不可能成型的結構誕（dàn）生了，那（nà）些內部結構複雜設計精妙功能結構的進入我們的眼簾。

 

為什麽我們需要這些結（jié）構？我們可以來看幾個應用案例。

 

(1) 北（běi）京大學第三醫院成功為一名骨科脊索（suǒ）瘤患者切除五節段（duàn）脊椎（zhuī）腫瘤，並利用世界首個3D打印多節段（duàn）胸腰椎（zhuī）植入物完成長達19厘米大跨度椎體重建術手（shǒu）術。

 

 

(2) 四（sì）軍醫大（dà）學西（xī）京（jīng）骨科醫院采用金屬3D打印技術製備出與患者鎖骨和（hé）肩胛（jiǎ）骨完全一致的鈦合金假體，並成功植入骨腫瘤患者體內。

 

 

(3) 阿根廷進行了一例3D打印植入物植入患者腦顱手術。這名患者進行的是與中風有關的手術。醫生為其植入（rù）的是按患者頭骨製造的3D打印假體。

 

 

這3例（lì）醫學植入案例可以發現，按照患者做了個性化（huà）植入設（shè）計時，避免不了多孔結（jié）構的應用，因為金屬的密度多比人體器（qì）官骨骼大，成（chéng）功的設計不（bú）僅要考（kǎo）慮到形狀符合要（yào）求，更要考慮到重量和製作出骨骼真實的滲透性。多孔結構對於肌（jī）肉、骨骼和軟組織的生長都更（gèng）好，還降低了液體積聚（jù）和感染的機會。

 

加拿大麥吉爾大學（xué）（McGill）機械工程係教授Damiano Pasini及其團隊（duì）最近成功（gōng）研製出了一種新型的3D打印骨骼（大腿骨（gǔ））植入物，號稱能解決現有同類型植入物“不夠舒適”和“會（huì）逐漸（jiàn）被腐（fǔ）蝕”的問題。這種植入物之所以如此神奇主要是因為它的結構是疏（shū）鬆（sōng）多孔的，更（gèng）接近天然骨骼，能有效騙過植入部位周（zhōu）圍的剩餘骨骼，讓它們繼續正常工作，由（yóu）此（cǐ）帶來的好處就是這種植入物（wù）能更好地與人（rén）體融合。實際上（shàng），Pasini教授的這項研究從6-7年前就已經開始了，直到現在借助金屬3D打印技（jì）術（shù）才最終得以實現。

 

 

 

進一步觀察多孔結（jié）構的內部構造（zào），下圖中的多（duō）孔金屬結（jié）最小結構尺寸隻（zhī）有0.15mm，這種結構傳統工藝（yì）很難構建出來，需要及（jí）其複查和繁瑣的工藝，隻停留在理論層麵，而金屬3D打印（yìn）可（kě）以輕鬆（sōng）實現，突破了成型的壁壘。

 

 

而（ér）且3D打印的部件與傳統製造技術，如鑄（zhù）造，生產出來的部件相比，往往具有更好的機械（xiè）性能。因為有的金屬3D打印工藝會涉及到非常專業前沿的（de）冶金學技術，能夠生成獨特的微觀結構。同時熱影響區域直（zhí）接環繞著激光熔池能夠產生精製晶粒。