Sản xuất phụ gia bằng laser và chùm electron cho các implant kim loại: Một cái nhìn tổng quan về quy trình, vật liệu và thiết kế

Journal of Orthopaedic Research - Tập 34 Số 3 - Trang 369-385 - 2016
Swee Leong Sing1,2, Jia An2, Wai Yee Yeong1,2, Florencia Edith Wiria1,3
1SIMTech-NTU Joint Laboratory (3D Additive Manufacturing), Nanyang Technological University, HW3-01-01, 65A Nanyang Drive, Singapore 637333
2Singapore Centre for 3D Printing, School of Mechanical & Aerospace Engineering Nanyang Technological University HW1‐01‐05, 2A Nanyang Link Singapore 637372
3Singapore Institute of Manufacturing Technology, 71 Nanyang Drive, Singapore 638075

Tóm tắt

TÓM TẮT

Sản xuất phụ gia (AM), còn được gọi phổ biến là in 3D, cho phép chế tạo trực tiếp các bộ phận chức năng với hình dạng phức tạp từ các mô hình kỹ thuật số. Trong bài đánh giá này, tiến bộ hiện tại của hai quy trình AM phù hợp cho các ứng dụng implant chỉnh hình kim loại, cụ thể là nung chảy bằng laser chọn lọc (SLM) và nung chảy bằng chùm electron (EBM) được trình bày. Nhiều yếu tố thiết kế quan trọng như nhu cầu thu thập dữ liệu cho thiết kế cá nhân hóa theo bệnh nhân, độ rỗ phụ thuộc vào thiết kế cho các implant osteo-inductive, topo bề mặt của các implant và thiết kế nhằm giảm giáp bảo vệ ứng suất trong các implant được thảo luận. Các vật liệu sinh học sản xuất bằng phương pháp phụ gia như thép không gỉ 316L, titan-6nhôm-4vanadi (Ti6Al4V) và cobalt-chromium (CoCr) được nhấn mạnh. Các hạn chế và tiềm năng tương lai của các công nghệ này cũng được khám phá. © 2015 Hiệp hội Nghiên cứu Chỉnh hình. Xuất bản bởi Wiley Periodicals, Inc. J Orthop Res 34:369–385, 2016.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1142/9008

10.1016/j.actbio.2010.09.024

10.1016/j.actbio.2009.12.033

10.1016/j.actbio.2006.07.008

10.1089/107632702753503009

Chua CK, 2014, Bioprinting: principles and applications

10.1016/j.tibtech.2004.10.004

ASTM Standard F2792‐12a.2012. Standard terminology for additive manufacturing technologies. ASTM International.

10.1007/s11665-013-0658-0

10.1016/j.actamat.2010.02.004

10.1186/s40902-015-0001-9

10.1002/latj.201400029

10.1016/j.jmbbm.2009.10.006

10.1108/RPJ-07-2011-0067

10.1016/j.matdes.2008.11.013

10.1080/17452759.2014.900857

10.1016/j.jcms.2014.07.006

10.2174/1877610801002010040

10.3390/ma2030790

10.1016/j.biomaterials.2005.03.019

Tolochko NK, 2002, Dental root implants produced by the combined selective laser sintering/melting of titanium powders, Proc Inst Mech Eng Part L: J Mater Des Appl, 216, 267

10.1016/j.jmbbm.2012.01.008

10.1089/107632701753337645

10.1016/j.biomaterials.2006.04.041

10.1002/jor.22293

10.1089/ten.tec.2008.0288

10.1016/j.actbio.2012.04.001

10.1002/jbm.b.33170

10.3109/03008207.2013.822864

10.1177/0885328211431857

10.1002/adem.201400508

Biemond JE, 2011, The effect of E‐beam engineered surface structures on attachment, proliferation and differentiation of human mesenchymal stem cells, Biomed Mater Eng, 21, 271

10.1016/j.actbio.2007.12.002

10.1016/j.jmatprotec.2013.06.010

10.1007/s10856-012-4836-7

10.1371/journal.pone.0052049

10.1089/ten.tea.2012.0753

10.1016/j.actbio.2010.09.034

Thomsen P, 2009, Electron beam‐melted, free‐form‐fabricated titanium alloy implants: material surface characterization and early bone response in rabbits, J Biomed Mater Res B Appl Biomater, 90, 35, 10.1002/jbm.b.31250

10.1007/s00402-010-1218-9

10.1016/j.arth.2012.02.025

10.1002/jbm.a.31540

10.1007/s12013-013-9593-9

10.1007/s10853-012-6325-2

10.1016/j.msec.2007.04.022

10.1016/j.jmbbm.2010.02.001

10.1002/jbm.b.31901

10.1016/j.jmbbm.2011.05.010

10.1108/13552541211272027

10.1007/s11665-009-9535-2

10.1108/13552540610652438

10.1108/13552540910993879

10.1108/13552540510573365

Wehmoller M, 2005, CARS 2005: computer assisted radiology and surgery, 690

10.1007/s00170-010-2631-5

10.1108/13552541111156450

10.1108/13552541111124770

10.1016/j.matchar.2014.05.001

10.1016/j.corsci.2014.06.035

10.1179/mst.1996.12.11.955

10.1108/13552541311302932

10.1111/j.1475-1305.2008.00445.x

10.1007/s00170-011-3643-5

10.1016/j.msec.2013.02.034

10.1016/j.jmbbm.2013.05.011

10.4303/bda/D110125

10.1243/095440603762554668

10.1002/jbm.a.31231

10.1016/j.jmbbm.2008.05.004

10.1108/13552540710776142

10.1016/j.matdes.2010.02.050

10.1007/s11517-011-0813-4

Emmelmann C, 2011, Lasers in manufacturing 2011: proceedings of the sixth international WLT conference on lasers in manufacturing, 375

Fukuda A, 2011, Osteoinduction of porous Ti implants with a channel structure fabricated by selective laser melting, Acta Mater, 7, 2327

Pattanayak DK, 2011, Bioactive Ti metal analogous to human cancellous bone: fabrication by selective laser melting and chemical treatments, Acta Mater, 7, 1398

10.1016/j.ijom.2012.01.014

10.1108/13552541211218126

Xiao DM, 2013, An integrated approach of topology optimized design and selective laser melting process for titanium implants materials, Biomed Mater Eng, 23, 433

10.1016/j.matdes.2013.01.071

10.1108/13552541311302987

10.11607/jomi.3164

10.1016/j.msec.2013.05.050

10.1016/j.jmbbm.2012.10.005

10.1108/13552540910960262

10.1016/j.jallcom.2012.07.022

10.1016/j.matchar.2008.07.006

10.1179/026708310X12699498462922

10.1016/j.jallcom.2007.10.054

10.1016/j.dental.2013.04.007

10.1007/s10266-011-0050-1

10.4047/jap.2013.5.4.471

10.1016/j.jmatprotec.2013.06.013

10.1016/j.jmbbm.2013.01.021

10.1080/17452759.2011.619083

10.1016/j.prosdent.2013.09.011

10.1016/j.jmbbm.2012.03.015

10.1016/j.scriptamat.2011.03.024

10.1016/j.apsusc.2011.03.004

10.1002/jbm.a.32337

10.1016/j.matchar.2011.03.006

10.1179/1743290112Y.0000000007

Szymczyk P, 2013, The ability of S.aureus to form biofilm on the Ti‐6Al‐7Nb scaffolds produced by Selective Laser Melting and subjected to the different typs of surface modifications, Acta Bioeng Biomech, 15, 69

10.1016/j.actamat.2013.04.036

10.1016/j.matlet.2009.12.035

10.1002/term.5

10.3390/ma3052947

10.1016/j.compscitech.2003.09.005

10.1016/j.jmatprotec.2012.11.020

10.1016/S1359-8368(96)00021-2

10.1002/nme.364

10.1007/s11837-015-1307-x

10.1016/j.matdes.2013.10.027

10.1016/j.ijmachtools.2012.06.002

10.1016/j.jmatprotec.2013.12.004

10.1016/j.jmbbm.2014.12.015

10.1016/j.addma.2014.12.008

10.3390/ma6115398

10.1007/s001700300035

10.1115/1.2777164

10.1016/j.ijsolstr.2010.02.004

10.1016/j.compositesb.2009.04.015

10.1023/A:1020137923576

10.1016/S1359-8368(99)00053-0

10.1016/j.dental.2008.03.029

10.1016/S0278-6125(97)89095-4

10.1007/s10856-008-3478-2

10.1007/s00170-012-4481-9

10.1007/s001700170014

10.1007/s001700200113

10.1016/j.cirp.2008.03.010

10.1016/j.matchar.2015.07.007

10.1007/s00170-013-5449-0

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of Orthopaedic Research

Tập 34 Số 3

369-385

Thông tin tác giả