聚醚醚酮3D打印成形工艺的仿真和实验研究

史长春 胡 镔 陈定方 陈 蓉 单 斌

1.华中科技大学材料科学与工程学院，武汉，430074

2.武汉理工大学智能制造与控制研究所，武汉，430063

3.华中科技大学无锡研究院，无锡，214174

0 引言

生物制造工程是生命科学与制造科学相结合的新兴学科［1］，其中骨缺损修复一直是当今医学基础研究与临床治疗的重点［2］。与金属、陶瓷等骨修复材料相比，聚醚醚酮（polyethoretheretherketone，PEEK）因具有突出的生物兼容性、X射线可透射性、与人体骨骼相近的弹性模量等优点［3］，在医学临床上被认为是最具应用前景的人工骨材料之一［4-5］。人工骨的传统制造方法包括自然体烧结法、添加造孔剂法、气体发泡法、热致相分离法、溶解消铸型法和微粒过滤法等［6］。但上述各种制造方法均存在局限性，如气体发泡法和热致相分离法难以制造200μm以下的均匀孔隙结构，且制造过程需经过高温、高压环境或需使用有机溶剂（会对生物体的细胞活性造成损害）。

为了克服由制造工艺引起的人工骨缺陷，提高人工骨制造工艺的可移植性和可控性，研究人员在近些年开始尝试采用增材制造技术加工医用聚醚醚酮（PEEK）零件。增材制造技术（additive manufacturing，AM）又称3D打印技术，是一种通过三维CAD建模软件设计模型并采用材料“层层累加”的方式制造实体零件的技术［7］。相比于传统加工方法，增材制造技术可以更加快速、高效地实现复杂结构零件的制造，缩短产品研发周期和降低成本，因而在航空、制造业、医疗等行业得到了广泛的应用［8-9］。相较于增材制造技……