随着全球老龄化人丁的增长以及不测变乱导致骨损失的案例越来越多，，，全球骨修复市场需要正大幅增长[1]。为了改善患者生涯质量，，，外科手术中常选取人为植入物，，，以代替患者失效部位。临床上常用的金属植入资料通常蕴含钛合金、不锈钢以及钴铬合金等，，，重要作为人为关节、骨包办物等，，，代替患者受损或病变的硬质组织。

不锈钢是发展较早，，，资料成本较低的金属医用植入资料，，，曾占据了较大部门的医用金属植入物市场。但由于不锈钢的密度较大，，，患者异物感强，，，且 Fe 的耐蚀性较差，，，使用过程中磨损开释的 Ni、Cr 离子对细胞毒副作用大等成分，，，其在植入体市场上的利用规模在不休缩小。随着生物医用合金的更新发展，，，拥有更好生物相容性的钛及钛合金产品近年来被宽泛的利用于骨组织修复上[2]。

目前，，，绝大无数医用金属骨植入市场的产品仍选取模具铸造的出产加工方式。此类步骤对产品尺寸分辨度较小，，，无法满足分歧人种、性别、春秋及个别病例的个性化需要。同时，，，金属资料的弹性模量比骨大，，，其与骨结合使用可能会产生“应力屏蔽”景象，，，持久使用则会导致病患处出现骨质疏松，，，甚至引起植入体滑落，，，导致种植失败。因而，，，近年来，，，钻研者们试牟利用多孔资料降低植入体弹性模量，，，提高植入体成功率。传统的多孔资料制备步骤蕴含粉末冶金法[3,4]，，，浆料法[5,6]和纤维烧结法[7-9]等，，，但均因其技术特点，，，或多或少的影响资料力学机能或生物学机能，，，使其无法满足植入体的各项需要，，，导致多孔生物植入体发展较为缓慢。

随着 3D 打印设备技术的不休发展，，，利用 3D 打印技术制作医用多孔资料的优势越发显著。3D 打印技术占有极高的加工自由度，，，对于骨科资料的 3D 打印，，，其能够利用 CT、MRI 等医学影像，，，通过推算机重建患者失效骨模型，，，制作诞生物学机能与力学机能更与骨匹配的植入物产品[10,11]，，，更能够针对每位患者制订怪异的医治规划，，，实现为骨植入患者“量文体衣”的产品定制。3D 打印由于其层层加工的特点，，，能够方便的制作出各类孔型尺寸及拥有仿生学效应和生物相容性的多孔资料，，，提高植入物的骨结合能力[10]。因而，，，3D 打印在医用领域存在巨大的利用潜力。本文将重要介绍 3D 打印技术及其近年来在医用多孔钛合金钻研上的利用进展。

1、 医用钛合金的种类及其利用情况

钛及钛合金，，，是 20 世纪中期才逐步起头发展起来的一种金属资料。其占有密度低，，，比强度高，，，耐蚀机能好，，，生物相容性好等特点，，，被宽泛利用于航空航天、石油化工和医疗健康领域。对于钛在医疗植入上的利用，，，早在 1940 年，，，就有学者报道了钛植入物与小鼠股骨之间的惰性阐发[12]。1951 年，，，又有学者进一步证实了纯钛相比其他传统植入物资料，，，占有更好的的生物相容机能[13]。但由于其时钛合金出产成本高昂，，，不锈钢在植入体市场已较成熟等原因，，，钛合金在医学领域的利用发展一向较为缓慢[14]。

自 20 世纪 60 年代，，，纯钛起头作为人体植入物被利用于临床口腔钻研[15]。随着拥有越发优异使用机能的 Ti-6Al-4V 合金的开发，，，钛合金起头被宽泛利用于医用植入 物市 场。虽 然 Ti-6Al-4V 的 弹性模 量仅 为114 GPa 左右，，，较不锈钢、钴铬合金等其他生物资料低，，，但仍比人体皮质骨（15~25 GPa）[16]和松质骨（0.05~3 GPa）[17]逾越一个数量级。如此大的差距会导致所谓的“应力屏蔽”效应产生，，，持久将会导致植入体周围骨吸收，，，甚至导致植入体的滑落，，，降低骨植入的成功率。

同时，，，其成分中所蕴含的 Al、V 等元素，，，均拥有肯定的生物毒性，，，持久在人体内使用会引起植入体周围组织病变[18,19]，，，诱发脑病、血虚等症状[20]，，，并不适合持久在人体内使用。图 1[21]展示了元素生物相容性与极化电阻的关系。近年来，，，针对生物用钛合金，，，钻研学者萦绕无毒、低弹性模量等个性，，，开发了诸如含有Ti-Nb-Ta-Zr 的 Gum 合金、含有 Ti-Nb-Zr-Mo-Sn 的 TLM合金以及含有 Ti-Nb-Zr-Sn 的 Ti2448 合金等等，，，这些合金均选取了生物相容性较好的 Nb、Zr、Mo 等元素。

有尝试了局批注，，，此类钛合金的骨推进性、致敏性等生物学阐发均优于传统植入物所选取的 Ti-6Al-4V 与Ti-6Al-7Nb[22-25]。表 1 总结了近年颁发在各文件中的生物用钛合金的合金成分及其重要力学机能。

2 、多孔钛合金制备与 3D 打印技术

钛及钛合金由于其优良的生物相容性、耐蚀性和力学机能，，，被宽泛的利用于骨组织修复。固然钛合金的弹性模量比不锈钢或 Co-Cr 合金低，，，但传统加工步骤制作出产的致密钛合金资料仍占有较高的弹性模量。有钻研数据批注，，，多孔资料的开发可有效地降低弹性模量，，，且为骨长入提供物理空间[30]，，，加强骨固定。

对于骨植入多孔资料，，，有学者报道，，，其孔隙率应节制在 65%~80%之间[31,32]。对于孔隙率过大的植入体资料，，，孔隙率会显著降低资料的抗压强度与委顿机能，，，险些无法满足资料的正常使用需要；而低于这一值的多孔资料，，，由于致密度较高，，，影响骨组织长入资料内部，，，降低植入体与资料的结合强度。

为达到上述资料孔隙率的设计需要，，，传统的多孔钛合金资料制备步骤重要蕴含如：：粉末冶金法[3,4]，，，浆料法[5,6]和纤维烧结法[7-9]等。但此类步骤制作的多孔资料普遍孔径较小，，，孔隙散布不均匀，，，通孔率不高，，，或孔壁结构上存在大量微孔，，，限度了其在生物资料领域的进一步发展。近年来，，，随着“3D 打印”技术的提出，，，因其加工的特点，，，用 3D 打印来制作多孔资料的优势越发显著。表2 对比了几种常见多孔资料制备步骤的特点，，，图 2 则展示了几种常见多孔资料制备步骤制备的多孔资料[6,9,33]。

3D 打印这一概念最早由美国粹者于 20 世纪 80年代提出[34]。美国资料与试验协会 ASTM 将增材制作或 3D 打印界说为“利用三维数据，，，通过层层相叠加结合的一种制作工艺”，，，占有极高的加工自由度。但受限度于 3D 打印设备的发展，，，该技术在近十几年才在生物资料利用钻研制作方面有了较为迅猛的发展。

3D 打印设备，，，依照其供料方式、能量源等，，，能够分为近十品类别。对于蕴含医用零件、小型航空航天零件的增材制作，，，现阶段最为盛行的打印制备步骤蕴含激光选区溶解(selective laser melting, SLM)与电子束溶解(electron beam selective melting, EBSM)两种[35,36]。此类步骤可加工的零件尺寸通常小于 0.5 m，，，加工精度与成形质量较高。对于其中的 SLM 工艺，，，其是利用激光功率在 200~600 W 之间的激光束作为能量源，，，通过阵镜偏转，，，激光束选择性的将指定区域金属粉末逐层溶解凝固在一路，，，实现“三维打印”的指标。此步骤制作出的金属资料致密度很高，，，力学机能甚至可优于传统铸造步骤加工的零件[37]。EBSM 工艺的工作道理在加工方式上与 SLM 工艺较为类似，，，但在能量源上选取更高能的电子束来包办激光。其利用偏转线圈对射出的电子方向进行节制，，，选择性的照射到粉床理论，，，使电子束入射地位左近的粉末溶解并逐层凝固在一路。

其常见电子束功率从 2 kW 至数十 kW，，，较激光能量高好多。因而，，，EBSM 步骤对比 SLM 步骤，，，拥有加工速度快，，，但精度相对较低的特点。目前两者都是金属资料增材制作的最常见技术，，，其工作道理示意图见图 3。表 3 中则总结了两种工艺参数等对比数据。

3、 3D 打印多孔钛合金近况

3.1 3D 打印医用钛合金植入体

纵观国内外植入体市场，，，传统的出产厂商重要蕴含 Stryker，，，Zimmer-Biomet，，，爱康医疗，，，威高骨科等。

其过往产品设计思路，，，往往凭据统计大数据，，，设计出产一系列特定尺寸的植入体产品。对于个别差距较显著或骨缺损较为特殊的部位，，，此类固定设计根基无法满足各人种、性别、春秋阶段的多样化需要。对于骨损失部位较大或较特殊的患者，，，传统的医治规划常蕴含要求患者面对“削足适履”的逆境，，，加大手术风险与患者疾苦。随着 3D 打印技术的发展，，，植入体的设计与出产部门的工程师们，，，能够凭据病患的 CT 与 MRI等医学影像，，，利用电脑软件，，，重建患者的骨 3D 模型。再通过 3D 打印加工步骤，，，轻松实现各类分歧规格的

植入体出产，，，执行对患者进行“量文体衣”的医治规划。面对全球人丁老龄化的近况以及人们对精准医疗的渴望与需要，，，3D 打印制作植入体的医治规划的优势不容小视。

近年来，，，随着 3D 打印设备价值不休降低，，，3D 打印在医疗行业的利用逐步扩大。很多钻研机构与传统医疗器械出产企业均已着力于 3D 打印医疗产品的研发与制作。利用 3D 打印制作了诸如牙冠、髋臼杯、椎间融合器等一系列植入物资料。2010 年，，，美国Exactech 公司的 3D 打印骨科植入体率先获得了美国食品药品治理局 FDA 的认证。我国的爱康医疗则于2015 年获得首张中国国度食品药品监督治理总局CFDA 宣告的 3D 打印植入物产品认证，，，打开了 3D 打印植入物市场贸易化利用的大门。FDA 与 2017 年 12月颁布了 3D 打印医疗器械技术指南，，，进一步规范了3D 打印医用植入体的出产与检测尺度，，，为医疗器械厂商 3D 打印产品急剧获得 FDA 认证摊平了路线。

图 4 展示了部门利用 3D 打印步骤设计钛合金植入资料改善患者手术规划的案例[38-41]。但由于 3D 打印制作加工过程不齐全等同于传统资料的加工步骤，，，其制作零件的组织状态、力学机能与生物学机能等，，，仍必要钻研者重新评估与考量。

3.2 3D 打印钛合金植入体可加工机能钻研

金属植入资料拥有力学强度要求高，，，外观状态复杂等特点。传统金属植入物常选取铸造步骤进行出产加工。由于 3D 打印特殊的加工步骤，，，要求 3D 打印资料拥有较高的能量吸收率与可焊性，，，资料的可加工性值得钻研。3D 打印产品的力学机能与理论质量，，，重要取决于打印功率与扫描战术的共同。对于早期的 3D打印加工，，，由于其机械的局限性，，，加工能量源输出功率不不变，，，加工功率与扫描速度的共同欠安等原因，，，导致加工出的产品粉末溶解不齐全，，，孔隙严重，，，致密度与力学强度均低于传统铸件。Abe 等人[42]曾在 2003年，，，利用 SLM 技术，，，选取均匀粉末粒径为 25 ?m 的纯钛粉，，，以钻研加工资料的致密度问题。然而，，，由于机械功率、扫描战术等问题，，，其得到了致密度仅约为92%的产品。

随着近些年 3D 打印设备的不休发展，，，Attar 等人[43]在 2014 年使用相近化学组成的原料和均匀粉末粒径更粗的纯钛粉(50 ?m)（表 4），，，钻研了分歧打印参数设置对打印致密性的影响。如图 5，，，其选取 3 种分歧打印参数，，，得到致密度别离为 96.3% (P=85 W, v=71 mm/s)、98.7% (P=135 W, v=112 mm/s) 与 99.5% (P=165 W, v=138 mm/s)的纯钛零件，，，其致密度可达到传统铸件水平。对于增材制作资料的力学机能，，，多篇文件指出，，，选取 SLM 及 EBSM 步骤制作钛及钛合金产品，，，其耐磨性[44]，，，显微硬度、抗压强度、抗拉强度[43,45] 等机能，，，均优于传统铸造资料。固然 Edwards 等人[46]也在其文件中提出，，，因 SLM 加工仓体温度近似于室温温度，，，温度梯度大，，，加工冷却速度较快，，，经 SLM 加工后 的资料内部残存应力来不及开释，，，导致其抗委顿强度略低于传统锻件。但 Mercelis 等人[47]在对 SLM 加工后的资料进行后续热处置后，，，可有效去除残存应力，，，进而改善其力学机能。因而利用 3D 打印技术改善现有医用钛合金植入物制作工艺，，，较为可行。

3.3 3D 打印钛合金植入体显微组织钻研

金属资料的显微组织对资料的力学机能影响较大。3D 打印过程中，，，由于资料的加热与冷却速度与传统加工步骤差距较大，，，导致 3D 打印金属资料显微组织与传统铸造、铸造后的显微组织有显著差距。例如，，，在利用 SLM 步骤打印钛合金零件的过程中，，，由于冷却温度梯度大，，，冷却速度较高，，，在钛合金的凝固过程中，，，钛合金的?相转变为?相的过程来不及进行，，，导致凝固组织中形成大量过饱和的针状马氏体?′[48,49]。且马氏体尺寸与冷却速度亲昵有关，，，当冷却速度越高时，，，马氏体的尺寸越细 [50]。因而，，，对比于其他传统加工步骤，，，3D 打印零件拥有抗拉机能较高，，，延展性较差的特点。相比于 SLM 加工工艺，，，由于 EBSM 工艺加工过程中，，，基板温度始终维持在较高温度，，，且真空环境下，，，零件冷却速度较慢，，，EBSM步骤加工出产的钛合金零件相比 SLM 步骤加工的钛合金零件，，，合金中的组织更为粗壮，，，抗拉机能较低，，，延展机能更好。

同时，，，沿建造方向成长的柱状晶也是 3D 打印钛合金及其他金属资料的一个显著特点。由于 3D 打印过程中，，，激光或电子束的能量较高，，，产生肯定厚度的热影响区，，，导致熔池深度超过粉末层厚度。此热影响区会导致之前已经凝固的零件理论重新溶解凝固，，，在零件建造方向上累加形成较为粗壮的柱状晶[51]，，，导致 3D打印零件各向异性显著。图 6 展示了 SLM 步骤打印Ti-6Al-4V 合金横纵截面的金相图。图中可显著观察到上述的针状马氏体相及沿建造方向成长的柱状晶。

在图 6 中，，，除了能够观察到较为显著的柱状晶外，，，还能够较为明显的观察到左右斜向交错的针状马氏体组织。通过度析其状态与形成机理，，，钻研者们发现，，，该针状马氏体组织的倾斜方向与部门热传导方向亲昵有关，，，即与激光束或电子束的扫描方向亲昵有关。当激光束或电子束自左向右扫描时，，，晶格倾斜方向为“///”；而当激光束或电子束自右向左扫描时，，，晶格倾斜方向为“\\\”[48]。

此类特殊的显微组织导致 3D 打印钛合金资料拥有显著的各向异性，，，且此各向异性与 3D 打印加工过程中制订的加工扫描战术亲昵有关。因而，，，凭据资料的种类及零件的用处，，，制订适当的 3D 打印加工战术，，，在 3D 打印加工零件的显微组织与原始力学机能方面显得尤为重要。

3.4 3D 打印多孔钛合金植入体力学机能钻研

“应力屏蔽”效应是生物资料学家在资料设计及加工过程中，，，常提到的一点问题。其是指生物植入体弹性模量(>100 GPa)与受体骨弹性模量(<20 GPa)的数值差距较大，，，导致植入体受力后变形水平与骨不一致，，，持久使用会引起植入体周围骨质疏松与骨消融，，，最终导致植入体滑落的景象。适当降低弹性模量的步骤是近年来生物资料钻研学者的工作重点之一。通常，，，降低弹性模量的步骤蕴含选取弹性模量较低的合金或利用多孔设计降低其零件强度。

由于 3D 打印的加工方式能够轻便的实现毫米级多孔资料的设计，，，且其加工状态并不受传统加工方式的限度，，，是近年来最好的生物多孔资料的设计加工步骤。表 5 展示了部门典型钛及钛合金增材制作步骤制得的多孔部件的原料加工方式和力学机能等有关数据。

由表 5 能够看出，，，固然多孔结构设计能够有效降低资料的弹性模量，，，但其抗压强度等也会随之大幅降低。Stamp 等人[31]曾提出，，，为达到骨组织长入等主张，，，植入资料孔隙率应大于 65%，，，弹性模量应低于 3 GPa，，，且抗压强度同时不能低于 50 MPa。参照表 5 中的有关文件能够发现，，，由于合金自身弹性模量与抗压强度的关系，，，选取纯钛或 Ti-6Al-4V 等传统增材制作合金根基无法同时满足上述要求。因而，，，为进一步提升生物资料的各项机能，，，新型高强度低模量的新 β-钛合金的开发就造成了当务之急。

由于 β-钛合金其晶格结构为 bcc，，，较 hcp 结构的α-钛合金或α+β 相的钛合金相比占有更低的弹性模量。Ozaki 等人[52]在 2004 年时选取传统铸造步骤制作出致密的新型 β-Ti 合金 Ti-35Nb-2.5Sn，，，并测试其弹性模量为 50.7 GPa，，，仅为 Ti-6Al-4V 的一半。Zhang等人 [53]与 Hernandez 等人 [54]则别离选取 SLM 与EBSM 步骤制作的致密 Ti-24Nb-4Zr-8Sn (Ti2448)合金，，，其弹性模量别离为 53 与 47 GPa，，，与其他传统制作步骤制作该合金的了局类似[28,55]，，，证了然用增材制作步骤制作纯 β 钛合金的可行性。通过增长孔隙率，，，

Liu 等人[56]利用 EBSM 3D 打印步骤进一步降低了Ti2448 合金资料零件的弹性模量。其尝试中，，，当孔隙率为 70%时，，，Ti2448 的弹性模量仅为 0.7 GPa，，，抗压强度为 35 MPa，，，为齐全解除应力屏蔽创制了理论基础。Liu 等人[57]在另一项的钻研中，，，选取 SLM 步骤实现了 85%孔隙率的 Ti2448 在维持弹性模量为 1 GPa的同时达到了 52 MPa 的抗压强度，，，根基达到了骨植入资料的梦想力学机能要求。

对于长功夫作为承力件的植入体零件，，，其委顿强度同样极度重要。Edwards 等人[46]钻研了 SLM 打印Ti-6Al-4V 合金块体资料的委顿机能。其发现，，，由于加工冷却速度过快，，，3D 打印零件晶体内形成大量马氏体，，，资料内的残存应力无法开释。同时，，，由于资料的位错往往沿马氏体晶界发展，，，加之 3D 打印资料内部可能会由于粉末溶解烧结不齐全，，，存有孔洞，，，直接加工后的理论质量不高，，，3D 打印的块体资料的委顿强度远低于锻件[46]。同时，，，由于 3D 打印晶粒成长方向与加工方向亲昵有关，，，委顿强度各向异性显著。因而 3D

打印后的零件必要进行适当的热处置以改善其力学机能。但对比其他多孔资料制备步骤制作出的零件，，，3D打印步骤出产出的零件的委顿强度依然较高。Li 等人[63]钻研了 3D 打印多孔 Ti-6Al-4V 的委顿强度。其利用 EBSM 步骤制作了孔隙率在 60%~85%之间的Ti-6Al-4V 资料。通过对比分歧结构的 Gibson-Ashby模型[64]的委顿指数因子，，，发现 3D 打印规定 Ti-6Al-4V多孔资料的委顿指数因子为随机多孔资料的两倍[63]。 注明 3D 打印是一种较为梦想的多孔资料加工步骤。

3.5 3D 打印钛合金生物相容性钻研

对于生物医用合金的开发与设计钻研，，，拥有优异的生物相容机能是其重要的设计理念之一。利用 3D打印的钛合金医用资料，，，由于加工方式，，，导致零件理论粗糙度、孔隙度等均与传统加工方式制作的零件有所差距。因而，，，3D 打印医用钛合金的生物相容性同样极度值得钻研。

对于传统的生物资料相容性的钻研，，，钻研者常着重于分析元素的细胞毒性、细胞繁衍分化水平等成分。但对于 3D 打印钛合金植入体而言，，，由于打印粉末原料多数选取现有合金成分，，，合金自身的生物学阐发已经较了然。利用 3D 打印工艺制作的多孔资料与传统步骤加工的合金相比，，，并不会对细胞分化、免疫反映等产生新的不利影响[10]。现有 3D 打印资料的生物相容性钻研多集中于 3D 打印加工步骤所带来的诸如粉末颗粒残留、理论粗糙度变动、孔尺寸巨细等成分对生物学阐发的影响上。

对于传统植入体，，，磨损产生的 5~10 ?m 尺寸的碎屑会引起人体免疫系统过敏反映，，，已经成为生物资料的业界共识[65,66]，，，此类碎屑经过复杂免疫反映过程后，，，会激活破骨细胞，，，导致骨消溶景象的产生[67]。由于 3D 打印工艺加工的多孔资料孔隙距离较小以及粉末溶解不齐全导致粉末粘连等成分，，，3D 打印资料孔隙内的藐小粉末很难算帐齐全。Li 等人[68] 的钻研证实，，，3D 打印后残留的藐小粉末颗粒同样会引起类似的免疫系统反映，，，且随着粉末反复利用次数的增长，，，粉末粘结景象会加剧，，，致敏景象会越发严重[68]。因而，，，如 何正确处置打印加工后的样品是将来 3D 打印医用植入体必要考量的问题。 细胞黏附率是钻研植入物早期生物相容性的一个重要指标。由于 3D 打印的特殊工艺，，，导致 3D 打印产品理论较为粗糙，，，为细胞早期高攀创制了梦想前提。

同时，，，适当的热处置工艺能够进一步提高 3D 打印资料的理论粗糙度，，，进而提升骨细胞的黏附与骨结合。Li 等人[11]通过固溶+水冷的热处置工艺，，，增长了 3D打印 Ti-6Al-4V 的理论粗糙度。相比于未经处置的 3D打印零件，，，其早期细胞黏附率可提升约 50%，，，且后期骨长入率与骨结合强度均高于未经过处置的零件。

3D 打印多孔零件的孔型与孔径尺寸的设计也是3D 打印工艺设计过程中必要思考的问题。由于 3D 打印拥有极高的设计加工空间，，，3D 打印医用钛合金的孔型与巨细设计极度丰硕。对于孔状态的设计，，，虽有部门报道涉及孔状态对细胞黏附于增值的影响，，，但对于何种孔型对细胞更有推进效应，，，目前并无明确定论[69,70]。对于孔径尺寸的设计，，，由于该变量与资料的力学机能与骨细胞成长等成分亲昵有关，，，钻研的关注度较多。Warnke 等人 [10]就曾利用 SLM 步骤制备Ti-6Al-4V 合金 0.45~1.2 mm 孔径尺寸的多孔资料，，，在体外造就人成骨细胞，，，以钻研分歧孔径尺寸对骨结合机能的影响。其钻研发现，，，倒で啥大于 0.7 mm 时，，，成骨细胞数量逐步削减，，，骨组织无法长满全数孔洞；孔尺寸为 0.5~0.6 mm 时，，，成骨细胞成长最为繁盛，，，可填满整个孔隙。Taniguchi 等人[71]则将 SLM 打印纯钛多孔资料植入兔子体内，，，并钻研其在活体中的生物相容性与力学阐发。其同样发现，，，0.6 mm 巨细孔洞与其他孔径巨细的孔洞(0.3 与 0.9 mm)相比，，，骨组织长入与结合能力更好。

4 、3D 打印医用钛合金问题与发展建议

随着 3D 打印技术的不休进取与发展，，，3D 打印医用钛合金产品逐步被医患所认知与接受。其技术优势对医疗领域的革命创新是不言而喻的。然而，，，3D 打印医用钛合金领域仍存在很多问题有待美满。例如，，，3D 打印用粉末成本较高。目前，，，我国 3D打印用粉末的出产以旋转电极法和气雾化法为主，，，该类步骤的细粉收得率不高，，，可用于 3D 打印的球形粉末出粉率根基低于 30%。同时，，，国内高端制粉设备仍以国外进口为主，，，粉末产品批次不变性较差，，，导致制粉成本高昂，，，粉末售价为其原资料的 10 倍以上。

3D 打印用的钛合金粉末种类极度有限。受制于粉末出产技术与粉末出产成本的限度，，，市面上的钛合金3D 打印用粉末仍以纯钛或 Ti-6Al-4V 粉末为主。只管近 20 年，，，列国钻研者针对医用钛合金的需要研发了数款拥有优良生物相容性的钛合金产品，，，但新型钛合金在 3D 打印上的钻研与利用仍极度有限。

3D 打印产品的机能不变性有待提高。受限于粉末批次不变性与设备工艺的限度，，，3D 打印所得产品的不变性同样欠安。由于各厂商出产粉末的物理机能与化学机能均有所差距，，，导致打印工作前常必要凭据粉末机能调整摸索加工工艺参数。打印过程中无法对加工过程进行实时监控与评价，，，难以实时发现问题，，，对 3D打印工程师的技术水平与经验要求较高。

3D 打印零件组织缺点难以预防。由于 3D 打印钛合金的过程中，，，打印零件冷却速度较快，，，难以预防的出现马氏体组织。且加工过程中不均匀温度场引起的残存应力难以开释，，，严重时可能造成零件变形。加工方式导致 3D 打印资料各项异性显著。因而 3D 打印零件的加工过程节制及零件的后续处置值得深刻钻研。

对于 3D 打印植入物产品没有美满的评价系统。只管自 2010 年 FDA 宣告了首张 3D 打印骨科植入产品的许可证起，，，FDA 已经核准了上百种 3D 打印的医疗器械产品，，，但其中金属植入物产品及种类仍有限，，，且绝大无数为脊柱椎体、椎间融合器与髋臼杯等统一设计的产品。对于针对患者定制的个性化产品，，，由于FDA 与 CFDA 对于 3D 打印产品并无单独的评价系统，，，导致此类产品很难获得市场准入认证，，，仅能停顿在临床试验阶段，，，无法阐扬 3D 打印医疗器械的最大优势。

综上所述，，，对于推进 3D 打印医用钛合金在医疗领域的进一步发展，，，以下工作有待进一步推动：：

1) 改进金属球形粉末制备步骤，，，成立 3D 打印金属粉末原料的尺度与规范，，，提高 3D 打印用粉末细粉收得率与批次不变性。

2) 增长 3D 打印粉末的多样化，，，尽快引入新型医用钛合金在 3D 打印上的利用与钻研。通过与资料基因组钻研打算的结合，，，突破现有资料瓶颈，，，开发更适合 3D 打印工艺的新资料。

3) 成立设备-资料-工艺的协同发展机制，，，制订针对资料与设备相结合的 3D 打印加工工艺，，，以出产出机能更优异、批次不变性更强的 3D 打印产品。

4) 加大 3D 打印资料及步骤在医疗利用准入许可上的推动力度，，，针对 3D 打印加工步骤，，，设立有关国度和行业尺度与评价系统，，，降低 3D 打印技术的推广利用门槛，，，使这项技术造福于民。

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