增材制造个性化骨增量钛网的工程实现

doi:10.12337/zgkqzzxzz.2021.12.004

中国口腔种植学杂志 ›› 2021, Vol. 26 ›› Issue (6): 354-361.DOI: 10.12337/zgkqzzxzz.2021.12.004

增材制造个性化骨增量钛网的工程实现

张立强¹, 刘洋¹, 姜昕², 王志会², 许淑泽², 刘倩³

¹迪迈仕（北京）科技有限责任公司 101312;
²北京德普润新材料科技有限公司 102609;
³北京瑞城口腔医院 100032

收稿日期:2021-10-20 发布日期:2022-01-07
通讯作者: 张立强,Email: kevin.zhang@dprmat.com,电话：010-50927071;刘倩,Email: qianliu1210@163.com,电话：010-66212299
作者简介:张立强全国医疗器械质量管理和通用要求标准化技术委员会委员,北京口腔医学会口腔材料学专业委员会委员,国际标准组织ISO TC106工作组专家,英国科技期刊Journal of Engineering in Medicine评审专家。1996年9月至2003年4月在北京航空航天大学完成材料科学与工程专业本科和硕士学习,师从王华明院士;2003年4月至2008年12月在美国半导体公司KLA-Tencor,担任应用工程师;2013年1月至2016年12月在德国3D打印公司EOS上海公司担任中国区业务总监工作;2017年1月至2021年9月在北京德普润新材料科技有限公司担任创始人兼总经理。2006年12月“飞机钛合金次承力结构件激光快速成形工艺及应用”项目获国防科学技术一等奖。刘倩中华口腔医学会口腔种植专业委员会委员兼学术秘书,北京口腔医学会口腔种植专业委员会委员,北京口腔医学会牙及牙槽外科专业委员会委员。2001年9月至2008年7月在山东大学口腔医学院完成口腔医学及牙周病学专业本科和硕士学习。2009年至今担任北京瑞城口腔医院医生,参与“十三五”国家重点研发计划：低模量高强度亲水牙种植体系统研发（2016YFC1102600）。

Engineering realization of customized titanium mesh for bone regeneration by additive manufacturing

Zhang Liqiang¹, Liu Yang¹, Jiang Xin², Wang Zhihui², Xu Shuze², Liu Qian³

¹Digital Mesh Beijing Technology Co., Ltd, Shunyi, Beijing 101312, China;
²Beijing DPR New Materials Technology Co., Ltd., Daxing, Beijing 102609, China;
³Beijing Citident Hospital of Stomatology, Beijing 100032, China

Received:2021-10-20 Published:2022-01-07
Contact: Zhang Liqiang, Email: kevin.zhang@dprmat.com, Tel: 0086-10-50927071; Liu Qian, Email: qianliu1210@163.com, Tel: 0086-10-66212299

摘要/Abstract

摘要： 目的阐述个性化骨增量钛网的增材制造研发和生产工艺流程,确保质量可靠且一致性的钛网成品进入临床手术。方法采用有限元分析的方法优化个性化骨增量钛网的设计,使用医用纯钛金属材料增材制造个性化骨增量钛网及随炉试样,对试样做理化性能测试来评估个性化骨增量钛网的性能。结果在水平、垂直和45° 方向增材制造试样的屈服强度平均值分别为372.5 MPa、414.8 MPa和400.3 MPa,断裂延伸率平均值分别为28.2%、24.0%和28.7%;试样的组织致密度平均值为99.89%;表面粗糙度（Ra）为8 μm（水平向）和13 μm（垂直向）。结论个性化骨增量钛网经过设计和仿真、增材制造和后处理后可以获得满足临床应用要求的性能,其临床上的长期有效性有待钛网植入后进一步的随访观察。

关键词: 个性化骨增量钛网, 引导骨再生, 增材制造, 3D打印

Abstract: Objective Explain R&D and production workflow for customized titanium mesh by additive manufacturing, to ensure high quality and consistency before titanium mesh comes to clinical surgery. Methods Design of customized titanium mesh is optimized by finite element analysis. Titanium mesh and test coupons are additively manufactured using medical-level pure titanium powder. The test results of test coupons are used to evaluate the mechanical performance of titanium mesh. Results Yield strength of test coupons printed horizontally, vertically, and 45 degrees are 372.5 MPa, 414.8 MPa, and 400.3 MPa; Elongation rates are 28.2%, 24.0%, and 28.7%; Average relative density is 99.89%; Surface roughness is Ra 8 μm (horizontal) and 13 μm (vertical). Conclusion Customized titanium mesh has acceptable performance for clinical surgery by optimized workflow: CAD, CAE, additive manufacturing, and post-processing. A long-term study on clinical effectiveness is required after customized titanium mesh is successfully implanted.

Key words: Customized titanium mesh, Guided bone regeneration, Additive manufacturing, 3D printing

张立强,刘洋,姜昕,等. 增材制造个性化骨增量钛网的工程实现[J]. 中国口腔种植学杂志, 2021, 26(6): 354-361. DOI: 10.12337/zgkqzzxzz.2021.12.004

Zhang Liqiang, Liu Yang, Jiang Xin, Wang Zhihui, Xu Shuze, Liu Qian. Engineering realization of customized titanium mesh for bone regeneration by additive manufacturing[J].Chinese Journal of Oral Implantology, 2021, 26(6): 354-361.DOI: 10.12337/zgkqzzxzz.2021.12.004.

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增材制造个性化骨增量钛网的工程实现

Engineering realization of customized titanium mesh for bone regeneration by additive manufacturing

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