与传统“减材”制造过程截然相反，增材制造以三维数字模型为基础，将材料通过分层制造、逐层叠加的方式制造三维实体，增材制造（3D打印）作为一项使能技术，能够以功能和性能的产品设计为驱动，突破常规制造工艺限制。近年来在骨科植入医疗器械领域发展迅速。3D打印技术带来了诸多好处，由于其能够根据患者需求个性化地定制植入物形状，并且精确控制植入物的复杂微观结构，从而实现植入物外形和力学性能与人体自身骨的双重适配。只要这项技术可以得到充分应用，骨植入物行业将会彻底改变。医疗器械展览会Medtec China 2023 16大特色展区，包括医用3D打印,骨科加工专区，及超精密激光加工、金属材料，部件和加工设备等研发设计领域，许多展商也将来到展会现场展示企业最新的产品及设计。
要想利用这项新的制造技术，不仅需要适配好合适的3D打印工艺，还需要进行广泛的材料试验，以验证新的工艺程序，表明新产品在功能上具备比较优势，甚至优于传统工艺制造的产品。PEEK(聚醚醚酮)和钛及钛合金作为目前骨科植入物的主要原材料，具有优越的生物相容性，与3D打印技术结合，成为各国科学家以及医疗器械厂家研发的热点。3D打印技术应用目前在医疗领域还处于动态监管中，对于有意进军这一领域的制造商来说，需要走完高度适应性材料测试程序，以开发出增材制造骨科植入物的全部潜力。
医疗器械展览会Medtec China 2023认识到，解剖结构的几何构造极其复杂，传统的机械加工能够产出的几何构造非常有限，而且制造植入物所需的设备在数量方面也受到严格限制。此外，机械加工可能需要耗费很长时间，尤其是在使用钛等较硬金属的情况下，而钛又常常用于制造骨科植入物，因其良好的机械性能和生物相容性。电脑数控机床(CNC)加工等传统制造工艺技术的进步，避免了操作人员的失误，并且对单台机器所能产出的几何构造进行扩展，但尚未能解决传统制造植入物的医疗缺陷。
铸造模具需要合适的工具和夹具，来将熔化的材料注入其中，这个过程可以产出更为复杂的几何构造，但由于工具和夹具需要投入大量资金，往往成本过高。出于这个原因，许多植入物只有离散的尺寸，这也是基于代表病人解剖几何结构平均分组的历史数据。这一尺寸模式不利于患者的预后，因为医生往往需要移除更多的骨，以确保顺利植入移植物。一项使用有限元分析(FEA)的研究，以及对传统和定制设计的3D打印植入物比较发现，若使用定制大小的植入物，骨移除量可以减少40%。
虽然骨科植入物使用寿命通常预计在30年以上，但尺寸较小的植入物可能由于日常磨损，从而导致意料之外的应力集中，减少植入物的整体寿命。修复手术需要移除和更换受损或破损的植入物，价格昂贵，相较于最初的手术风险也更大。一项关于髋关节置换的研究表明，只有80% 多一点的植入物能够持续使用超过25年，这一数字可能随着3D打印技术生产的植入物而增加。
医疗器械展览会Medtec China 2023同期：创新技术论坛和法规峰会2023技术论坛E：3D打印材料及技术在医疗器械领域中的应用，议题覆盖超高精密3D打印在医疗行业发展现状与发展趋势、3D打印医疗器械的技术创新和应用案例、高精度3D打印技术加速医疗器械企业的创新和研发、结构心血管病转化医学与其3DP技术的当代应用等，来自中国医学科学院阜外医院、上海交通大学、通快(中国)有限公司等大咖限时开讲，点击快速预登记。
3D打印技术的独有优势
作为医疗器械制造领域的新兴技术，从设计到临床应用，3D打印制备的植入物与传统减材制造产品存在很大的区别，涉及了患者的图像采集和处理、植入物的设计、力学评估、生产制造、手术植入等过程，这些步骤可能导致不可察觉的错误，进而影响产品的性能，对患者的安全产生风险。
而就骨植入物而言，存在的主要问题之一就是它是否能被患者身体所接受。3D打印技术可以在移植物内设计多孔结构，这是移植物生物医学融合的关键特征。
控制移植物孔隙能够减轻部件重量，帮助它更好地匹配患者的实际骨密度。研究表明，可以通过控制孔隙率来改变移植物的机械性能。比如，脊柱移植物弯曲、压缩的度应与邻近椎间盘相似，避免给患者造成过度压力，随后引发疼痛。通过调整孔隙，可以让植入物与其周围自然骨骼的机械刚度相匹配。由升华三维通过独创间接3D打印工艺已成功实现具有高强度、高度有序、孔分布及孔结构高度可控的生物陶瓷植入物制备。制件的抗压强度和孔径满足作为植入体的要求。
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