竞升医疗技术服务有限公司总经理彭京平

金属增材制造技术俗称“金属3D打印”，德国Concept Laser公司的LaserCUSING金属激光3D打印设备，是基于三维.stl数据，组件由一层层（20~70μm）诸如不锈钢或者热作钢、铝、钛、钴铬或者镍基合金等的粉状标准材料构造成形。粉末局部被激光束完全熔化，从而在固化后得到密度达百分之99.5到100的微观结构。

这一工艺无需工具、逐层构造，对组件的形状设计几乎没有限制，因而可以使用金属材料制造出极其复杂的几何形状和结构。因其制做出来的金属件性能致密度好，机械性能优异，因为对于传统制造业具有革命性的意义。它具有如下优势：

生产时间短：直接、单级的、无需工具的制造过程；无需昂贵的操作规程，无需数控编程；快速成型，直接数字化制造。

产品设计，创作自由：几乎任意复杂的几何形状、凹槽、内部结构、腔体和精巧结构机器加工、成形；铸造无法实现的几何形状。

轻质结构/仿生学：凹陷和框架结构；拓扑优化的组件结构的直接实现；无生产性损害的仿生结构；多孔和支架结构。

早在1998年，Concept Laser公司就向欧洲市场提供高性能激光金属增材制造设备，最早用于高端模具及工具制造。例如，随形冷却或淬火装置可以减少周期时间并提高组件的性能。随后在汽车，航空有着广泛的应用。例如，德国BMW公司应用LaserCUSING设备进行汽车引擎制造，用作前期设计的碰撞试验。在航空航天业，行业制造商们纷纷通过各种途径的合作，积极努力开发与应用这苦命性技术，以加速新型航空航天器的研发，结构的轻量化处理等，国外著名企业罗·罗、GE、普惠、MTU、波音、EADS、空客等在航空航天武器装备上已利用此技术开发商业化的金属零部件。在2013年底，Concept Laser公司向市场推出目前世界上最大的金属激光增材制造设备X line 1000R，成型空间达630mm×400mm×500mm(X、Y、Z)。3年前推出市面上最小的金属激光3D打印设备Mlab cusing（成型空间：90mm×90mm×80mm），也使得金属增材制造技术应用门槛降低，加速其开发应用。LaserCUSING@设备系列，可谓是目前金属增材制造中精度最高的生产设备之一。

与此同时，金属增材制造也为生物医学工程提供了多种多样的解决方案。生产定制的内部和外部结构极其复杂的植入物和假体成为现实。计算机断层扫描数据可作为设计的基础。总的来说，新的植入物和其他骨替代结构是可以使用金属激光3D打印技术制造的。加法制造的产品不需要遵循传统工艺批量生产所有的形态和生产限制。至于形态和结构，它们完全可以适应病人的需要。

如今，金属激光加法制造在医疗技术领域的应用已经不限于打样和原型制作了。使用生物相容性材料如钛、钴铬合金和不锈钢制造的医疗植入物、仪器和工具已经可以实现大批量生产。除人造膝关节和髋关节、肩关节和脊柱融合器之外，激光3D打印技术还可以为患者量身定做颅骨和其他骨板、牙科植入物或者骨替代结构。

在口腔领域，应用金属激光3D打印进行修复假牙生产，可能是目前与我们生活最相关的应用。竞升医疗技术服务有限公司也是将此应用最先引进到中国，目前在国内已有多家义齿加工所在使用激光增材制造技术生产烤瓷牙。在口腔活动修复，通过传统的铸造工艺制造钛支架一直存在技术软肋，应用激光3D打印进行钛支架的制作生产，不仅大大简化生产程序及减少废品率，应用先进的数字化技术，还可使产品设计更加轻巧，提高了患者舒适度，也大大减少医生修复失败的几率。竞升医疗是目前向国内业介提供此生产工艺的唯一提供商。

在口腔颌面修复与重建，牙种植与个性化基台，正畸也正在得到应用。

在骨科领域，在创伤修复，脊柱椎间融合，关节修复与替换和个性化定制方面，金属增材制造正成未来医疗器械创新技术的导航。

以个性化定制修复为例，传统手术的骨科修复产品和工具都是标准规格，手术时间长，给医生带来很大的压力，给患者造成过度的伤害，恢复时间较长。应用增材制技术，医院可以提前将患者需手术的植入物数据传入电脑，通过仿生学原理和软件设计出带有可供骨头长入的像海绵一样骨小梁结构的孔隙，可以将周边的骨头吸引进来，使真骨与假骨之间结成牢固的一体，通过3D打印机，选择生物相容性好的钛合金，完全1:1打印出符合患者合适的替换钛合金植入物，填充到需要修复的缺损部位里面，上下用螺钉固定。这样医生的手术时间大量减少，也不会伤害好的骨组织，术后患者恢复的也快，后遗症相对减少。

2014年6月，国外最大的骨科企业利用LaserCUSING金属激光3D打印技术制造的髋臼杯及骨科植入系列产品在美国上市。国内已有两家骨科企业也正在应用金属增材制造技术进行骨科植入物的研发。

金属增材制造相对于传统医疗器械制造业而言具有革命性，针对我国医疗器械现状，在骨科领域植入产品的先进性与国外有着近10年的差距，牙科种植领域差距更大，应用好3D打印技术，可减小或消除医疗器械生产工艺壁垒，同时在新一代先进医疗器械的设计时提供更便利手段。 顺势应用金属3D打印技术，可使我国的医疗器械产业水平的某些方面在同一起跑线上发展。

金属增材制造前景光明，但目前的也存在不少瓶颈，例如：

（1）材料选择性少，价格高，目前全部依靠进口，国内还没有配套的金属粉末材料。

（2）制造精度上最好为30μm，在需要更高精度时需要传统切削加工。

（3）材料的标准还末形成统一标准。

（4）专业设计软件的缺乏选择性。

（5）国家相关行业的行业标准制定相对滞后。

当今医疗器械的生产需要创新的技术，高质量的产品，高可靠性，高精密度/精确度。竞升医疗作为欧美生产商在中国医疗器械生产行业的代理，秉承欧美前沿技术,服务中国市场,力争为中国用户带来先进的生产设施和创新技术理念。自2008年，竞升医疗技术服务有限公司就不断的参加国内外的一些展会和学术论坛，于2009年与德国Concept Laser公司开始合作，将LaserCUSING@系列金属激光增材制造设备与技术引进中国，对于金属增材制造在医疗器械行业的应用，积累了一定的经验。竞升医疗同时与上海交通大学合作，协助一些企业一起探索金属3D打印在医疗器械的研发与应用。竞升医疗欢迎行业专家学者和企业与我们联系，共同挖掘金属增材制造在医疗等领域更多的应用。