高分子量聚乳酸用于SLS快速成型的研究
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傅 亚 等： 高分子量聚乳酸用于Ｓ Ｓ Ｌ 快速成型 窒
高 分 子 量 聚 乳 酸 用 于 Ｓ Ｓ快 速 成 型 的研 究 Ｌ
傅 亚 程 超 ， 兵 兵 胡 承 波 付 春 华 王远 亮 一， 张 ， ， ，
（ ． 庆大 学 生物 工程 学 院 ， 物材 料与仿 生 工程 研究 中心 ， 庆 ４ ０ ３ ； １重 生 重 ０ ０ ０ ２ 重 庆科 技学 院 生物 系 ， ． 重庆 ４ １ ３ ； ． ｇ ￣ Ｔ 学 院 ， 南 南 阳 ４ ３ ０ ） ０ ３ １３ 南 ｔ ！ － 河 ７ ０ ４
摘 要 ： 通 过 选 区激 光 烧 结技 术 （ｅｅｔ ｅｌｓ ｒ ｉ— ｓｌｃｉ ｅ ｎ ｖ ａ ｓ
ｔｒ ｇ Ｓ Ｓ ， 高 分 子 量 聚 （ Ｌ 乳 酸 ） Ｐ Ｌ 快 ｅｉ ， Ｌ ） 对 ｎ Ｄ， 厂 （ ＤＬ Ａ）
速 成 型 加 工 ， 究 该 技 术 制 造 ＰＤＬ 研 ＬＡ 组 织 工 程 支 架
速度 １０ ｍｍ／ 。按 照该 参 数加 工测 试 件及 人 耳 状 支 ２０ ｓ 架 ， 过 Ｇ Ｃ 十八 角激光 光散 射联 用技 术 分析 材料 分 通 Ｐ一 子量 的 变化 ， 力学测 试仪 分析 成 型材料 的力 学性 能 ， 扫
描 电镜 分 析 支架材 料的微 观 结构 。结果 显 示 高分 子量 的 Ｐ Ｌ Ａ 可用 于 Ｓ Ｓ加 工成 型 ， 工过 程 中高 温会 Ｄ Ｌ Ｌ 加
聚 （ Ｌ乳 酸 ） Ｄ， 一 为本 室合 成 ， 均 分子 量 ８ ０ ０ 脆 重 ００ ，
化 温度 ０ ， 璃 化 温 度 ５ ℃ ， 点 １ ０ 】 ℃ 玻 Ｏ 熔 ０ ℃［ 。ＡＦ － Ｓ ４ ０激光 快 速成 型机 为北 京 隆 源 自动成 型 系 统 有 限公 ５ 司生产 ， 本性 能 参 数 ： Ｏ 基 Ｃ 激 光 器 ， 长 １ ． 最 波 ０ ６ ｍ， 大 功率 ５ ｗ ， 层 厚 度 ０ ０ －． ｍｍ， 平 面 光 斑 ＜ Ｏ 分 ． ８０ ３ 焦
性 和 生 物 可 降 解 性 ， 为 组 织 工 程 支 架 材 料 受 到 限 作 制 引。 因此 ， 技术 要在 组 织工程 支 架制 造领 域 发挥 该 更 大 的作 用 ， 一个 亟待 解决 的 问题是 寻 找合 适 的 材料 ， 该材料 要 具备 可加 工性 和 必备 的生 物学 特性 。 聚乳 酸是 一 种 优 良的 热 塑 性 高 分 子 材 料 ， 性 ］脆 温度 在 ０ ℃附近 适合 粉末 加工 ， 点 范 围在 ２ ０ 以内 熔 ０℃ 符合 Ｓ Ｓ制 造对 材 料熔 点 的要求 。另 外 ， Ｌ 聚乳 酸 具有 良好 的生 物相 容 性 ， 高分 子 量 的 聚 乳 酸 还具 有 非 常好 的力 学 强 度 ， 作 为 体 内 植 入 材 料 已 得 到 临 床 应 其 用［ ，］ 因此聚 乳 酸 有 利 于 Ｓ Ｓ技 术 仿 生 制 造 组 织 １１ 。 ０１ Ｌ
工程 支架 。
的 可行 性 。 重 均 分 子 量 ８ ０ ０ 最 大 粒 径 １ ０ ｍ 的 ００ ， ２￣ Ｐ Ｌ 粉 末 ， 用 Ｓ Ｓ技 术 快 速 成 型 ， 化 得 到 最 佳 ＤＬ Ａ 采 Ｌ 优
控制 参数 ， 即预 热 温度 为 ４ ℃、 光功 率 为 １ Ｗ 、 描 Ｏ 激 ２ 扫
０４ ． ｍｍ， 制软件 ＡＦ ｎｖ ． 。 控 Ｓ Ｗｉ ２ １ ２ ２ Ｓ Ｓ加工 参数 的优 化 ． Ｌ
１ 引 言
快 速 成 型 技 术 （ａ ｉ ｒｔｔｐｎ ， Ｐ 是 近 年 发 ｒｐｄ ｐｏ ｏｙ ｉｇ Ｒ ） 展起 来 的一 门全新 制造 技术 ， 采用 材料 累加 法原 理 ， 它 根据 Ｃ ＡＤ数 据分 层 制 造 直 接 形 成 三维 实 体 。 目前 该 技术 与生 物 医学 结 合 ， 现 了 ＲＰ在生 物 医 学 工 程 领 出 域 的崭新 应用 ， 方 面 可 以制 造 手术 模 型ｎ ］ 另 一 方 一 ， 面为 组织 工程 支架 材料 的加 工制 造开 辟 出一 条 新 的道
引起 分 子 量 部 分 降 低 ， 种 变 化 主 要 是 激 光 接 触 面 分 这
子 量降低 所致 ， 结 作 用 不 会 改 变材 料 的主 要 化 学基 烧 团， 力学测 试显 示 烧 结 成 型 的 材料 能保 留加 工前 聚 合
本研究 将 着重 考察 Ｐ Ｌ 用 于 Ｓ Ｓ制造 的可行 ＤＬ Ａ Ｌ 性 ， 得 一些初 步 的技术 参 数 ， 对 加工 成 型 的材 料进 获 并 行 分 子量 、 化学 成 份 、 学性 能 和微 观结 构 的分析１ ０ 目筛 滤 获 最 大 粒 径 ＤＬ Ａ ０ １ ０ ｍ 的粉 末 。采 用不 同 的加工 参数 将 Ｐ Ｌ 粉 末 ２＞ ＤＬ Ａ 材料 烧 结成 直径 １ ｍｍ， ０ 厚度 ０ ６ ． ｍｍ（ 烧结 三层 ） 圆 的 饼状 用 于分 析 。通 过 成 型 材 料 的稳 定 性 、 料碳 化程 材 度 、 品尺 寸 偏 差 确 定 基 本 加 工 参 数 ： 料 预热 温 度 样 材 （ 、 光功 率 （ 、 Ｔ） 激 Ｐ） 扫描 速度 （ ） 。其余 参 数采 用软 ｓ等 件缺 省值 ， 即光 斑 直 径 ０ ３ ． ｍｍ， 粉 厚 度 ０ ２ 铺 ． ｍｍ。然 后 采 用优 化后 的参 数 ， 据 Ｃ 根 ＡＤ模 型数 据加 工成 柱形 力 学 测试 件 （ 径 ｌ ｍｍ， １ ｒｍ） 直 Ｏ 高 ０ ａ 和人耳 状支 架 。
物 ２ ％的压 缩模 量 ， Ｏ 扫描 电镜观 察 成型 材料 具 有 多孔
结构 ， 示 Ｐ 显 ＤＬＬＡ 用 于 Ｓ ＬＳ加 工 组 织 工 程 支 架 的 潜
能。
２ 材 料 与 方 法
２ １ 材 料 ．
关键词 ： 聚乳 酸 ； 速成 型 制造 ； 区激 光烧 结 技 术 ； 快 选 仿 生 制造 中图分 类号 ： ＴＱ３ ７ １ 文 献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：Ｏ ｌ９ ３ （Ｏ Ｏ Ｏ 一６ ７０ ｌ Ｏ －７ １ ２ ｌ ） ９ｌ ６ －４
高 分 子 量 聚 乳 酸 用 于 Ｓ Ｓ快 速 成 型 的研 究 Ｌ
傅 亚 程 超 ， 兵 兵 胡 承 波 付 春 华 王远 亮 一， 张 ， ， ，
（ ． 庆大 学 生物 工程 学 院 ， 物材 料与仿 生 工程 研究 中心 ， 庆 ４ ０ ３ ； １重 生 重 ０ ０ ０ ２ 重 庆科 技学 院 生物 系 ， ． 重庆 ４ １ ３ ； ． ｇ ￣ Ｔ 学 院 ， 南 南 阳 ４ ３ ０ ） ０ ３ １３ 南 ｔ ！ － 河 ７ ０ ４
摘 要 ： 通 过 选 区激 光 烧 结技 术 （ｅｅｔ ｅｌｓ ｒ ｉ— ｓｌｃｉ ｅ ｎ ｖ ａ ｓ
ｔｒ ｇ Ｓ Ｓ ， 高 分 子 量 聚 （ Ｌ 乳 酸 ） Ｐ Ｌ 快 ｅｉ ， Ｌ ） 对 ｎ Ｄ， 厂 （ ＤＬ Ａ）
速 成 型 加 工 ， 究 该 技 术 制 造 ＰＤＬ 研 ＬＡ 组 织 工 程 支 架
速度 １０ ｍｍ／ 。按 照该 参 数加 工测 试 件及 人 耳 状 支 ２０ ｓ 架 ， 过 Ｇ Ｃ 十八 角激光 光散 射联 用技 术 分析 材料 分 通 Ｐ一 子量 的 变化 ， 力学测 试仪 分析 成 型材料 的力 学性 能 ， 扫
描 电镜 分 析 支架材 料的微 观 结构 。结果 显 示 高分 子量 的 Ｐ Ｌ Ａ 可用 于 Ｓ Ｓ加 工成 型 ， 工过 程 中高 温会 Ｄ Ｌ Ｌ 加
聚 （ Ｌ乳 酸 ） Ｄ， 一 为本 室合 成 ， 均 分子 量 ８ ０ ０ 脆 重 ００ ，
化 温度 ０ ， 璃 化 温 度 ５ ℃ ， 点 １ ０ 】 ℃ 玻 Ｏ 熔 ０ ℃［ 。ＡＦ － Ｓ ４ ０激光 快 速成 型机 为北 京 隆 源 自动成 型 系 统 有 限公 ５ 司生产 ， 本性 能 参 数 ： Ｏ 基 Ｃ 激 光 器 ， 长 １ ． 最 波 ０ ６ ｍ， 大 功率 ５ ｗ ， 层 厚 度 ０ ０ －． ｍｍ， 平 面 光 斑 ＜ Ｏ 分 ． ８０ ３ 焦
性 和 生 物 可 降 解 性 ， 为 组 织 工 程 支 架 材 料 受 到 限 作 制 引。 因此 ， 技术 要在 组 织工程 支 架制 造领 域 发挥 该 更 大 的作 用 ， 一个 亟待 解决 的 问题是 寻 找合 适 的 材料 ， 该材料 要 具备 可加 工性 和 必备 的生 物学 特性 。 聚乳 酸是 一 种 优 良的 热 塑 性 高 分 子 材 料 ， 性 ］脆 温度 在 ０ ℃附近 适合 粉末 加工 ， 点 范 围在 ２ ０ 以内 熔 ０℃ 符合 Ｓ Ｓ制 造对 材 料熔 点 的要求 。另 外 ， Ｌ 聚乳 酸 具有 良好 的生 物相 容 性 ， 高分 子 量 的 聚 乳 酸 还具 有 非 常好 的力 学 强 度 ， 作 为 体 内 植 入 材 料 已 得 到 临 床 应 其 用［ ，］ 因此聚 乳 酸 有 利 于 Ｓ Ｓ技 术 仿 生 制 造 组 织 １１ 。 ０１ Ｌ
工程 支架 。
的 可行 性 。 重 均 分 子 量 ８ ０ ０ 最 大 粒 径 １ ０ ｍ 的 ００ ， ２￣ Ｐ Ｌ 粉 末 ， 用 Ｓ Ｓ技 术 快 速 成 型 ， 化 得 到 最 佳 ＤＬ Ａ 采 Ｌ 优
控制 参数 ， 即预 热 温度 为 ４ ℃、 光功 率 为 １ Ｗ 、 描 Ｏ 激 ２ 扫
０４ ． ｍｍ， 制软件 ＡＦ ｎｖ ． 。 控 Ｓ Ｗｉ ２ １ ２ ２ Ｓ Ｓ加工 参数 的优 化 ． Ｌ
１ 引 言
快 速 成 型 技 术 （ａ ｉ ｒｔｔｐｎ ， Ｐ 是 近 年 发 ｒｐｄ ｐｏ ｏｙ ｉｇ Ｒ ） 展起 来 的一 门全新 制造 技术 ， 采用 材料 累加 法原 理 ， 它 根据 Ｃ ＡＤ数 据分 层 制 造 直 接 形 成 三维 实 体 。 目前 该 技术 与生 物 医学 结 合 ， 现 了 ＲＰ在生 物 医 学 工 程 领 出 域 的崭新 应用 ， 方 面 可 以制 造 手术 模 型ｎ ］ 另 一 方 一 ， 面为 组织 工程 支架 材料 的加 工制 造开 辟 出一 条 新 的道
引起 分 子 量 部 分 降 低 ， 种 变 化 主 要 是 激 光 接 触 面 分 这
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本研究 将 着重 考察 Ｐ Ｌ 用 于 Ｓ Ｓ制造 的可行 ＤＬ Ａ Ｌ 性 ， 得 一些初 步 的技术 参 数 ， 对 加工 成 型 的材 料进 获 并 行 分 子量 、 化学 成 份 、 学性 能 和微 观结 构 的分析１ ０ 目筛 滤 获 最 大 粒 径 ＤＬ Ａ ０ １ ０ ｍ 的粉 末 。采 用不 同 的加工 参数 将 Ｐ Ｌ 粉 末 ２＞ ＤＬ Ａ 材料 烧 结成 直径 １ ｍｍ， ０ 厚度 ０ ６ ． ｍｍ（ 烧结 三层 ） 圆 的 饼状 用 于分 析 。通 过 成 型 材 料 的稳 定 性 、 料碳 化程 材 度 、 品尺 寸 偏 差 确 定 基 本 加 工 参 数 ： 料 预热 温 度 样 材 （ 、 光功 率 （ 、 Ｔ） 激 Ｐ） 扫描 速度 （ ） 。其余 参 数采 用软 ｓ等 件缺 省值 ， 即光 斑 直 径 ０ ３ ． ｍｍ， 粉 厚 度 ０ ２ 铺 ． ｍｍ。然 后 采 用优 化后 的参 数 ， 据 Ｃ 根 ＡＤ模 型数 据加 工成 柱形 力 学 测试 件 （ 径 ｌ ｍｍ， １ ｒｍ） 直 Ｏ 高 ０ ａ 和人耳 状支 架 。
物 ２ ％的压 缩模 量 ， Ｏ 扫描 电镜观 察 成型 材料 具 有 多孔
结构 ， 示 Ｐ 显 ＤＬＬＡ 用 于 Ｓ ＬＳ加 工 组 织 工 程 支 架 的 潜
能。
２ 材 料 与 方 法
２ １ 材 料 ．
关键词 ： 聚乳 酸 ； 速成 型 制造 ； 区激 光烧 结 技 术 ； 快 选 仿 生 制造 中图分 类号 ： ＴＱ３ ７ １ 文 献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：Ｏ ｌ９ ３ （Ｏ Ｏ Ｏ 一６ ７０ ｌ Ｏ －７ １ ２ ｌ ） ９ｌ ６ －４