使用增材制造创建脊柱植入物

全球工程公司Renishaw与两个开创性的技术组织合作，以验证金属添加剂制造（AM）技术创建轻巧的脊柱植入物的能力，以反映骨骼的机械特性。

作为该项目的一部分，制造研究组织爱尔兰制造研究（IMR）设计并设计了一系列代表性的脊柱植入物。IMR使用Ntopology的软件来设计植入物，并使用Renishaw Renam 500m金属AM系统。

背景

IMR总部位于都柏林，为爱尔兰制造公司提供了对下一代数字制造充满信心的支持。

医疗设备的生产是爱尔兰广泛的行业，IMR与广泛的组织合作，以评估使用3D打印的医疗设备可以实现的目标。

Ntopology位于纽约的一家行业领先的生成设计公司，为高级制造生产了下一代设计工程软件。

Ntopology的独家软件平台允许生产复杂的，性能驱动的设计，这些设计充分利用了增材制造的功能。

图片来源：Renishaw Plc

这些尖端的设计可以在几分钟而不是数小时或几天内进行。Ntopology的平台允许在软件中收集制造过程，工程工作流程和知识，这可以帮助用户生产量身定制的工作流以满足其特定要求。

需要脊柱植入物恢复患有各种疾病的患者，例如骨质疏松症，脊柱狭窄，脊椎滑落术，椎间盘突出椎间盘和退行性椎间盘疾病。

得益于我们从Renishaw开发的脊柱植入物以及其他项目的所有支持，我们已经提高了我们的员工，现在已经在AM空间中建立了很好的建立。

Renishaw与我们不懈地合作，改善了生产脊柱植入物的AM过程。一起，我们设计了一组实验，以产生产品最合适的参数设置。结果，我们将关键特征所需的后处理量减少了十倍。

爱尔兰制造研究（IMR）（爱尔兰共和国）

挑战

传统的制造方法不能创建具有晶格结构的脊柱植入物。该结构提供了一个高表面积，以促进成骨细胞的迁移到植入物中，并具有增强多孔体积的机械特征以粘附到必要的载荷条件的能力。

IMR认为金属AM是一种适当的技术，可以生产针对骨整合优化的晶格结构，但是最好的AM机器和设计软件尚未确定。

“AM硬件的功能已经快速发展，现在超过了传统的设计工具功能，” Duann Scott描述了Ntopology的业务发展与合作伙伴关系总监。

“Ntopology成立于2015年，当时创始人意识到没有可以设计复杂几何形状AM可以生产的软件。

图片来源：Renishaw Plc

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为了允许从设计到制造的平滑AM工作流程，硬件和设计软件需要有效沟通，斯科特补充说。

“在生产脊柱植入物时，从设计软件到AM机器的简单翻译尤其重要，因为中介阶段和信息传输为发生错误和不一致的情况提供了机会。透明

解决方案

Renishaw，Ntopology和IMR共同努力为颈椎（C脊柱）创建植入物，其中包括利用AM的晶格结构。植入物类型的项目名称是前，宫颈，室内装置或酸。

IMR首先制作了一个设计信封，以确定AM展示的特定机会，以增强患者的预后。然后，Ntopology提供了规划脊柱植入物的复杂几何形状所需的软件Renishaw的Renam 500m机器被用来通过AM生产植入物。

IMR进行了彻底的研究，以找到针对特定情况的正确维度以及植入物在日常生活中必须经历的负载条件。还考虑了极端情况，例如跳跃或跑步。

该数据与负责产生脊柱植入物的疾病患者中骨骼的已知材料特征结合使用。

然后，这三家公司合作设计了设备的机械功能。这些特征主要是由于晶格结构中使用的单位细胞的几何形状的结果，以获得与人骨相似的机械特征，并增强了多孔晶格以进行骨整合。

When the parameters for the design of the implants were chosen, IMR created the design files utilizing the nTop Platform.Ntopology和Renishaw紧密合作，以确保其产品的兼容性，以便可以轻松地将设计从NTOP平台传输到Renam 500m。

然后，IMR利用Renam 500m从23级钛（Ti 6AL-4V ELI）创建原型。

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该公司进行了一系列调查，以验证该设备是否符合FDA执行的标准规格中最相关的元素。

评估了化学特征，以确保满足ASTM F136和ASTM F3302，这是骨科植入物中使用的23级钛的标准规范，以及分别通过粉末床融合的添加钛合金制造的标准规范。

多孔结构的机械特征是根据ISO 13314一致的，这是一种用于建立多孔金属材料的故障模式和压缩特征的测试技术。

最后，进一步测试验证了符合ASTM 1104和ASTM 1147的符合性，标准测试技术表明多孔结构不会从设备的固体面上分层。

“为了展示概念证明，我们在Renam 500m构建板上建造了证人优惠券，并对优惠券进行了破坏性测试，IMR的高级研究工程师Sean McConnell召回。“我们这样做是为了确定植入物的化学，冶金和机械性能。透明

结果

这项概念研究证明了AM可以用来创建具有传统制造技术无法实现的特征的脊柱植入物。

这Renam 500m被用于制造最终植入物和原型，因此不必为各种机器翻译该过程。这种简化的工作流将为医疗设备制造商创造大量时间和成本降低。

“两年前，IMR中的AM不存在，”麦康奈尔描述。“得益于我们从Renishaw开发的脊柱植入物以及其他项目的所有支持，我们已经提高了我们的员工，现在已经在AM空间中建立了很好的建立。透明

“我们已经能够将有关从雷尼沙（Renishaw）收益的知识传递给我们的客户麦康奈尔说。“我们正在与以前担心与AM知识差距相关的风险但现在使用AM设备建立信心的公司合作。2020欧洲杯下注官网

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“Renishaw与我们不懈地合作，以改善AM生产脊柱植入物的过程，麦康奈尔补充说。“一起，我们设计了一组实验，以产生产品最合适的参数设置。结果，我们将关键特征所需的后处理量减少了十倍。透明

“IMR有助于将先进的制造技术带入爱尔兰行业，” Renishaw医疗和牙科产品部的营销经理Ed Littlewood描述。

“该公司的设计专业知识和研究严格使能够生产代表性的脊柱植入物，以证明AM可以改变医疗保健的潜力。透明

除了显示AM创建脊柱植入物的能力外，本研究还表明，通过在初始阶段考虑添加剂制造（DFAM）的设计，可能会降低对支持的依赖，从而减少饰面操作。

“脊柱植入物项目使我们能够发展对医疗设备生产和AM机器功能的理解，”斯科特补充说。“这使我们能够开发我们的设计软件，以便它可以用来推动医疗设备的先进制造技术的使用。

“在调整软件以与Renam 500m的要求相一致时，有大量的反复试验和错误，斯科特解释说。

“但是，雷尼沙的工程师使整个过程变得顺利有效。像这样的项目通常需要数年，但是Ntopology，Renishaw和IMR之间的出色合作意味着我们可以在几个月内完成研究。

“我们将继续与Renishaw紧密合作，以确保公司可以访问AM技术。我们希望鼓励在高级制造业中更广泛的合作，斯科特得出结论。

此信息已从Renishaw Plc（用于医疗保健应用的添加剂制造）提供的材料中采购，审查和调整。欧洲杯足球竞彩

有关此消息来源的更多信息，请访问Renishaw PLC-用于医疗保健应用的添加剂制造。