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聚乳酸(PLA)粉末在 SLS 3D 打印中的應(yīng)用
2024-03-15
激光燒結(jié)技術(shù)具備高精度、無支撐打印、以及打印材料多樣性等優(yōu)勢特點,現(xiàn)已逐漸成為廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域的制造技術(shù)之一。當前應(yīng)用于SLS打印的高分子材料主要包括尼龍及其復合材料、TPU、PPS、PEEK、PP等。聚合物材料與金屬、陶瓷材料相比,具有成形溫度低、燒結(jié)激光功率小、精度高等優(yōu)點。同時,聚合物材料品種和性能的多樣性以及各種改性技術(shù)的應(yīng)用,也進一步增加了其在SLS 3D打印中的應(yīng)用優(yōu)勢。
隨著3D打印開始由原型制造到最終用途零件制造的重心轉(zhuǎn)移,以及系列生產(chǎn)應(yīng)用的增加,聚合物粉末材料在未來具備較大的發(fā)展前景。
本文將重點聚焦聚乳酸(PLA)粉末材料在SLS 3D打印中的應(yīng)用。
一、PLA粉末應(yīng)用于SLS 3D打印的特點分析
聚乳酸(PLA)是以可再生植物資源為原料制成的,具有良好的生物可降解性,能最終分解成二氧化碳和水,是國際公認的環(huán)境友好材料,被譽為高分子材料領(lǐng)域新的產(chǎn)業(yè)革命性材料。
應(yīng)用于SLS 3D打印領(lǐng)域,聚乳酸粉末可以形成熱成型和壓縮模具所需的定制、精密幾何形狀。基于其性能特點,聚乳酸粉末的打印過程安全無毒,如果應(yīng)用于鑄造,過程中沒有煙和有毒氣體產(chǎn)生,更為低碳環(huán)保。另外,聚乳酸粉末的熔融溫度更低,有助于降低能耗。
客觀來講,聚乳酸粉末3D打印材料存在優(yōu)勢,但是其在部分專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也有一定的局限性。而作為一種具備較好的生物相容性和生物降解性的高分子材料,聚乳酸粉末材料在醫(yī)療方向的應(yīng)用可以規(guī)避不足,突出優(yōu)勢。
圖 | 深圳聚生聚乳酸粉末材料
首先,聚乳酸材料具有良好的生物相容性,可應(yīng)用于組織工程、骨科修復材料等。PLA與SLS技術(shù)結(jié)合,可解決骨支架個性化外形與多孔結(jié)構(gòu)制備難等問題。PLA與羥基磷灰石(HA)復合,可通過SLS成形工藝制備接骨板等制件,具有良好的生物相容性和骨誘導性。
另外,聚乳酸其單體中具有一個手型原子,其聚合物存在多種立體構(gòu)型,如聚左旋乳酸(PLLA)、聚右旋乳酸(PDLA)、聚消旋乳酸(PDLLA)。不同組成聚乳酸粉末與SLS技術(shù)結(jié)合,可以賦予制品不同的性能,如不同的降解周期。PLLA與PDLA通過共結(jié)晶形成立構(gòu)復合物具有更高的熔點、更好的耐熱性、耐溶劑性等。
總的來說,聚乳酸粉末作為一種生物基、生物可降解高分子材料,易于使用,優(yōu)勢明顯,與SLS 3D打印技術(shù)的結(jié)合將為行業(yè)提供更為環(huán)保的創(chuàng)新解決方案。
二、PLA粉末在醫(yī)療方向的應(yīng)用簡介
通過SLS 3D打印技術(shù),可以制造出具有復雜結(jié)構(gòu)的人體組織和器官模型,用于測試、手術(shù)模擬以及組織工程等領(lǐng)域。打印成組織工程支架、骨科植入物、器官等;體內(nèi)植入可吸收降解,可定制化個性化精準化打印模型,減少制作時間和成本,在醫(yī)用領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛。
1.定制醫(yī)療器械和設(shè)備
SLS可以用于制造醫(yī)療器械和設(shè)備,如外科手術(shù)工具、支架義肢等。由于SLS技術(shù)可以在單個步驟中創(chuàng)建復雜的幾何形狀,因此可以生產(chǎn)出適合特定患者的個性化產(chǎn)品,為患者提供更好的適應(yīng)性和舒適度。
2.仿生組織和器官模型
SLS技術(shù)可以用來制造仿生組織和器官模型,用于醫(yī)學研究、教學和手術(shù)規(guī)劃。這些模型可以提供醫(yī)生更直觀的了解患者的病情,并幫助進行手術(shù)規(guī)劃和培訓。
3.生物醫(yī)用材料研究
除了直接制造醫(yī)療產(chǎn)品,SLS還可以用于生物醫(yī)用材料的研究和開發(fā)。通過SLS技術(shù)可以制造具有特定結(jié)構(gòu)和性能的生物材料,用于組織工程、藥物釋放等領(lǐng)域。
三、關(guān)于深圳聚生(eSUNMed)
深圳聚生主要致力于生物醫(yī)用高分子材料的開發(fā)和應(yīng)用。聚生可根據(jù)用戶需求提供微球定制加工服務(wù),一方面可為客戶提供各類分子量的PLA、PDLLA、PCL、PLGA、PLCL等醫(yī)用級原料,另外,也可根據(jù)客戶需求,定制粒徑在10-100μm的上述聚合物實心微球。
目前,深圳聚生具備PCL、PLLA、PDLA均聚物及PDLLA、PLGA、PLCL等共聚物的公斤級制備能力,掌握了高分子量PLLA(特性粘度4.0 dL/g)、PCL(特性粘度2.0 dL/g)的聚合技術(shù),具備不同共聚比例、不同端基結(jié)構(gòu)的聚合能力。此外,公司采取獨特的純化處理技術(shù),進一步提高產(chǎn)品各項技術(shù)指標,確保產(chǎn)品符合植入級聚乳酸行業(yè)標準《YY/T 0661-2017》及中國藥典中關(guān)于相關(guān)藥用高分子聚合物輔料的要求。
通過微球制乳滴備技術(shù)研究,深圳聚生可制備尺寸可控、粒徑均一的乳滴。通過乳滴固化工藝研究,制備出表面光滑、圓整度高、D50在10-100 μm范圍內(nèi)可控的PLLA、PCL、PLGA等空白微球,通過特殊粒徑分級工藝處理使粒徑分布進一步收窄,span值可達0.7以內(nèi)。
3D打印作為一種技術(shù)革命,正在廣泛而深入地改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)與生活方式。深圳聚生將結(jié)合公司在聚乳酸材料研發(fā)和應(yīng)用上的優(yōu)勢,深入探索相關(guān)技術(shù)工藝,推動PLA 粉末打印的產(chǎn)業(yè)化,以材料創(chuàng)新引領(lǐng)和推動行業(yè)更高效和可持續(xù)的生產(chǎn)及應(yīng)用。
以上,深圳聚生歡迎有需求的研發(fā)機構(gòu)或企事業(yè)單位與我們聯(lián)系,定制產(chǎn)品或開發(fā)新的應(yīng)用。
接下來我們也將陸續(xù)為大家詳細介紹PLA微球在高端生物醫(yī)藥、日化產(chǎn)品研發(fā)等領(lǐng)域的具體應(yīng)用,敬請關(guān)注!