西安赛隆，助力3D打印骨科植入物高精度、低成本、批量化制造

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      等离子旋转电极雾化制粉原理是高温等离子体将高速旋转的电极棒端部起弧、熔化，利用电极棒高速旋转产生的离心力将熔融金属抛出雾化为细小液滴，雾化的金属液滴与气氛环境热交换后冷凝成球形粉末。PREP制粉技术是目前高品质医用球形金属粉末生产的主流技术，具有粉末纯净度高、氧增量低（＜100ppm）、球形度高（≥95%）、少无空心粉和卫星粉及流动性好等优势。

      作为国内最早开展PREP制粉技术及设备开发的企业，针对科研及产业化需求，西安赛隆分别推出了自主知识产权的超高转速桌面级和工业级PREP制粉设备，并在国际上首次采用PREP技术制备出医用球形钽粉以及球形锆铌合金粉末，此外设备还可以进行钛合金、镁合金、钴基合金等牌号医用球形金属粉末的开发及工业生产。其中，桌面级PREP设备工作转速~50000rpm，单炉次制粉1h内完成，设备产能10kg/8h (以钽粉为例), 开发新材料体系方便快捷；工业级设备工作转速~30000rpm，设备产能50kg/8h (以锆铌合金粉为例)，适合医用球形金属粉末的工业化批量、稳定生产。

图1 等离子旋转电极雾化制粉设备

（左：桌面级；右：工业级)

图2 医用球形金属粉末表面形貌

（左：钽粉；右：锆铌合金粉末）

      电子束选区熔化技术具有能量密度高、生产效率快、成形应力低、真空环境无污染等特点，且无需热处理和线切割等后处理流程，特别适合骨科植入物的批量化、高效率生产。西安赛隆作为国内最早开展SEBM技术与装备研发及产业化的企业，2015年推出国内首台搭载直热式电子枪的商业化SEBM设备，并在科研、航空航天、医疗等领域获得批量销售。2023年，西安赛隆针对直热式电子枪功率、精度、寿命、阴极成本之间的矛盾，研制出大功率、高精度、长寿命的低成本间热式电子枪，并实现核心部件的自主可控。该电子枪功率6kW，可快速将宽幅面粉末床预热至1300℃并大幅提高了打印效率；电子枪最小束斑直径小于100微米，满足骨科植入物高精度打印的需求；电子枪整体阴极组件使用寿命在500小时以上，满足大尺寸植入物或植入物长时间堆叠打印的制造需求；电子枪阴极与辅助阴极均采用钨材质，耐造性好，成本不足直热式LaB6阴极的20%，满足植入物批量化、低成本的生产需求。目前，西安赛隆已推出不同成形尺寸的搭载间热式电子枪的SEBM设备，设备全系列搭载钛合金（TC4、TC4 ELI）、金属钽、锆铌合金实体及多孔结构稳定工艺包，可实现多种医用金属材料骨科植入物的高精度、低成本、批量化制造。

图3  医用SEBM设备：

（左：Y150 Plus型; 右：T200型）

      利用自主知识产权的3D打印全产业链优势，西安赛隆已为多家医疗领域客户提供包括原料、设备、软件、模型设计优化、打印工艺验证的一站式服务。在科研领域，依托国家重点研发计划等课题支持，西安赛隆在国际上率先实现SEBM金属钽骨科植入物以及锆铌合金骨科植入物的稳定成形，并助力相关三甲医院实现国际首例SEBM金属钽植入物临床试验，目前已累计完成200余例临床试验。在产业领域，2023年7月，武汉迈瑞科技有限公司采用西安赛隆SEBM设备开发的钛合金髋臼杯系统正式通过国家药品监督管理局审批，注册证编号20233131002。该产品是我国首个采用国产SEBM设备+全流程国产粉末取得三类医疗器械注册证的骨科植入物产品，项目从立项到取证仅耗时2年，体现了西安赛隆SEBM设备的成熟稳定。除武汉迈瑞外，还有7家医疗客户正采用西安赛隆SEBM设备进行医疗植入物产品研发及三类医疗器械注册取证，材质为钛合金、金属钽、锆铌合金等，产品涉及标准化及个性化髋关节、膝关节、脊柱等骨科应用场景。未来，西安赛隆将以用户为导向，继续精进产品与技术，为医疗领域客户提供更加完善、更有力的技术支持和SEBM全流程服务，助力骨科植入物生产企业产业不断创新升级。

图4 T200型SEBM设备满板钛合金髋臼杯（4*4*18）

图5 SEBM钛合金椎间融合器

图6 SEBM多孔钽髋关节、膝关节垫块

图7 迈瑞骨科获批的SEBM钛合金髋臼杯系统