導(dǎo)讀：PEEK、碳纖維復(fù)合材料和陶瓷纖維復(fù)合材料具有與金屬相似的耐溫性、耐機(jī)械沖擊性和耐化學(xué)性。由這些聚合物和復(fù)合材料制成的零件具有很多優(yōu)異的性能，那么用3D打印的高性能聚合物材料和復(fù)合材料部件代替?zhèn)鹘y(tǒng)制造的金屬部件可行嗎？

簡(jiǎn)介：由于3D打印技術(shù)可以根據(jù)患者的需要定制植入物的形狀，并且可以準(zhǔn)確控制植入物的復(fù)雜微觀結(jié)構(gòu)，因此可以實(shí)現(xiàn)植入物的形狀和力學(xué)性能對(duì)身體的雙重適配。 在骨科植入醫(yī)療器械領(lǐng)域備受青睞，發(fā)展迅猛。

BOND3D公司成立于 2014 年，自稱(chēng)是業(yè)內(nèi)第一家能夠使用高性能聚合物（如 PEEK）3D 打印功能性最終用途部件而不會(huì)失去材料固有特性的公司。與傳統(tǒng)的 FFF 不同，Bond3D 的專(zhuān)利技術(shù)是一種壓力控制的擠出工藝，據(jù)報(bào)道，打印出來(lái)的細(xì)絲的最終部件密度超過(guò) 99%。由此產(chǎn)生的各向同性部件保留了其基礎(chǔ)材料的整體特性，很像通過(guò)注塑成型生產(chǎn)的部件。

美國(guó)理海大學(xué)的Chya-Yan Liaw等使用了三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)研究了3D打印工藝參數(shù)（包括噴嘴溫度、打印速度、層高和等待時(shí)間）對(duì)PEEK試件層間結(jié)合強(qiáng)度的影響，并根據(jù)結(jié)果開(kāi)發(fā)了一種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法研究了打印參數(shù)與最終使用特性（包括彎曲應(yīng)力、斷裂應(yīng)變、彎曲模量、結(jié)晶度）之間的相關(guān)性。

對(duì)于修復(fù)下頜缺損的植入物設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的面向形狀的仿生設(shè)計(jì)已逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ芊律O(shè)計(jì)?？紤]到個(gè)體差異和疾病復(fù)雜性，提倡定制設(shè)計(jì)以促進(jìn)功能和美學(xué)的恢復(fù)。此外，隨著增材制造技術(shù)的進(jìn)步，3D打印為定制植入物的制造提供了技術(shù)支持，并引起了生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的極大興趣。

2021年8月4日，自巴塞爾大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種新型的3D打印植入物，用于治療眼窩骨折，并降低了術(shù)后的排斥風(fēng)險(xiǎn)。

波蘭 3D打印機(jī)制造商 Zortrax 推出了其新型太空級(jí) Z-PEEK 3D打印耗材。與航空航天部門(mén)合作創(chuàng)建的基于 PEEK 的材料具有令人印象深刻的抗輻射、耐高溫和耐磨性。據(jù)報(bào)道，Z-PEEK 專(zhuān)為與該公司的 Endureal FDM 3D 打印機(jī)一起使用而設(shè)計(jì)，是“地球上最強(qiáng)的聚合物之一”，其強(qiáng)度與不銹鋼相似。各個(gè)全球航天機(jī)構(gòu)已經(jīng)通過(guò)一系列熱真空測(cè)試和長(zhǎng)時(shí)間暴露測(cè)試將這種材料用于太空任務(wù)，并應(yīng)用于太空系統(tǒng)、艙外飛機(jī)部件和其他高性能機(jī)械部件。

作為3D打印應(yīng)用的主要領(lǐng)域之一，航空航天設(shè)備因?yàn)檫@種新型的制造技術(shù)獲得更多的變化。借助3D打印不僅可以生產(chǎn)衛(wèi)星內(nèi)部的零件，也能夠生產(chǎn)聚合物外殼等關(guān)鍵零件，用來(lái)幫助衛(wèi)星更好地在宇宙中的惡劣環(huán)境中生存。意大利3D打印機(jī)制造商ROBOZE與科羅拉多大學(xué)博爾德分校合作開(kāi)發(fā)了一種超耐用的CubeSat，它將很快發(fā)射到軌道上，并用于觀測(cè)宇宙風(fēng)暴的進(jìn)程。

INTAMSYS已安裝了1,500多臺(tái)具有高溫功能的3D打印機(jī)，在高性能材料（例如PEEK，PEKK，PAEK和PEI）的AM市場(chǎng)上處于領(lǐng)先地位。但是，與此相鄰的是，對(duì)具有出色性能的3D打印工程塑料的關(guān)注有限，這些塑料還需要較高的溫度，但對(duì)打印過(guò)程的要求并不高。INTAMSYS擁有完整的工業(yè)耐高溫長(zhǎng)絲打印機(jī)生產(chǎn)線，除了高性能塑料外，它還專(zhuān)注于這一細(xì)分市場(chǎng)。

2020年10月23日，密歇根理工大學(xué)Joshua Pearce教授的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出了一種開(kāi)源的3D打印機(jī)，能夠用聚醚醚酮（PEKK）和聚醚酰亞胺（PEI，ULTEM）等高溫塑料進(jìn)行打印。而且，這套系統(tǒng)的零件成本不到1000美元，這個(gè)項(xiàng)目的成果發(fā)表在《HardwareX》上。