西安点云生物推出两款陶瓷3D打印机

2020年11月11日，南极熊注意到，西安点云生物推出了两款陶瓷3D打印机：FFP生物陶瓷3D打印机、DLP光固化陶瓷3D打印机。

西安点云生物科技有限公司（Xi’an Particle Cloud Biotechnology Co．， Ltd．）是一家国际领先的为生物工程、医疗健康和先进制造等领域提供先进材料、创新产品和智能装备的高新技术企业。他们提供全方位的生物材料研发、生产和技术服务，在可降解生物陶瓷、生物高分子及其复合材料方面积累了丰富的应用经验，擅长生物材料的3D打印技术。可定制生物墨水及3D打印工艺，从四个方面（材料、软件、装备、应用）全面自主研发，为用户提供从打印耗材、打印设备到实际应用的全套解决方案。公司采用无丝打印技术（Filament－free Printing， FFP）不需要预制打印丝线，能够直接将陶瓷材料在常温下逐点逐线逐层打印成型，这不但能显著降低现有的打印耗材成本，而且能够自由搭配材料组合，实现多种材料复合打印，极大地拓展现有打印材料的选择范围。主要客户涵盖医院、高校、科研院所和企业研发部门等，分布在生物医疗、教育、新材料、新能源，智能制造等领域。

生物陶瓷3D打印机

点云生物推出的生物陶瓷3D打印机（PCPrinter BR）采用无丝打印（Filament Free Printing， FFP）技术，可根据骨科临床患者的骨缺损尺寸、形状和内部孔隙等参数，精确定制出可生物降解的理化特性和外观结构仿生的人工骨。同时，该打印机广泛适用骨组织再生、软组织生物结构体和药物控释等材料，为生命科学、材料科学、组织工程和药物开发等领域的研究者提供新的研究工具。

△生物陶瓷3D打印机

功能特点

1． 用户可自由配比复合化打印浆料，材料粘度可高达50万厘泊；

2． 低粘度（如蒸馏水）至高粘度浆料均可实现0．001ml高精度定量；

3． 精确控制打印线宽和间距，孔隙结构按需精准定制；

4． 仿生外形和孔隙结构软件算法支持；

5． 拥有核心无丝打印技术的自主知识产权；

6． 打印材料通过系列体外实验和动物骨缺损修复实验，生物相容性佳；

7． 提供从耗材、打印设备到实际应用的全套解决方案。

适用材料

1．  骨组织再生材料：羟基磷灰石（Hydroxyapatite）、磷酸三钙（Tricalcium phosphate） 、聚醚醚酮（Polyether－ether－ketone）、珍珠质（Nacre）；

2．  软组织生物结构体材料：明胶（Gelatine）、骨胶原（Collagen）、琼脂（Agar）、纤维蛋白（Fibrin）、海藻酸盐（Alginate）、聚氨基葡萄糖（Chitosan）；

3．  药物控释材料：聚乙酸内脂（PCL）、乳酸－羟基乙酸共聚物（PLGA）、聚乳酸（PLLA）、羟基乙酸淀粉钠（Sodium Starch Glycolate）。

△生物陶瓷3D打印样品

核心技术参数

1．  喷头数量：单喷头

2．  适应浆料粘度：≤50万厘泊

3．  打印速度：0．08～2ml／s

4．  打印精度：0．001ml

5．  打印尺寸：150×150×120mm

6．  打印床温度：－10～70℃

7．  打印区域低温：低至－150℃

△世界首例3D打印可再生人工骨四肢修复大段骨缺损临床试验

基于该型生物陶瓷3D打印机，点云生物完成了世界首例3D打印可再生人工骨四肢修复大段骨缺损临床试验。点云生物根据患者骨缺损形状尺寸建立三维数字模型，采用3D打印技术制作出具有生物安全性的钙磷生物陶瓷复合材料，打印出与患者股骨髁部骨缺损形状相符的多孔生物陶瓷人工骨，并复合患者自身骨髓细胞，植入骨缺损部位成功修复长达5cm股骨髁部骨缺损。

光固化陶瓷3D打印机

南极熊了解到，点云最新推出光固化陶瓷3D打印机，采用下沉式DLP（Digital Light Processing）投影技术，配合对应的陶瓷树脂在投影区域产生光聚合反应固化，一次可以成型一个面，成型速度快，适应材料范围广，打印成功率高，支撑部分去除容易，体积小巧，定位生产级应用；基于该型打印机，点云生物开展了齿科、关节和脊柱等医疗领域的陶瓷打印和应用研究；该型打印机更是可以广泛应用于军工、工业制造、建筑、运输、考古和教育等领域。

功能指标

1． 满足405nm光敏树脂及对应陶瓷树脂浆料的打印成型功能

2． 拥有自动刮料功能

3． 投影画质分辨率为1920＊1080

4． 投影像素精度为50um，成型尺寸为96mm×54mm

5． 具有辅助调平及液面检测功能

6． 采用光源上照式，模型托盘下沉式

7． 支持光照时间、打印层厚等参数的设置功能

8． 具备可视化的参数配置界面

9． 具有三维模型以及打印状态的显示功能

核心技术参数

1． 打印范围（长×宽×高）：96mm×54mm×100mm

2． 层高控制精度：≤10um

3． 光学引擎光源波长：405nm

4． 光学引擎投影画质分辨率：1920×1080

5． 打印机投影像素精度为50um／投影幅面大小96mm×54mm

6． 料槽最小用量：2L，最大用量：5L

配套光固化陶瓷材料

外观：白色粘稠液体   

陶瓷类型：α－Al2O3 、3Y－TZP

陶瓷含量：约50％体积分数

固化光源波长：405nm

陶瓷树脂密度：2．0～3．8g／cm3

粘度：13000～25000 CPS＠25℃

成型效果参数示例

1．3D打印氧化铝陶瓷主要技术指标：

氧化铝陶瓷树脂中陶瓷的体积含量：≥50％

颜色：白色

烧结件密度：≥3．7g／cm3

烧结线性收缩率：≤20％

孔隙率：≤5％           

熔点：2054℃

耐磨性：≤0．1g／cm3

洛氏硬度：≥80 HRA

抗弯强度：≥150MPa

抗压强度：≥550 MPa

断裂韧性K1C：≥3MPa ?m1／2

导热系数：20W／m ?K

热膨胀系数：7．2×10－6m／m ?K

导热率：20－30W／K ?m（25℃）

介电强度：15KV／mm

介电常数：9

介质损耗：5．10－3 （9GHz）

体积电阻率： 1012－1014／Ω?cm （25℃）

耐化学性：抗氧化，耐酸碱腐蚀

最高使用温度：1500℃

2．3D打印氧化锆（3Y－TZP）陶瓷主要技术指标：

氧化锆陶瓷树脂中陶瓷的体积含量：≥50％

颜色：白色

烧结件密度：≥5．9g／cm3 

烧结线性收缩率：≤21％

孔隙率：≤5％           

熔点：2700℃

耐磨性：≤0．06g／cm3

洛氏硬度：≥90 HRA

抗弯强度：≥400MPa

抗压强度：≥850 MPa

断裂韧性K1C：≥6－15MPa?m1／2

导热系数：1．6－2．03W／m?K

热膨胀系数：10．5?10－6?k－1

导热率：1．2W／K?m（25℃）

介电强度：19KV／mm

介电常数：27

介质损耗： 2?10－3 （1GHz）

体积电阻率： 1012－1014／Ω?cm（25℃）

耐化学性：抗氧化，耐酸碱腐蚀

最高使用温度：1400℃