聚醚醚酮（PEEK）材料是2013年經(jīng)美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)上市的骨植入材料，為一種半結(jié)晶高性能聚合物高分子材料，在國(guó)際上被認(rèn)為是未來(lái)最有希望取代鈦合金材料成為骨植入物原材料的下一代生物材料之一。這是因?yàn)橄噍^于金屬材料，PEEK的密度與彈性模量更接近于原生骨骼本身，降低了術(shù)后的不適感，并可以有效緩解應(yīng)力遮蔽效應(yīng)，且對(duì) X 射線透射呈半透明且無(wú)磁性，此外，PEEK材料力學(xué)性能優(yōu)異，化學(xué)惰性好，能耐200℃以上高溫，可反復(fù)高溫消毒。

不同于一般應(yīng)用于熔融沉積3D打印技術(shù)的熱塑性材料，如ABS、PLA等，PEEK材料是一種高熔點(diǎn)、高性能的半結(jié)晶熱塑性高分子材料，因此，在3D打印過程中，高熔點(diǎn)所帶來(lái)的冷卻收縮，結(jié)晶所造成的結(jié)晶收縮會(huì)使材料在制造過程中非常容易發(fā)生翹曲變形，從而容易導(dǎo)致3D打印的失敗。

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第一代PEEK材料3D打印技術(shù)：微熱環(huán)境技術(shù)

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第一代的PEEK材料3D打印技術(shù)，主要采用80℃~140℃的微熱環(huán)境技術(shù)去適當(dāng)降低在打印過程中PEEK材料冷卻的收縮，這種技術(shù)是目前市面上的普遍技術(shù)，主要的代表公司有德國(guó)Apium公司、德國(guó)Indmatec公司等，但是目前這種技術(shù)對(duì)于材料冷卻收縮的降低效果有限，往往難以完成100mm*100mm*100mm尺寸以上的密實(shí)PEEK制件的有效制造。

來(lái)自德國(guó)Indmatec公司 HPP 155打印出的一些樣本

第二代PEEK材料3D打印技術(shù)：超高溫環(huán)境技術(shù)

第二代PEEK材料3D打印技術(shù)，主要采用300℃左右的超高溫環(huán)境來(lái)大幅降低在打印過程中PEEK材料冷卻時(shí)的收縮，但是，這一代的技術(shù)也存在一定的缺陷，即打印完成后，PEEK制件隨著箱體冷卻時(shí)會(huì)發(fā)生二次收縮變形，或者積累大量的內(nèi)應(yīng)力。

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第三代PEEK材料3D打印技術(shù)：控性冷沉積技術(shù)

第三代PEEK材料3D打印技術(shù)，該技術(shù)基于PEEK材料高分子鏈聚集態(tài)可控機(jī)理，在很大程度上解決了PEEK材料的收縮翹曲問題，成形尺寸可達(dá)300mm*300mm以上，并且結(jié)合一定后處理工藝后，可以實(shí)現(xiàn)3D打印PEEK材料制件性能的可控，既可以成形為高韌性高塑性的產(chǎn)品，也可以成形為高強(qiáng)度高硬度的產(chǎn)品，甚至可以將兩者結(jié)合一身，形成不同性能區(qū)域的功能性產(chǎn)品。

極富韌性的3D打印PEEK肋骨假體

?高強(qiáng)度的3D打印PEEK顱骨

擁有高可靠的個(gè)性化假體模型設(shè)計(jì)體系

3D打印、PEEK材料、個(gè)性化骨科植入物對(duì)傳統(tǒng)醫(yī)療假體模型的設(shè)計(jì)提出了新的要求：3D打印的增材制造方式會(huì)使零件存在各向異性——模型設(shè)計(jì)中需要考慮應(yīng)力環(huán)境；PEEK材料的應(yīng)用會(huì)改變3D打印工藝情況——模型設(shè)計(jì)中需要考慮PEEK材料的特性；個(gè)性化骨科植入物的實(shí)際應(yīng)用條件十分苛刻——模型設(shè)計(jì)中需要高可靠性。陜西聚高擁有一支具有十多年經(jīng)驗(yàn)的個(gè)性化假體設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，針對(duì)3D打印特點(diǎn)，PEEK材料特性形成了一套完整、可靠、安全的個(gè)性化假體設(shè)計(jì)方案，通過個(gè)性化設(shè)計(jì)、建模、有限元分析技術(shù)與平行試驗(yàn)技術(shù)，對(duì)于模型進(jìn)行了全面的評(píng)估以及測(cè)試，可以獲得安全系數(shù)很高的個(gè)性化骨科植入物模型數(shù)據(jù)。

典型應(yīng)用

2017年4月與空軍軍醫(yī)大學(xué)（原第四軍醫(yī)大學(xué)）唐都醫(yī)院合作完成了世界首例3D打印PEEK肋骨假體的臨床實(shí)驗(yàn)之后，同年5月、7月又相繼完成了第二例以及第三例。2017年8月，一次偶然的機(jī)會(huì)促成陜西聚高與上海兒童醫(yī)學(xué)中心合作，完成了一例3D打印PEEK“護(hù)心板”臨床實(shí)驗(yàn)，得到中央電視臺(tái)、東方衛(wèi)視等主流媒體的報(bào)道。同時(shí)與空軍軍醫(yī)大學(xué)唐都醫(yī)院合作完成了世界首例3D打印PEEK胸骨假體的臨床實(shí)驗(yàn)，9月份完成了世界第二例。2017年11月，與空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院合作完成了世界首例3D打印PEEK肩胛骨假體的臨床實(shí)驗(yàn)。截止2018年6月，在一年的時(shí)間內(nèi)陜西聚高共完成3D打印PEEK骨科植入物臨床應(yīng)用近30余例，涉及胸外科、骨科、顱頜面外科等眾多領(lǐng)域；臨床合作單位10余家，范圍覆蓋陜西、北京、上海、河南、四川、深圳等地。