本发明专利技术公开了一种基于自动铺粉的激光组合加工技术制备形状记忆合金血管支架的方法，该方法根据待加工零件的三维数据模型，利用高能激光束熔化混合粉末体系，通过逐层铺粉、逐层熔凝叠加累积的方式，直至最终成形网状结构的血管支架坯件，然后经过电化学抛光处理达到特定表面粗糙度要求。该方法制备的血管支架依靠形状记忆合金所特有的超弹性功能和形状记忆效应，可有效降低血管支架在临床应用时血管再狭窄发生率；通过力学性能和模拟生物体环境测试，血管支架具有良好的生物组织和血液相容性，符合医学应用条件；且基于激光组合加工技术超高制造精度的优势及成形过程中惰性气体的保护，有效克服传统血管支架制备时加工表面粗糙、毛刺和氧化等问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于自动铺粉的激光组合加工技术制备形状记忆合金血管支架 的方法，属于医疗器械制造
技术介绍
在20世纪90年代以后，微创介入治疗血管疾病技术开始得到广泛应用，目前，已 被公认为是治疗心脑血管疾病的最有效的手段之一。针对不同的血管病变和要求，研究人 员和医生共同研制开发出性能优越的血管支架。决定血管支架性能优劣的因素很多，其中， 最主要的两个分别是选择合适的支架材料以及选择恰当的支架制作工艺。 目前，最常用的血管支架是镍钛合金血管支架；其中的镍钛合金也被称为镍钛形 状记忆合金，是镍-钛二元金属，属于金属间化合物，晶体结构存在马氏体和奥氏体两种 相，并在一定条件下可以相互转化，具有形状记忆特性，镍钛合金作为血管支架材料，具有 的优点为：1、具有优良的形状记忆和超弹性，单程形状记忆效应与超弹性应变量均可以达 到8%，而一般的金属应变量只在0.5%以下；2、具有优良的耐疲劳性能；由于材料无法比 拟的超弹性，镍钛血管支架有着比其他材料更好的耐疲劳性能，能够满足美国EDA的要求， 在临床条件下使用寿命不小于10年（4亿次脉动疲劳试验）；3、具有良好的核磁共振兼容 性：镍钛合金是非铁磁性材料，其磁化系数小于不锈钢316L，而血管支架在人体中的MRI兼 容性主要取决于支架材料的磁化系数，磁化系数越大，越容易受到磁场的干扰，因此，在人 体中镍钛合金支架的MRI兼容性要好于不锈钢支架；4、具有良好的生物相容性和抗腐蚀 性：镍钛合金是金属间化合物，其表面经处理后有一层氧化钛，因此，在Hank生理溶液极化 试验中，镍钛合金比不锈钢316L更为稳定，耐腐蚀性能更好，它也具有更好的生物相容性。 尽管上述的镍钛合金具有诸多优良特性，但是，它存在以下缺点：1、镍钛合金支架 的加工和后处理工艺的成本与难度比不锈钢316L高，目前常用的镍钛合金血管支架，通常 是通过形状记忆合金丝编织而成或者采用形状记忆合金激光雕刻成型，由此可知，这样的 血管支架生产成本高、支架结构设计受限、难以实现复杂形状的血管支架，且精度、光洁度 等关键性能达不到，从而在临床使用方面造成血栓和堵塞等问题；2、镍钛合金支架的温度 敏感性很高，明显的温度变化会引起支架性能的改变，因此，它对存储与运输都有一定的条 件要求；目前，常用的镍钛合金支架是自扩张支架，需要与输送鞘管配合，才能运输至患者 狭窄血管病变区，在输送鞘管撤离后，前述的自扩张支架张开，以达到撑开血管的目的，由 此，这样的扩张方式柔顺性较差，通常会对血管造成较大的刺激。 另外，血管支架在植入人体后长期使用过程中仍然存在一些问题，其中一个最重 要的问题就是血管支架在血液流动的长期作用下，可能造成支架变形、移位以及端部翘曲 等失效行为，因此在产品研发过程中，降低血管支架端部发生翘曲的可能性是需要考虑的 重要问题之一。 因此，寻求合适的镍钛合金血管支架中所涉及镍钛合金材料的改良配方以及新的 生产制造工艺，是目前镍钛合金血管支架生产领域的一大技术障碍。 3D打印（3D Printing)技术是一种累积制造技术，即通过逐层打印的方式来构造 物体。它是一种以数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料， 通过打印一层层的粘合材料来制造三维物体。现阶段三维打印机被用来制造产品，3D打印 机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来，如此循 环直至工件完成，再经过后处理得到成形制件。与传统的去除材料加工技术不同，因此又称 为添加制造。 3D打印在生物工程与医学领域有很大的发展潜力。但是制备医疗器械一般对材料 的要求比较高，采用3D打印成型制得的材料经常由于选择的材质不同、成型时选择的粘结 剂等不恰当以及工艺参数控制不好，会导致制得的坯体表面模糊、翘曲变形、尺寸变形、阶 梯状表面、微细结构缺陷、破碎、错层等缺陷，这对于3D打印技术用于制造医用器件是致命 的危害。而且由于烧结过程中产品还有收缩变形，因此，产品尺寸精度的控制比较困难。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种基于自动铺粉的激光组合加工技术制备形 状记忆合金血管支架的方法，该方法根据待加工零件的三维数据模型，利用高能激光束熔 化混合粉末体系，通过逐层铺粉、逐层熔凝叠加累积的方式，直至最终成形网状结构的血管 支架坯件，然后经过电化学抛光处理达到特定表面粗糙度要求。该方法制备的血管支架依 靠形状记忆合金所特有的超弹性功能和形状记忆效应，可有效降低血管支架在临床应用时 血管再狭窄发生率；通过力学性能和模拟生物体环境测试，血管支架具有良好的生物组织 和血液相容性，符合医学应用条件；且基于激光组合加工技术超高制造精度的优势及成形 过程中惰性气体的保护，有效克服传统血管支架制备时加工表面粗糙、毛刺和氧化等问题。 为实现以上的技术目的，本专利技术将采取以下的技术方案： -种，包括 以下步骤： (I) 3D打印扫描路径的形成和打印原料的配制 3D打印扫描路径的形成：在计算机中建立血管支架的三维几何模型后，将血管支 架的三维几何模型切片分解成一系列的厚度介于20 μπι~50 μπι之间的二维薄片，并得到 各二维薄片对应的截面轮廓数据，形成3D打印时的扫描路径； 配制打印原料：在100-150摄氏度下往镍钛合金粉末中均匀添加粉末状金属R，以 形成相变温度为30-38摄氏度的混合粉末材料；所述的混合粉末材料中，镍、钛、金属R的质 量比为40~60 :40~60 :0· 5~L 0 ;金属R选自Co或Cr或V中的一种； (2)激光叠层制造血管支架坯件 将步骤（1)中获得的3D打印时的扫描路径加载至激光加工设备的对应接口，在激 光加工设备的操作界面设置好加工参数：激光束聚焦光斑直径为25~35 μm，激光功率为 80~150W，激光扫描速率为200~400mm/s，扫描间距为15~25 μπι; 利用送粉装置将步骤（1)中配制的打印原料送至成型腔体中，并利用铺粉装置将 打印原料均匀地预置在基板上，同时向成型腔体中通入惰性气体以降低成型腔体中的氧含 量，然后利用高能激光束按照扫描路径熔化第一层金属粉末，形成二维薄片，通过计算机控 制基板下降20~50 μ m后进行下一层金属二维薄片的加工，逐层熔凝堆积，直至最终得到 血管支架坯件； (3)表面后处理 采用电化学抛光工艺对步骤（2)得到的血管支架坯件进行后处理，得到表面粗糙 度介于75 μπι~85 μπι的血管支架成品。 作为本专利技术的进一步改进，本专利技术在进行步骤（2)所述的激光叠层制造血管支架 坯件时，采用不同的激光工艺参数叠层制造血管支架坯件中处于中段的部分、血管支架坯 件中处于端部的部分，且加工血管支架坯件中处于中当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于自动铺粉的激光组合加工技术制备形状记忆合金血管支架的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）3D打印扫描路径的形成和打印原料的配制3D打印扫描路径的形成：在计算机中建立血管支架的三维几何模型后，将血管支架的三维几何模型切片分解成一系列的厚度介于20μm ~50μm之间的二维薄片，并得到各二维薄片对应的截面轮廓数据，形成3D打印时的扫描路径；配制打印原料：在100‑150摄氏度下往镍钛合金粉末中均匀添加粉末状金属R，以形成相变温度为30‑38摄氏度的混合粉末材料；所述的混合粉末材料中，镍、钛、金属R的质量比为40~60：40~60：0.5~1.0；金属R选自Co或Cr或V中的一种；（2）激光叠层制造血管支架坯件将步骤（1）中获得的3D打印时的扫描路径加载至激光加工设备的对应接口，在激光加工设备的操作界面设置好加工参数：激光束聚焦光斑直径为25μm~35μm，激光功率为80~150W，激光扫描速率为200~400mm/s，扫描间距为15μm~25μm；利用送粉装置将步骤（1）中配制的打印原料送至成型腔体中，并利用铺粉装置将打印原料均匀地预置在基板上，同时向成型腔体中通入惰性气体以降低成型腔体中的氧含量，然后利用高能激光束按照扫描路径熔化第一层金属粉末，形成二维薄片，通过计算机控制基板下降20~50μm后进行下一层金属二维薄片的加工，逐层熔凝堆积，直至最终得到血管支架坯件；（3）表面后处理采用电化学抛光工艺对步骤（2）得到的血管支架坯件进行后处理，得到表面粗糙度介于75μm ~85μm的血管支架成品。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，张仁良，顾冬冬，袁鹏鹏，石齐民，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，李敏，张仁良，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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