方面。借助于该插入件的设计，该模塑制品可包括生物整合层，和用于支承材料的锚 定表面以及两者之间的障碍。
[0099] 出于这种考虑，令人期望的是利用模制插入件（该塑料支承材料可紧靠该模制插 入件产生）在金属主体上产生表面，由此允许该塑料形成该模制塑料区段和该金属之间强 机械结合。具有切槽、腔和低于表面的凹口的表面用于形成这些类型的结合。
[0100] 可基于装置需要定制根据本发明形成的聚合物锚定层。一个实施例为互锁层，该 互锁层允许有待模制其内并且围绕其的聚合物支承材料。图14示出了这种类型表面的例 子，其中互锁层为大约0. 024英寸厚。
[0101] 结合锚固表面的互锁风格的模制制品的横截面示于图16中。所使用的互锁表面 类似于图14中所示的表面。图15示出了切槽层的示意图。在装置的金属表面部份中由整 体式插入件形成的切槽示于1603中。通过互锁表面并且紧靠该金属基底1603模制该聚合 物材料1602。所形成的互锁表面允许聚合物材料1602和金属基底切槽1603之间的强结 合。
[0102] 作为聚合物材料的锚固表面的互锁表面和切槽表面两者的机械特性是非常高的。 这些切槽表面具有用于聚合物的14兆帕斯卡的平均拉伸强度，并且这些互锁表面具有用 于聚合物的17兆帕斯卡的平均拉伸强度。
[0103] 还可使用其他类型的表面。紧靠单丝模制、或类似杆的特征，产生表面，该表面在 其上具有许多切槽，如图15所示。这些切槽还与该聚合物材料互锁并且在降低锚固层的总 体厚度方法为有用的。在一个实施例中，该层为约〇. 014英寸厚，并且利用融合沉积模制通 过挤出非常精细的塑料沉积物以及利用多重沉积进行建立而形成。
[0104] 图17示出了在MM处理期间，具有形成在胫骨盘上的互锁表面的整体式胫骨盘构 造的示意图。图17示出了利用具有两层的圆柱体的插入件以产生互锁纹理的一个实施例。 图18示出了用于形成图17的互锁表面的插入件的示意图。表面1801在模制期间完全由 插入件限定，使得当注射了 MIM原料时，它没有与插入件之后的模具的工具钢接触。这允许 表面具有由插入件的细丝成孔物1802形成的高度期望的互锁性质。
[0105] 使用用于制造整体式插入件的AM处理，可同时或顺序地制造该插入件的功能区 段，取决于所需插入件的期望几何形状。图19、20和21示出了根据本发明由AM制造的分 别用于固定区域、向内生长区域和可植入装置的基底界面区域的插入件的部份。
[0106] 图19为由AM制造的用于形成类似于图12中所示的纹理的固定区域的插入件的 照片。图19a是插入件表面的放大倍数。图20为根据本发明由AM制造的、用于产生向内 生长区域的整体式插入件的照片。以这种方式印刷珠粒的阵列，以便提供珠粒之间的连接， 并且继续提供孔隙之间的连接，其中在已经模制到插入件和移除之后保留了孔隙。图20a 和图20b为图20的插入件的连续放大。在图20b中，珠粒之间的连接2001将在最终制品 中形成互连孔隙，并且珠粒之间的空间2002将形成向内生长介质的金属支撑件。
[0107] 图21为根据本发明用于形成基底界面的AM制造的整体式插入件的照片。图21a 为图21的放大图。对角行进的链2101将在向内生长介质和基底或致密区段之间形成圆形 界面。2101位于产生向内生长介质的珠粒元件2102的顶部上。图21b是下述部分的横截 面图，该部分为利用图21的AM形成的插入件而金属注塑模制的以形成基底界面。圆形界 面2103形成了向内生长区域和基底或致密区段之间平滑的过渡。
[0108] 图22示出了根据本发明的烧结的可植入装置的一个部份的放大图。该表面区域 2201和向内生长区2202由AM插入件形成。
[0109] 在另一个实施例中，令人希望的是利用两种或更多种不同金属材料制造植入物。 例如，由AM插入件形成的纹理可为与植入物的基底不同的材料。
[0110] 在一个实施例中，期望用于多孔区段的材料不同于用于固体区段的材料，这可通 过首先将原料注射到整体式插入件内、而没有形成固体区段的容积，然后围绕先前填充的 插入件注射所期望的容积来实现。可替代地，可颠倒形成的顺序。
[0111] 在另一个实施例中，二级操作可用于改善已完成制品的机械性能。这些可包括表 面的机械或化学整理或制品的热处理或化学处理，以改变制品的微结构。
[0112] 尽管本发明已经依据实例和目前优选的实施例进行了描述，但应理解的是，这种 披露不应解释为限制性的。对于本领域的那些技术人员在已经读取上面的披露之后，各种 改变和修饰将无疑变成明显的。因此，旨在将这些权利要求解释为覆盖所有改变和修饰，如 同落入本发明的真实精神和范围内。例如，本发明可应用于陶瓷材料和陶瓷注塑模制的领 域。
【主权项】
1. 一种用于形成可植入装置或其部分的方法，这种方法包括以下步骤： 将粘合剂和金属颗粒的第一粉末混合以形成第一均匀混合物； 通过加成工艺形成整体式模具插入件，其中该插入件具有复杂纹理； 将该模具放置在模具中； 将该第一均匀混合物注塑模制到该模具和该模具插入件内以形成制品，其中该模具插 入件形成该制品中的纹理化部份； 从该模具移除该制品和该插入件； 从该制品移除该插入件；并且 烧结该制品以形成该可植入装置，其中该纹理化部份具有20兆帕斯卡或更高的拉伸 结合强度。2. 根据权利要求1所述的方法，其中该复杂纹理包括融合孔隙形成区域。3. 根据权利要求1所述的方法，其中该纹理化部份包括该可植入装置的向内生长区 域。4. 根据权利要求3所述的方法，其中该向内生长区域具有至少45%的互连孔隙度。5. 根据权利要求3所述的方法，其中该纹理化部份进一步包括固定区域。6. 根据权利要求5所述的方法，其中该纹理化部份进一步包括对于该可植入装置致密 部份的界面区域。7. 根据权利要求5所述的方法，其中该固定区域具有切槽。8. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括将粘合剂和金属颗粒的第二粉末混合以形 成第二均匀混合物，并且在注塑模制该第一混合物之后注塑模制所述第二混合物。9. 根据权利要求1所述的方法，其中该第一粉末金属选自下组，该组由以下各项组成： 商业纯钛和钛合金。10. -种形成可植入装置的纹理化部份的方法，这种方法包括以下步骤： 将粘合剂和金属颗粒的粉末混合以形成均匀混合物； 通过加成制造工艺形成整体式模具插入件，该插入件具有用于与模具接触的第一表面 和具有纹理的第二表面； 将该插入件放置在模具中以使得该第一表面与该模具接触； 将该均匀混合物注塑模制到该模具内以形成一种制品，该制品具有完全由该模具插入 件的第二表面限定的纹理化部份； 从该模具移除该制品和该模具插入件； 移除该插入件以便保持该制品上的该纹理化部份；并且 烧结该制品以形成具有该纹理化部分的该可植入装置。11. 根据权利要求10所述的方法，其中该纹理化部份具有20兆帕斯卡或更高的拉伸结 合强度。12. 根据权利要求10所述的方法，其中该加成制造工艺包括三维打印。13. 根据权利要求10所述的方法，其中该纹理化部份包括松质骨的纹理。14. 根据权利要求10所述的方法，其中该纹理化部份包括固定区域、多孔向内生长区 域、和界面区域。15. 根据权利要求10所述的方法，其中具有纹理的该第二表面包括融合的成孔物。16. 根据权利要求14所述的方法，其中该向内生长部份具有60%和85%之间的孔隙 度。17. -种纹理化可植入装置，包括： 固定纹理，该固定纹理包括一组突出切槽特征， 向内生长部份，该向内生长部份具有60%和85%之间的孔隙度，和界面区域，该界面 区域是对于该装置的致密部份， 其中该向内生长部份的该拉力结合强度为至少50兆帕斯卡。18. 根据权利要求17所述的可植入装置，通过粉末金属注塑模制进行制造，其中该固 定纹理、向内生长部份和界面区域是利用整体式模具插入件形成。19. 一种用于适于形成复杂的可植入装置的金属注塑模制的整体式模具插入件，该插 入件包括： 用于在该装置上形成包括切槽的固定纹理的一个部份，其中这种纹理完全由该插入件 限定； 用于在该装置上形成向内生长介质的一个部份；和 用于形成对于该装置的致密部份具有减少的应力集中点的界面的一个部份。
【专利摘要】具有复杂表面的高强度可植入装置由粉末金属注塑模制而成，其中该表面由整体式插入件限定，该整体式插入件由加成制造工艺制造。该插入件限定该装置的表面纹理，并且还可包括用于形成向内生长纹理的一个部份和用于形成基底界面纹理的一个部份。该纹理的拉伸结合强度为20兆帕斯卡或更大。
【IPC分类】A61F2/28
【公开号】CN104981219
【申请号】CN201480008119
【发明人】约瑟夫·A.·小格罗霍斯基
【申请人】实践粉体技术有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年1月8日
【公告号】EP2943163A1, US20140195001, WO2014110182A1