世界各地数以百万计的人通过髋关节和膝关节置换术重新获得了活动能力。但是，却没有人意识到，自20世纪60年代以来，用于此类植入物的材料基本保持不变。

钛材料最初是为火箭设计的，它强度高、耐腐蚀且重量轻，但它与人体骨骼和组织的匹配度并不高，通常会导致植入物失效。

近日，在一项新研究中，美国研究人员展示了使用 3D 打印（也称为增材制造）设计新合金的路线图。这些合金，由两种或多种金属元素组成。

研究作者Amit Bandyopadhyay说：“通过 3D 打印，我们可以重新设计这些具有特定用途的合金，这就是它的美妙之处所在。在未来十年，我们将看到各种新合金将使用 3D 打印技术进行设计。它不仅仅是一个制作形状的平台，也是一个为特定应用程序创建新组合的平台。”

举例来说，髋关节和膝关节植入物植入人体，特定部位会面临着被细菌感染的危险。如果能设计出兼容性更好、抗细菌性能极佳的合金，那么就能减轻医生在植入手术过程中的负担。

此前，工业界不愿意设计新的合金材料是因为成本高昂。但是，3D 打印却完美地避开了这个弱点。它能使技术人员根据需要制作的结构，以及希望具备的功能来定制新材料。与此同时，花费的时间更短，成本更低。

研究人员强调，找到成功的合金“配方”后还必须对其进行常规制造工艺的测试，以确保其功能。此外，新合金还需要通过监管审查程序。

该研究论文题为“Alloy design via additive manufacturing: Advantages, challenges, applications and perspectives”，已发表在Materials Today上。

论文原文：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702121004314?via%3Dihub