制造网格结构相加的设计生物医学应用

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该特刊着重于与加成地制造晶格结构的设计，生物医学应用的不同特点。在许多情况下，该处理 - 结构 - 性能关系和技术特征从一个形态，机械和功能性点讨论的。特别地，该添加剂的制造工艺，软件方法，和设计标准，其允许三维多孔结构，并与特制性能晶格的直接制造的概述，被报告。因此，目前的专刊的目的在于提供新的见解的先进设备的开发，并说明理论/实验方法使用在该领域工作的研究人员。

1.简介

添加制造(AM)技术允许创建具有复杂形状的物体，因为它们基于连接材料的过程，一层一层，不同于减法制造方法。这些技术以前被称为快速原型技术，因为制造对象可以避免使用模具或其他成型工具，从而大大减少了对象的设计时间和成本。1]。此外，AM结合逆向工程技术[2-4]允许定制设备的开发。

这些技术的主要应用领域涉及模具插件，生物医学装置（即，假体和支架），机械部件以及其它部件不同的工程领域的发展。AM被认为是快速成型的演进，并从两种材料和机械工程[受益匪浅五-7]。制造过程中可以通过烧结或通过熔化和随后的材料凝固采取不同的方式，例如代替。

在基于粉末烧结一分层处理的情况下，使用激光束（选择性激光烧结和选择性激光熔化）或电子束（电子束熔炼）得到合并。

所制造的装置的最终性质明显地依赖于过程的种类和参数优化。如果合并过程涉及粉末熔化和凝固，主要的关键方面通常与残余应力的发展。

也经常报道，在这种情况下，该过程可以比作局部焊接，它提供了高水平的能量在一小部分材料周围的“冷”质量。在过去的几年中，由于AM技术能够克服传统制造方法的局限性，人们越来越关注AM技术。

然而，相对于生物医学领域，如在文献中报道，许多问题仍然存在，尤其是在一些材料和所得到的装置的机械性质的生物相容性方面这将似乎不适合在许多情况下负载支承应用（i.e., bone substitutes and prostheses).

后处理可以是复杂的，也包括热循环可以修改微晶结构。尽管文献中包含了大量涉及生物医学应用的组件和功能器件生产问题的文章[8-10，关于微观结构特征的信息，从生产过程和后处理，仍然缺乏。

2.特别发行结构

目前特刊（SI）载有关于AM在生物医学领域的应用11篇，并强调这项技术的先进设备的设计和开发中的重要作用。具体而言，以下主题进行了讨论：AM过程的概述材料和器件特性分析过程的组织和优化效果软件方法的3D模型的发展对于骨段固定系统的发展具有定制性能的三维多孔结构设计制造的研究实验室工具矫正牙套的实现内脏器官的副本

最后，提出的SI的目的是邀请该领域的研究人员做出贡献，提供当前进展的完整观点。

3.拟议的条款

报告所提出的论文的合成描述。

论文“相加的设计制造结构的生物医学应用：添加剂的制造审查过程中应用到生物医学领域”由F. Calignano等，说明了艺术的AM技术状态的概述，在使用。生物医药领域，用于制造各种部件，假体，或为医生或外科医生训练副本。。更详细的研究报告在“3D打印的医疗应用中的作用：艺术的国家”呈现由A.艾马尔等人，其中既有好处也有不同的AM技术，用材料的缺点和应用的类型生物医学领域进行了分析。的可能性，设计的Ti6Al4V晶格结构具有定制的建筑特色，孔径和几何形状，而不显著影响装置的机械性能，则报告在标题为“A进一步分析通过选择性激光熔化制造的Ti6Al4V网格结构的”由S上的纸。Maietta等。

论文“生物活性SiO的机器人播送”₂-P₂Ø_五-CaO-MgO-Na₂好₂O系列玻璃支架”由F. Baino等。提出关于生物活性硅酸盐玻璃支架具有格状3D结构，使用robocasting过程的制造进行研究。据报道，从不同种所制造的支架分析的结果。

摘要“数字医学副本通过桌面系统:设计形状评价结肠部分”由m . Bici et al .,一些结果在应用程序的桌面系统原型的医疗副本涉及复杂形状进行了讨论,为了提高手术术前计划或培训。

在G. Venne等人的论文《肩关节模拟器中关节盂位置一致的3D打印特异性解剖夹具》中，提出了一种用于生物力学测试的骨结构固定系统的研究。所提出的方法可适用于不同的解剖结构，并允许保存骨解剖的完整性，还提供了相对于测试系统的可重复的解剖定位。

G. Putame等人在《3D打印技术在机械拉伸生物反应器设计与制造中的应用》一文中，利用AM技术制作了机械拉伸生物反应器的定制组件，该机械拉伸生物反应器在机械生物学研究和心脏组织工程中具有潜在的应用前景。

在本文提出由H. Choi等人研究“槌手指格子粪中使用3D打印”，提出了一种装置的格子设计，这是根据患者的特定需求建模第一再印，也防止坏死或感染。另一个重要的应用是在工作“添加剂制造应用到柔性致动器用于活性矫形器和医疗器械”，由M. G.安东等人考虑。In particular, the results of the research are presented focusing on the application of AM for the fabrication of novel actuators (i.e., soft pneumatic actuators and pneumatic muscles), active orthoses, and a variable-stiffness grasper to be employed in natural orifice transluminal endoscopic surgery.

纸张由M. Babic等“用于与在3D空间中的可见性图的拓扑性质的miRNA生物统计模式识别的一种新方法”，报道用于产生3D图形的新方法。具体而言，DNA模式识别智能神经网络系统与一个3D空间的可见性网络的拓扑性质相结合。

利益冲突

编辑们宣布，他们有兴趣对本特刊的出版没有冲突。

致谢

这项研究是由与基金卡塔尼亚雅典娜调研所获得的利益支持。

马西莫Martorelli
安东尼奥·格洛丽亚
克里斯蒂娜Bignardi
米歇尔·卡利
Sverio Maietta

参考文献

1. N.郭和M. C.亮氨酸，“添加剂制造业：技术，应用和研究的需要，”机械工程前沿卷。8，没有。3，第215-243，2013。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
2. M. Martorelli，C. Pensa和D.斯佩兰扎，“海上遗产文献数字摄影，”海事杂志考古卷。9，没有。1，第81-93，2014。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
3. M.卡利，D.斯佩兰扎和M. Martorelli，“通过数字摄影，数值分析和实验测试动态三角帆性能，”在机械工程讲义，B。Eynard，V. Nigrelli，S.奥利韦等人，Eds。，第585-595，施普林格，Cham，瑞士，2017。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
4. V. Pagliarulo，F. Farroni，P.费拉罗等人，“用激光扫描为赛车轮胎部分的三维表征结合ESPI，”光学与激光工程卷。104，第71-77，2018。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
5. “用一种新的可持续生物复合材料为FDM制造的定制化颈部矫形器的设计”，台北机械工程讲义，第707-718页，施普林格，瑞士，2019年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
6. F.的Trevisan，F. Calignano，A.阿韦尔萨等人，“添加剂制造在生物医学领域钛合金：工艺，性能和应用”。[应用生物材料和功能材料卷。16，没有。2，第57-67，2018。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
7. S. Saska，L. C.皮雷斯，M.A. Cominotte等人，“三维印刷和体外聚评价（3-羟基丁酸酯）的支架官能化用于组织工程骨生长肽，”材料科学与工程：C卷。89，第265-273，2018。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
8. N.Vitković，S.姆拉德诺维奇，M.特里富诺维奇等人，“为创建软件架构和个性化骨的应用和板植入物的几何模型，”杂志医疗保健工程卷。2018年，文章编号6025935，11页，2018。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
9. E. M.萨内蒂，A. Aldieri，M. Terzini，M.卡利，G.弗朗西，和C. Bignardi，“添加制造承重植入装置：谨慎理由，”澳大拉西亚的医学杂志卷。10，没有。8，P。700，2017年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
10. D.斯佩兰扎，D.雪铁龙，F.帕杜拉等人，“添加剂制造技术用于3D胎儿面的重建，”应用仿生与生物力学卷。2017年，文章编号9701762，10页，2017年。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索

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