两款国产陶瓷3D打印机，西安点云生物重磅产品

2020年11月11日，南极熊注意到，西安点云生物推出了两款陶瓷3D打印机：FFP生物陶瓷3D打印机、DLP光固化陶瓷3D打印机。

西安点云生物科技有限公司（Xi’an Particle Cloud Biotechnology Co., Ltd.）是一家国际领先的为生物工程、医疗健康和先进制造等领域提供先进材料、创新产品和智能装备的高新技术企业。他们提供全方位的生物材料研发、生产和技术服务，在可降解生物陶瓷、生物高分子及其复合材料方面积累了丰富的应用经验，擅长生物材料的3D打印技术。可定制生物墨水及3D打印工艺，从四个方面（材料、软件、装备、应用）全面自主研发，为用户提供从打印耗材、打印设备到实际应用的全套解决方案。公司采用无丝打印技术（Filament-free Printing, FFP）不需要预制打印丝线，能够直接将陶瓷材料在常温下逐点逐线逐层打印成型，这不但能显著降低现有的打印耗材成本，而且能够自由搭配材料组合，实现多种材料复合打印，极大地拓展现有打印材料的选择范围。主要客户涵盖医院、高校、科研院所和企业研发部门等，分布在生物医疗、教育、新材料、新能源，智能制造等领域。

生物陶瓷3D打印机

点云生物推出的生物陶瓷3D打印机（PCPrinter BR）采用无丝打印（Filament Free Printing, FFP）技术，可根据骨科临床患者的骨缺损尺寸、形状和内部孔隙等参数，精确定制出可生物降解的理化特性和外观结构仿生的人工骨。同时，该打印机广泛适用骨组织再生、软组织生物结构体和药物控释等材料，为生命科学、材料科学、组织工程和药物开发等领域的研究者提供新的研究工具。

△生物陶瓷3D打印机

功能特点
1. 用户可自由配比复合化打印浆料，材料粘度可高达50万厘泊；
2. 低粘度（如蒸馏水）至高粘度浆料均可实现0.001ml高精度定量；
3. 精确控制打印线宽和间距，孔隙结构按需精准定制；
4. 仿生外形和孔隙结构软件算法支持；
5. 拥有核心无丝打印技术的自主知识产权；
6. 打印材料通过系列体外实验和动物骨缺损修复实验，生物相容性佳；
7. 提供从耗材、打印设备到实际应用的全套解决方案。

适用材料
1.  骨组织再生材料：羟基磷灰石(Hydroxyapatite)、磷酸三钙(Tricalcium phosphate) 、聚醚醚酮(Polyether-ether-ketone)、珍珠质(Nacre)；
2.  软组织生物结构体材料：明胶(Gelatine)、骨胶原(Collagen)、琼脂(Agar)、纤维蛋白(Fibrin)、海藻酸盐(Alginate)、聚氨基葡萄糖(Chitosan)；
3.  药物控释材料：聚乙酸内脂(PCL)、乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚乳酸(PLLA)、羟基乙酸淀粉钠(Sodium Starch Glycolate)。

△生物陶瓷3D打印样品

核心技术参数
1.  喷头数量：单喷头
2.  适应浆料粘度：≤50万厘泊
3.  打印速度：0.08~2ml/s
4.  打印精度：0.001ml
5.  打印尺寸：150×150×120mm
6.  打印床温度：-10~70℃
7.  打印区域低温：低至-150℃


△世界首例3D打印可再生人工骨四肢修复大段骨缺损临床试验

基于该型生物陶瓷3D打印机，点云生物完成了世界首例3D打印可再生人工骨四肢修复大段骨缺损临床试验。点云生物根据患者骨缺损形状尺寸建立三维数字模型，采用3D打印技术制作出具有生物安全性的钙磷生物陶瓷复合材料，打印出与患者股骨髁部骨缺损形状相符的多孔生物陶瓷人工骨，并复合患者自身骨髓细胞，植入骨缺损部位成功修复长达5cm股骨髁部骨缺损。

光固化陶瓷3D打印机

南极熊了解到，点云最新推出光固化陶瓷3D打印机，采用下沉式DLP（Digital Light Processing）投影技术，配合对应的陶瓷树脂在投影区域产生光聚合反应固化，一次可以成型一个面，成型速度快，适应材料范围广，打印成功率高，支撑部分去除容易，体积小巧，定位生产级应用；基于该型打印机，点云生物开展了齿科、关节和脊柱等医疗领域的陶瓷打印和应用研究；该型打印机更是可以广泛应用于军工、工业制造、建筑、运输、考古和教育等领域。

△光固化陶瓷3D打印机


△3D打印的陶瓷样品（未脱脂烧结）

功能指标
1. 满足405nm光敏树脂及对应陶瓷树脂浆料的打印成型功能
2. 拥有自动刮料功能
3. 投影画质分辨率为1920*1080
4. 投影像素精度为50um，成型尺寸为96mm×54mm
5. 具有辅助调平及液面检测功能
6. 采用光源上照式，模型托盘下沉式
7. 支持光照时间、打印层厚等参数的设置功能
8. 具备可视化的参数配置界面
9. 具有三维模型以及打印状态的显示功能

核心技术参数
1. 打印范围（长×宽×高）：96mm×54mm×100mm
2. 层高控制精度：≤10um
3. 光学引擎光源波长：405nm
4. 光学引擎投影画质分辨率：1920×1080
5. 打印机投影像素精度为50um/投影幅面大小96mm×54mm
6. 料槽最小用量：2L，最大用量：5L


配套光固化陶瓷材料
外观：白色粘稠液体   
陶瓷类型：α-Al2O3 、3Y-TZP
陶瓷含量：约50%体积分数
固化光源波长： 405nm
陶瓷树脂密度：2.0~3.8g/cm3
粘度：13000~25000 CPS@25℃

成型效果参数示例

1.3D打印氧化铝陶瓷主要技术指标：

氧化铝陶瓷树脂中陶瓷的体积含量：≥50%
颜色：白色
烧结件密度：≥3.7g/cm3
烧结线性收缩率：≤20%
孔隙率：≤5%           
熔点：2054℃
耐磨性：≤0.1g/cm3
洛氏硬度：≥80 HRA
抗弯强度：≥150MPa
抗压强度：≥550 MPa
断裂韧性K1C：≥3MPa •m1/2
导热系数：20W/m •K
热膨胀系数：7.2×10-6m/m •K
导热率：20-30W/K •m(25℃)
介电强度：15KV/mm
介电常数：9
介质损耗：5.10-3 (9GHz)
体积电阻率: 1012-1014/Ω•cm (25℃)
耐化学性:抗氧化，耐酸碱腐蚀
最高使用温度：1500℃


2.3D打印氧化锆（3Y-TZP）陶瓷主要技术指标：

氧化锆陶瓷树脂中陶瓷的体积含量：≥50%
颜色：白色
烧结件密度：≥5.9g/cm3
烧结线性收缩率：≤21%
孔隙率：≤5%           
熔点：2700℃
耐磨性：≤0.06g/cm3
洛氏硬度：≥90 HRA
抗弯强度：≥400MPa
抗压强度：≥850 MPa
断裂韧性K1C：≥6-15MPa•m1/2
导热系数：1.6-2.03W/m•K
热膨胀系数：10.5•10-6•k-1
导热率：1.2W/K•m(25℃)
介电强度：19KV/mm
介电常数：27
介质损耗: 2•10-3 (1GHz)
体积电阻率: 1012-1014/Ω•cm(25℃)
耐化学性:抗氧化，耐酸碱腐蚀
最高使用温度：1400℃


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