“ 单枚小动脉支架动辄2~3万,大动脉支架甚至需要上10万。果然,这世界上只有一种病,那就是穷病。”

心脏支架手术最早出现于20世纪八十年代初,它是一个很细很小的金属网,当给心脏供血的冠状动脉发生堵塞,突然发生急性心梗的危急时刻,用这个金属网把狭窄的血管撑开,心脏就得到血液供应了,缺血的心肌立刻得到了血供。
一个合格血管支架有2000个尺寸要求,制造良品率很低。制造加工过程为:激光切割、化学清洗、热处理、电化学抛光、清洗、灭菌和涂药包装。

传统方法生产效率低下,成本高,且性能不佳。
中南大学粉末冶金国家重点实验室最近带来了一项心脏支架制造的新技术——粉末冶金注射成型技术制备的新型血管内支架的动物应用研究。

细节:将 30 枚粉末冶金注射成型技术制备新型血管内支架分别植入30 只实验犬主动脉内,术后CT血管造影了解其在主动脉内情况,并通过大体肉眼观察、光镜、电镜及免疫组化了解内术后不同时间支架表面新生内膜情况。

实验犬主动脉CTA照片

据参与这项实验的专家介绍:搞粉末成型的,养狗养了近一年,做了30场心脏支架手术,真累!
最终,30枚新型血管内支架均被成功植入到实验犬主动脉内。术后支架通畅率100%,无支架移位、扭曲、断裂,无支架感染及血栓形成,管腔无狭窄或闭塞。所有实验犬均健康存活超过6个月。

“ 感谢科学,让穷病也有得治。”
仰望完“高端玩家”的操作后,我们来复盘一下其中的制造工艺——粉末共注射成形,也就是双组份注射成型+MIM金属注射成型。
双色注塑是一种双组份注射成型的一种,指一次生产的零件使用了两种原材料。
相比较于两个零件装配一体,双组份注射成型有更强的材料结合力、零装配间隙、精度更高等优势。

不同材料的结合能力
这里介绍一下另一个双组份粉末成型的案例:牙科种植体。


为了提高牙科种植体和人体骨骼的相容性,要求零件表面有多孔结构,但同时应满足微型零件的结构强度。
MIM工艺主要包括产品设计、模具设计、质量检测、混合、成型、脱脂、烧结、二次加工等8个重要环节,其中针对产品特性决定是否需要进行表面处理。
通常,我们把注射好的零件称为“绿件”,将烧结完毕的零件称为“棕件”。
精细金属粉末和热塑性塑料、石蜡粘结剂按照精确比例进行混合。
所有原材料高混后挤出成型
挤出成型造粒

注塑成型

脱脂是将成型部件中粘结剂去除的过程,这个过程通常分几个步骤完成。溶剂萃取部分粘结剂后,还要经过热脱粘除去剩余的粘结剂。脱粘时要控制批件中的碳含量和减少氧含量。


烧结是在通过控制气氛的烧结炉中进行。MIM零件的高密度化是通过高的烧结温度和长的烧结时间来达到的,从而大大提高和改善零件材料的力学性能。
MIM金属粉末成型应用在很多领域,比如医疗与牙科领域,正畸支架零件、外科手术器械、可植入MIM零件、膝盖植入物零件... ...



在汽车产业中的应用:发动机的摇臂、换挡杆、涡轮增压器叶片 … …




在IT、电子仪器和通讯中的应用:光导纤维零件、冷盘和散热器、手机零件 … …


在船舶、航天产业中的应用:座椅皮带零件、出油阀压紧座、客机襟翼螺旋密封、火箭燃烧器装置 … …

在消费品中的应用:手表表壳和相关零件、眼镜零件、摄影机的三角架体、MIM吉他调谐器罩 … …


在军品与防务中的应用:枪的扳机、“安全与打开保险”转子、手枪上弯夹紧安全零件 … …


在其他领域中的应用




本文参考:
舒畅, 蔡文武, 何昊, 等. 粉末冶金注射成型技术制 备的新型血管内支架的动物应用研究[J]. 中国普通外科杂志, 2017, 26(2):205–212.

