跟著(zhù)人類(lèi)壽命的遍及延伸，越來(lái)越多的老年人患有環(huán)節炎和骨質(zhì)疏松癥，這造成骨科置換東西的需求量接續增長(cháng)，而環(huán)球局限內的體重增加和肥胖化趨向使得人類(lèi)骨骼環(huán)節要蒙受更大的壓力。別的，大多數人的生活方法正在改變，從短缺體育鍛煉到增加運動(dòng)介入度，進(jìn)一步增加了人們對身材部件置換件的需求。跟著(zhù)新興經(jīng)濟體的發(fā)展，越來(lái)越多的人可以負擔骨科醫療東西價(jià)格。據環(huán)球調研機構Global Market Insights展望，到2024年，環(huán)球骨科東西環(huán)境趨向的產(chǎn)值將會(huì )增長(cháng)到500億歐元(約530億美元)。

骨科配件平時(shí)由棒材、鑄件或鍛件加工而成，而后進(jìn)行研磨和拋光。對于髖環(huán)節和膝環(huán)節植入物，非常多見(jiàn)的工件質(zhì)料是鈷鉻合金，但鈦合金的應用量也在增長(cháng)。典范的鈷鉻合金包含CoCr28Mo6等，而Ti6Al4V鈦合金是非常常用的質(zhì)料。

這兩種質(zhì)料都具備生物相容性，極端堅挺，所以非常適用制造骨科配件。然而，這些相像的屬性也增加了合金的加工難度。鈷鉻合金堅挺耐磨，彈性大，且導熱性差。這種合金可能包含堅挺的、造成刀具緊張磨損的磨蝕性成分，并會(huì )發(fā)生堅韌且連續的切屑，所以需求應用具備良好切屑掌握性能的切削刃槽型。

鈦合金非常輕且非常堅固，會(huì )在加工時(shí)變硬，而且導熱性差。熱量密集在切削刃和刀面上。高溫、大切削力和切屑通道的高沖突會(huì )造成初月洼磨損和刀具無(wú)效。該質(zhì)料的彈性模量較低，這在少許植入應用中頗具作用，但在加工時(shí)質(zhì)料會(huì )從切削刃上彈回，所以要求親切留意刀具的犀利度。

骨科植入物加工中所用的質(zhì)料平時(shí)會(huì )發(fā)生過(guò)量的熱量，所以需求應用冷卻液。然而平時(shí)對傳統冷卻液的應用有著(zhù)極端嚴格的限制，以防備污染零件。而且在加工后，傳統冷卻液需求進(jìn)行清洗，這個(gè)歷程耗時(shí)且老本高昂。別的，在工作人員的身材健康、安全和處分政策方面，冷卻液本身也會(huì )造成環(huán)境疑問(wèn)。另一種冷卻技術(shù)是接納超臨界二氧化碳(scCo2)的干式切削技術(shù)。這種超臨界scCo2作為一種介質(zhì)，把干燥的強效潤滑劑輸送至切削區。

跟著(zhù)配備冷卻體系的降生，可以在不應用油、乳液或合成液的情況下加工零件。當Co2在31℃下被加壓至74bar(1070psi)以上時(shí)，它就造成了超臨界流體。在這種狀況下，它會(huì )像氣體同樣填塞容器，但密度與液體類(lèi)似。當被輸送到切割區時(shí)，固然不會(huì )像液氮同樣締造低溫物質(zhì)，但scCo2會(huì )伸展并形成干冰。所以，斬新的冷卻液辦理方案帶來(lái)更高的冷卻服從，優(yōu)于那些接納高壓水/油、微量潤滑(MQL)、液態(tài)Co2和液態(tài)氮的現有體系。

在骨科東西制造中，另一項越來(lái)越遍及的非傳統制造技術(shù)是3D打印技術(shù)，該工藝應用鈦和鈷鉻合金粉末來(lái)制造復雜、接近凈成形的零件(圖2)。在醫療行業(yè)中，接納選定性激光融化(SLM)技術(shù)把粉末融化并逐層制造零件。該工藝允許醫療東西制造商為患者定制分外表面和尺寸的零件。別的，還可以發(fā)生勻稱(chēng)一致的微孔表面，從而加快零件與人體骨胳的結合。對于精加工，通過(guò)3D打印加工出的零件能夠保持其制造金屬的大片面加工特性。然而，此類(lèi)零件可能務(wù)必接受印刷后期處分，以減弱加工歷程中發(fā)生的不勻稱(chēng)應力。別的，在加工后期，因為零件接近凈成形且具備復雜的表面，所以零件夾持不妨一項搦戰。