PEEK（聚醚醚酮）材料因其优异的生物相容性和机械性能，被大范围的应用于颅骨修复和重建。相比传统金属材料，PEEK 植入物具有更低的弹性模量，能减轻应力屏蔽效应，有利于骨组织再生。另外，PEEK 植入物无磁性、透X线，能够直接进行MRI和CT扫描随访，满足临床需要。但是，PEEK属高温热塑性高分子材料，增材制作的完整过程中的温度波动会影响材料的结晶度和力学性能。下面将介绍采用熔融沉积模型（FFF）技术制备PEEK植入物，考察不同打印参数对材料机械性能和表面上的质量的影响，以找到既满足力学要求又具备光洁表面和均匀颜色的最佳工艺方案，使PEEK植入物的应用更广泛
研究中使用的是Apium M220 3D打印机和VESTAKEEP® 3DF-T PEEK材料，通过单因素测试方法评估不同打印参数对PEEK植入物性能的影响。
设置不同打印参数矩阵(见表2)，分别打印PEEK植入物样品,进行后续性能测试。打印参数包括气流温度、构建方向、层高、壳数等。
1、机械性能测试：进行正割顺应性、动态顺应性和冲击实验(见图1和图2)，评价弹性和抗冲击性能。测试发现构建方向为180°时，植入物机械性能最好。
图 1. 机械加工植入体在 1000 个循环周期内的秒顺应性(Csec)和动态顺应性(Cdyn)测量值，包括 500 个循环周期后的评估值.
图2.代表性的力-位移曲线. 与机械加工植入体相比，采用不一样打印轮廓制造的 PEEK PSCI 在冲击试验中得出的有代表性的力-位移曲线、热分析：采用DSC测试(见图3)，分析不同打印参数下PEEK植入物的熔点和结晶度。结果显示气流温度会影响样品的结晶度。
3、表面分析：使用显微镜和分光光度计(见图4)，测试不同参数打印样品的表面形貌、颜色均匀性。发现水平打印表面上的质量较差。
图 5. FFF 和机械加工 PEEK 颅骨植入物在机械完整性(最大冲击力 - FM、总吸收能量 - ET 和直至失效的位移 - lT 之间的关系)、植入物质量（结晶度 - Xc、底面波纹跨度和变色程度 ΔEab∗)和可用时间方面的比较。显示了在两种不同气流温度 (AF)下的三种不同构建方向 (BO)(标准 = AF 210)。此外，还显示了 5 mm厚(T 5)的 BO 180 种植体，该种植体在机械性能上与机械加工种植体最为匹配.
通过采用单因素测试法及多角度性能分析，本研究全面考察不同工艺参数对FFF技术制备的PEEK植入物的影响，获得优化打印方案。
图 6. PEEK PSCI 的单个印刷轮廓示例及其打印时间(h：mm)(右下角)。右上角显示的是机械加工植入物.
水平打印时，植入物的机械性能最佳，是因为加载方向与打印层方向垂直，但表面上的质量较差，主要由于表面残留支撑结构造成。竖直打印时，植入物表面上的质量最好，但机械性能较弱，因为加载方向与打印层方向相同。
研究使用了Apium M220 3D打印机和VESTAKEEP® 3DF-T PEEK材料，系统地评估了不同打印参数对植入物机械性能、热性能和表面上的质量的影响。研究之后发现构建方向是决定植入物力学性能的关键参数，而气流温度与样品的结晶度和表面上的质量紧密关联。在180°构建方向和210°C气流温度条件下可获得较优综合性能。
不仅能够精确打印高温PEEK材料，还提供了多种打印参数调节空间，以平衡植入物的力学性能和表面上的质量。研究结果可为优化个性化PEEK植入物的增材制造提供重要参考价值。
