一款通过3D打印钛合金制造的定制髋关节假体，在使用两年后发生失效。患者关节出现骨折，不得不进行翻修手术。目前，该案例正作为一项深入的技术研究进行分析，以确定失效的根源是烧结材料中孔隙率过高，还是在生成式设计过程中对冲击载荷模拟不足。
显微CT与仿真：失效诊断 🔬
法医团队使用VGSTUDIO MAX处理了断裂假体的显微CT图像。分析显示，在股骨颈区域，恰好是裂纹起始处，存在相互连通的孔隙区。这些典型于Ti6Al4V钛合金选区激光熔化（SLM）工艺的空腔，起到了应力集中器的作用。同时，在Ansys Mechanical中重建了原始CAD模型。仿真表明，针对正常步态循环载荷优化的生成式设计，并未考虑意外载荷场景，例如绊倒或侧向冲击。Materialise Magics中的生成式设计软件优先考虑了减重，而忽视了对意外峰值载荷的抵抗能力。
如何避免设计损害耐久性 ⚙️
此案例为3D打印假体领域提供了一个关键教训：个性化定制不仅需要适应解剖结构，还必须考虑患者的生物力学风险。在仿真中必须纳入相当于跌倒或突然动作的冲击载荷。此外，打印后的显微CT质量控制应成为强制要求，并设定最大孔隙率阈值。可以使用KeyShot等工具向外科医生展示失效分析的视觉报告，以便于就植入物的重新设计做出决策。
是否可以通过有限元仿真预测3D打印钛合金髋关节假体设计中的临界孔隙率，从而避免在使用两年后因疲劳而发生断裂？
（附注：3D打印假体是如此个性化，以至于它们都有指纹。）