今日，中國器審發(fā)布關(guān)于公開征求《增材制造聚醚醚酮植入物注冊技術(shù)審查指導(dǎo)原則（征求意見稿）》意見的通知。
增材制造聚醚醚酮植入物注冊技術(shù)審查指導(dǎo)原則
（征求意見稿）
一、前言
基于減材制造的聚醚醚酮材料已經(jīng)廣泛用于人體硬組織的重建和修復(fù)，增材制造技術(shù)在用于聚醚醚酮材料產(chǎn)生了新的臨床受益外，也引入了新的風(fēng)險。本指導(dǎo)原則提出針對增材制造聚醚醚酮植入物的設(shè)計研發(fā)、生產(chǎn)制造中需要滿足的產(chǎn)品基本安全、有效及質(zhì)量可控通用要求，并不包括產(chǎn)品上市注冊所需提交申報資料的所有內(nèi)容。注冊申請人還需結(jié)合具體產(chǎn)品，參考我國已發(fā)布其他相關(guān)技術(shù)審查指導(dǎo)原則等相關(guān)要求對申報資料內(nèi)容進行補充和細化。
本指導(dǎo)原則是對注冊申請人和審查人員的指導(dǎo)性文件，但不包括注冊審批所涉及的行政事項，亦不作為法規(guī)強制執(zhí)行。如果有能夠滿足相關(guān)法規(guī)要求的其他方法，也可以采用，但是需要提供詳細的研究資料和驗證資料。需在遵循相關(guān)法規(guī)和標準的前提下使用本指導(dǎo)原則。
本指導(dǎo)原則是在現(xiàn)行法規(guī)和標準體系以及當(dāng)前認知水平下制定的，隨著法規(guī)和標準的不斷完善，以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，本指導(dǎo)原則相關(guān)內(nèi)容也將進行適時的調(diào)整。
二、適用范圍
本指導(dǎo)原則適用于采用聚醚醚酮材料經(jīng)增材制造工藝生產(chǎn)，作用于骨、關(guān)節(jié)及口腔硬組織的無源植入性個性化醫(yī)療器械。指導(dǎo)原則涵蓋了產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)和制造全流程中個性化設(shè)計開發(fā)、增材制造生產(chǎn)制造、性能評價和臨床評價等相關(guān)內(nèi)容。
采用以聚醚醚酮為主體的復(fù)合材料增材制造的植入產(chǎn)品可在本指導(dǎo)原則要求的基礎(chǔ)上進一步完善。
三、基本原則
（一） 患者匹配產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)需以臨床需求為導(dǎo)向，首先明確增材制造個性化聚醚醚酮植入物的臨床適用范圍；
（二） 增材制造聚醚醚酮植入物所使用的材料及其終產(chǎn)品需滿足植入醫(yī)療器械的生物相容性要求；
（三） 個性化植入物的設(shè)計需確保結(jié)構(gòu)適配、力學(xué)性能適配和生物功能適配；
（四） 增材制造聚醚醚酮植入物所使用的增材制造設(shè)備和工藝需滿足要求并具有穩(wěn)定性；
（五） 需在臨床性能確認前對增材制造聚醚醚酮植入物的產(chǎn)品質(zhì)量和性能進行評價。
四、技術(shù)要求
（一） 術(shù)語和定義
1.下列標準界定的術(shù)語和定義適用于本指導(dǎo)原則
表1. 標準中界定的術(shù)語和定義
標準號 標準名稱
YY/T 0640-2016 無源外科植入物 通用要求
GB/T 35351-2017 增材制造 術(shù)語
2.下列術(shù)語和定義適用于本指導(dǎo)原則
2.1個性化醫(yī)療器械
包括《定制式醫(yī)療器械監(jiān)督管理規(guī)定（試行）》中所述的定制式醫(yī)療器械和患者匹配醫(yī)療器械。
2.2安全系數(shù)
定義為材料的破壞應(yīng)力與植入物在人體內(nèi)預(yù)期所受最大應(yīng)力的比值，安全系數(shù)任何情況下不得小于1。
2.3均勻材料
局部材料屬性不隨空間位置變化的材料。
2.4 非均勻材料
與均勻材料相對應(yīng)，局部材料屬性隨空間位置變化的材料。
2.5 各向異性
部件的力學(xué)性能隨著方向的改變有所變化，在不同方向上呈現(xiàn)出差異的性能。
（二） 技術(shù)性要求
1. 性能評價
1.1 適用范圍
明確產(chǎn)品適用范圍，包括使用部位、適用情形、適應(yīng)癥、適用人群、禁忌癥。
1.2 結(jié)構(gòu)尺寸
明確產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式、關(guān)鍵部位的尺寸及公差。產(chǎn)品如包含多孔結(jié)構(gòu)，需提供最小多孔結(jié)構(gòu)單元的確定依據(jù)，如孔單元形態(tài)、孔徑大小及其分布、絲徑、孔隙率、平均孔隙截距、孔隙梯度、孔內(nèi)部連通性、多孔結(jié)構(gòu)的厚度等的質(zhì)控范圍和確定依據(jù)。
1.3 制造質(zhì)量
明確終產(chǎn)品的外觀、內(nèi)部缺陷、表面粗糙度的指標要求、確定依據(jù)及可接受性論述。
1.4 理化性能
明確終產(chǎn)品材料的物理和化學(xué)性能，可參考YY/T 0660外科植入物用聚醚醚酮（PEEK）聚合物的標準規(guī)范中第5部分性能參數(shù)，提供驗證資料。其中，紅外光譜和重金屬含量要求不低于上述標準中規(guī)定的指標要求。同時，提供全部性能指標要求、指標要求的確定依據(jù)及可接受性驗證資料。
1.5 機械性能
結(jié)合產(chǎn)品預(yù)期臨床使用，明確植入物各項機械性能的性能要求、確定依據(jù)和可接受性驗證資料。
1.6 生物相容性
根據(jù)GB/T 16886系列標準要求，結(jié)合植入物預(yù)期臨床使用，對終產(chǎn)品滿足生物相容性要求進行評價。
1.7 無菌性能
無菌狀態(tài)供貨產(chǎn)品，需明確滅菌工藝（方法和參數(shù)）和無菌保證水平，并提供滅菌確認報告。如滅菌方法可能出現(xiàn)殘留，需明確殘留物質(zhì)控要求及確定依據(jù)，并提供相關(guān)驗證資料。非無菌狀態(tài)供貨產(chǎn)品，需明確推薦的滅菌工藝（方法和參數(shù)）及所推薦滅菌方法的確定依據(jù)。
1.8 產(chǎn)品貨架壽命和包裝
提供包裝及包裝完整性研究資料。如適用，提供貨架壽命驗證資料。
2. 臨床評價
增材制造聚醚醚酮植入物的臨床評價可依據(jù)現(xiàn)行法規(guī)和規(guī)范性文件要求開展。
（三） 風(fēng)險管理
1. 設(shè)計開發(fā)風(fēng)險與質(zhì)控
1.1 醫(yī)工交互
設(shè)計開發(fā)中醫(yī)工交互過程的風(fēng)險，例如醫(yī)學(xué)團隊不能掌握工程團隊的制造能力，或工程團隊在設(shè)計中難以理解醫(yī)學(xué)需求等。為避免此類的風(fēng)險，注冊申請人需按照《個性化匹配骨植入物及工具醫(yī)工交互質(zhì)控審查指導(dǎo)原則》對增材制造聚醚醚酮植入物的設(shè)計開發(fā)中醫(yī)工交互全流程進行質(zhì)量控制，確保設(shè)計開發(fā)中各個環(huán)節(jié)的可追溯性，建議注冊申請人及企業(yè)建立互聯(lián)網(wǎng)交互平臺實現(xiàn)設(shè)計開發(fā)中的醫(yī)工交互及其可追溯性；
1.2 影像數(shù)據(jù)采集和重建
注冊申請人需根據(jù)《無源植入性骨、關(guān)節(jié)及口腔硬組織個性化增材制造醫(yī)療器械注冊技術(shù)審查指導(dǎo)原則》明確醫(yī)學(xué)影像采集使用的軟硬件設(shè)備及采集和重建過程的關(guān)鍵要素。其中，CT數(shù)據(jù)采集需明確切片間距/層數(shù)、掃描層厚、單層分辨率/像素數(shù)、視野和體位；三維重建需明確閾值分割、圖像修正（如降噪、平滑、填充等）、被簡化或省略的幾何特征及其原因。
1.3 植入物結(jié)構(gòu)匹配
建議根據(jù)GB/T 12417.1-2018《無源外科植入物骨接合與關(guān)節(jié)置換植入物第1部分骨接合植入物特殊要求》第4.1節(jié)所述功能特性，對植入物的結(jié)構(gòu)與功能特性進行描述。包括但不限于以下方面：
①植入物是否完全覆蓋病損或腫瘤區(qū)域并有預(yù)留空間；
②植入物與手術(shù)擬切除部位的匹配性；
③植入物能否恢復(fù)患者的外形；
④植入物是否為自體骨/異體骨或其他填充材料預(yù)留了空間；
⑤植入物設(shè)計是否考慮了與周圍骨組織和其他組織結(jié)構(gòu)的連接和固定；
⑥植入物設(shè)計是否存在缺陷，如：引發(fā)積液風(fēng)險。
1.4 植入物力學(xué)匹配
注冊申請人需對植入物的強度進行驗證。對于患者匹配產(chǎn)品，植入物的強度驗證需涵蓋其注冊申報的所有尺寸范圍。可通過有限元分析、等效模型臺架試驗或二者結(jié)合的形式驗證植入物的強度。有限元分析報告中需根據(jù)植入物的解剖位置、應(yīng)用范圍、使用條件、預(yù)期性能、預(yù)期壽命和失效后果，明確植入物的額定安全系數(shù)及其評判方式。鑒于植入物種類的多樣化，注冊申請人需自行提供個性化植入物的安全系數(shù)計算報告及額定安全系數(shù)的取值依據(jù)。對于不同類型植入物，建議安全系數(shù)的計算原理如下：對于替代部分骨骼、長期直接承擔(dān)人體載荷的植入物，需以材料的疲勞極限為破壞應(yīng)力進行安全系數(shù)計算；對于短期承擔(dān)部分人體載荷或不直接替代承載骨骼的植入物，以材料的屈服極限或強度極限為破壞應(yīng)力進行安全系數(shù)計算。有限元模型的建立和分析方法建議遵照《定制式個性化骨植入物等效性模型注冊技術(shù)審查指導(dǎo)原則》和《骨科金屬植入物有限元分析資料注冊技術(shù)審查指導(dǎo)原則》。
在植入物強度的研究資料中，明確植入物在人體內(nèi)與骨或其他組織結(jié)構(gòu)之間的即刻和遠期固定方式，并證明連接方式的可靠性。建議在植入物的強度分析中對連接部件的安全性予以體現(xiàn)，或單獨驗證連接部件的可靠性。
此外，由于增材制造產(chǎn)品在性能調(diào)控方面的優(yōu)勢和特殊性，需在有限元分析或等效模型中考慮周圍骨骼的材料屬性、植入物的均勻材料屬性或非均勻材料屬性并給出說明。
1.5 個性化設(shè)計優(yōu)化和驗證
增材制造聚醚醚酮植入物的設(shè)計開發(fā)可能需通過有限元分析方法對植入物的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計和強度驗證，其風(fēng)險主要來自于模型與實際情況的差異性以及模型的誤差，包括但不限于：
①有限元模型的幾何模型、材料屬性、邊界條件、載荷、接觸屬性等要素與植入物在體內(nèi)的實際力學(xué)環(huán)境的一致性與差異性；
②對于增材制造產(chǎn)品，力學(xué)性能各向異性不可避免且在設(shè)計中難以預(yù)知，可能會導(dǎo)致在實際服役過程中沿力學(xué)性能薄弱方向破壞或失效；
③有限元模型的數(shù)值誤差。
2. 生產(chǎn)制造風(fēng)險
2.1 原材料
增材制造聚醚醚酮植入物的原材料風(fēng)險包括：
①所使用的原材料是否滿足植入醫(yī)療器械的生物相容性要求；
②在不同增材制造工藝中，聚醚醚酮原材料的其他理化性能的穩(wěn)定性可能帶來風(fēng)險，例如擠出成形工藝中的熔體流動速率、粉末床熔融工藝中的粉末流動性；
③原材料在成分、理化性能和生物相容性的批次穩(wěn)定性。
需選用與增材制造工藝匹配的聚醚醚酮原材料，可能為絲材、粒料或粉末。提供原材料物理和化學(xué)性能質(zhì)控要求、確定依據(jù)和驗證資料，至少包括YY/T 0660-2008《外科植入物用聚醚醚酮（PEEK）聚合物的標準規(guī)范》中表1中紅外光譜、重金屬總量、黏度和相變溫度參數(shù)和要求。粉末需至少包括外觀、顆粒形貌、松裝密度、振實密度、流動性。
2.2 增材制造成形驗證
2.2.1 工藝類型和步驟
需根據(jù)GB/T 35351-2017《增材制造術(shù)語》要求明確所使用的增材制造工藝類型，目前常用的工藝方法有材料擠出增材制造工藝和粉末床熔融增材制造工藝，材料擠出工藝的典型代表為熔融沉積成形。同時，明確后處理（熱處理、機械處理等）各步驟的工序。
2.2.2 增材制造能力匹配
①成形尺寸和精度
成形尺寸和精度需要滿足產(chǎn)品設(shè)計要求。精度測試可根據(jù)GB/T 39329-2020《增材制造測試方法標準測試件精度檢驗》所規(guī)定內(nèi)容實施。尺寸和精度測試應(yīng)選取能夠代表申報產(chǎn)品規(guī)格尺寸范圍的最差情形的標準試樣進行測試?？紤]到聚合物材料增材制造可能出現(xiàn)的翹曲變形，需在擬申報范圍中大尺寸、復(fù)雜結(jié)構(gòu)上取樣。
②成形密度
明確工藝成形實體樣件的密度。建議依據(jù)GB/T 1033.1-2008《塑料非泡沫塑料密度的測定》進行聚醚醚酮標準試樣的密度測試。根據(jù)測得密度與YY/T 0660-2008《外科植入物用聚醚醚酮（PEEK）聚合物的標準規(guī)范》所述的聚醚醚酮的最大密度相比，其比值為增材制造聚醚醚酮的相對密度。相對密度測試需選取能夠代表申報產(chǎn)品規(guī)格尺寸范圍的最差情形的標準試樣進行測試。成形實體樣件的密度不低于YY/T 0660中密度要求的95%。
2.2.3 力學(xué)性能評價
明確增材制造設(shè)備制備的部件需滿足制件力學(xué)性能要求和確定依據(jù)。增材制造逐層疊加原理使制件存在力學(xué)性能各向異性，使植入物有在力學(xué)性能薄弱方向破壞的風(fēng)險，評價增材制造聚醚醚酮樣件的力學(xué)性能時需考慮各向異性問題，并確保結(jié)果在可接受范圍內(nèi)。測試項目及方法、樣件制備、結(jié)果計算和分析詳見附錄2。
2.3 清洗和滅菌工藝
增材制造聚醚醚酮植入物的滅菌和包裝需使用符合YY/T 0640-2016《無源外科植入物通用要求》第9章和第10章的相關(guān)規(guī)定。
在清洗、滅菌過程中，需考慮包括多孔微結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品的孔隙率、比表面積對工藝有效性的影響，提供相應(yīng)的驗證資料。對于以聚醚醚酮為主體的復(fù)合材料植入物，還需確認所使用的清洗、滅菌方法對復(fù)合材料的適用性。
（四） 影響安全有效的其他因素
1. 個性化手術(shù)
植入物在臨床應(yīng)用前可借助數(shù)字模型或?qū)嵨锬Ｐ蛯κ中g(shù)植入物過程進行模擬，確保其可植入性。
臨床手術(shù)風(fēng)險主要來自于手術(shù)植入過程中定位的準確性，手術(shù)定位取決于醫(yī)生操作和配套的個性化模板的使用，因此術(shù)前還需考察增材制造聚醚醚酮植入物是否有配套手術(shù)工具。
個性化設(shè)計由于多種原因可能存在適配性不佳的風(fēng)險，術(shù)中可能需對植入物的外形進行修整，故需配備相應(yīng)的修整工具。
2. 工藝穩(wěn)定性
為避免不同批次的增材制造聚醚醚酮植入物的物理、化學(xué)和生物學(xué)性能變化的風(fēng)險，需證明制備聚醚醚酮植入物所使用的所有增材制造設(shè)備和工藝的穩(wěn)定性，確保制造過程中不引入雜質(zhì)。制造裝備和工藝的穩(wěn)定性具體可表現(xiàn)在對于環(huán)境、加工精度和性能的控制。
2.1 環(huán)境
涉及到醫(yī)療器械的生產(chǎn)，所使用聚醚醚酮植入物增材制造設(shè)備的加工生產(chǎn)區(qū)域（包括增材制造設(shè)備的外環(huán)境和后處理、組裝、包裝等）的潔凈度需滿足《醫(yī)療器械生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》的要求，增材制造設(shè)備內(nèi)部的潔凈度需不低于加工生產(chǎn)區(qū)域，設(shè)備內(nèi)部潔凈度需保證長期穩(wěn)定。
2.2 精度
需對不同批次增材制造精度穩(wěn)定性進行評測，依據(jù)GB/T 39329-2020《增材制造測試方法標準測試件精度檢驗》在每個校準周期對樣件精度進行測試，用后一次測得的精度數(shù)據(jù)與前一次測得的精度數(shù)據(jù)之間的相對誤差表征增材制造精度均一性。
2.3 性能
需對不同批次的增材制造性能進行驗證，依據(jù)產(chǎn)品設(shè)計的具體性能要求，根據(jù)已有標準對每個校準周期樣件的力學(xué)性能進行測試，用后一次測得的性能數(shù)據(jù)與前一次測得的性能數(shù)據(jù)之間的相對誤差表征增材制造性能均一性。
（五） 風(fēng)險受益分析
1. 風(fēng)險分析
注冊申請人需對增材制造聚醚醚酮植入物的風(fēng)險進行分析，建議主要包括以下幾點：
① “醫(yī)工”團隊的資質(zhì)是否符合要求；
② 個性化植入物的臨床應(yīng)用范圍；
③ 個性化設(shè)計帶來的不確定性風(fēng)險；
④ 增材制造工藝方法帶來的不確定風(fēng)險，包括工藝對材料的理化性能的改變、制造設(shè)備或工藝不穩(wěn)定等。
2. 受益分析
注冊申請人需對增材制造聚醚醚酮植入物實施的受益進行分析，建議主要包括以下幾點：
① 為特殊病損患者提供無可替代的植入物產(chǎn)品；
② 為患者提供適配程度更高，性能不低于現(xiàn)有產(chǎn)品的植入物產(chǎn)品，從而獲得更優(yōu)的臨床治療效果。
（六） 舉例
本指導(dǎo)原則給出以下幾類典型的增材制造聚醚醚酮植入物為例，對其技術(shù)性要求中非共性的部分給出范例作為參考。
1. 增材制造聚醚醚酮個性化胸肋骨替代物
1.1 臨床應(yīng)用范圍
增材制造聚醚醚酮個性化胸肋骨替代物用于治療胸骨腫瘤切除造成的胸肋骨缺損。市場上尚無同類產(chǎn)品可用。
1.2 植入物的設(shè)計
1.2.1 植入物結(jié)構(gòu)與病損部位的匹配性
個性化胸肋骨替代物的整體形貌與被切除胸肋骨的原始形貌相同，需能實現(xiàn)腫瘤擴大切除（通常為3cm）后肋骨缺損區(qū)域的解剖學(xué)重建；植入物與肋骨殘端采用內(nèi)接觸方式，由直徑1mm的不可吸收金屬縫合線環(huán)抱式捆綁固定。
個性化胸肋骨替代物的主要功能是支撐和保護臟器，肋骨部分截面形狀與人體肋骨相近以起到足夠的支撐保護作用，對內(nèi)避免壓迫臟器，對外恢復(fù)胸壁外觀效果。
1.2.2 植入物的強度
胸肋骨位于人體軀干，不承擔(dān)支撐人體或運動的功能，使用靜力學(xué)方法進行安全系數(shù)計算，胸肋骨替代物的安全系數(shù)不小于1.5。
1.3 生產(chǎn)制造
使用材料擠出增材制造工藝制造聚醚醚酮個性化胸肋骨替代物。所使用的增材制造設(shè)備所制備的聚醚醚酮樣件的最大彎曲強度需滿足設(shè)計要求。
2. 增材制造聚醚醚酮個性化顱骨補片
2.1 臨床應(yīng)用范圍
使用增材制造聚醚醚酮個性化顱骨補片的顱骨成形術(shù)能夠治療大尺寸的顱骨缺損。
2.2 植入物的設(shè)計
2.2.1 個性化顱骨補片與病損部位的匹配性
個性化顱骨補片植入患者頭部，其外輪廓與缺損部位原始外形相同，具有多個通孔以起到懸吊腦膜和初期引流作用；個性化顱骨補片起到保護顱腦的功能，其厚度不小于3mm，與人體顱骨接近并具有足夠的抗沖擊能力。顱骨補片與宿主骨的連接方式為螺釘固定、骨連接片或顱骨鎖。
2.2.2 個性化顱骨補片的強度
顱骨位于人體頭部，不承擔(dān)支撐人體或運動的功能，使用靜力學(xué)方法進行安全系數(shù)計算，顱骨補片的安全系數(shù)不小于1.5。
2.3 生產(chǎn)制造
使用材料擠出增材制造工藝制造聚醚醚酮個性化顱骨補片，所使用的增材制造設(shè)備所制備的聚醚醚酮樣件的缺口沖擊韌性不低于5KJ/m2。
五、參考文獻
1. 《醫(yī)療器械監(jiān)督管理條例》（中華人民共和國國務(wù)院令第680號）
2. 《醫(yī)療器械注冊管理辦法》（國家食品藥品監(jiān)督管理總局令第4號）
3. 《醫(yī)療器械生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》(國家食品藥品監(jiān)督管理總局2014年第64號)
4. 《定制式醫(yī)療器械監(jiān)督管理規(guī)定（試行）》（國家藥品監(jiān)督管理局2019年第53號）
5. 《無源植入性骨、關(guān)節(jié)及口腔硬組織個性化增材制造醫(yī)療器械注冊技術(shù)審查指導(dǎo)原則》（2019年第70號）
6. 《個性化匹配骨植入物及工具醫(yī)工交互質(zhì)控審查指導(dǎo)原則》（2020年第62號）
7. 《定制式個性化骨植入物等效性模型注冊技術(shù)審查指導(dǎo)原則》（2020年第48號）
8. 《骨科金屬植入物有限元分析資料注冊技術(shù)審查指導(dǎo)原則》（2020年第48號）
9. 《醫(yī)療器械動物實驗研究技術(shù)審查指導(dǎo)原則第一部分：決策原則》（2019年第18號）
10. GB/T 12417.1-2008《無源外科植入物骨接合與關(guān)節(jié)置換植入物第1部分：骨接合植入物特殊要求》
11. GB/T 35351-2017《增材制造術(shù)語》
12. GB/T 39329-2020《增材制造測試方法標準測試件精度檢驗》
13. YY/T 0640-2016《無源外科植入物通用要求》
14. YY/T 0660-2008《外科植入物用聚醚醚酮（PEEK）聚合物的標準規(guī)范》
附錄1
附錄2
增材制造聚醚醚酮各向異性力學(xué)性能測試方法
一、 測試項目及方法
需根據(jù)聚醚醚酮植入物服役過程中的主要受力方式選取全部或部分適用測試項目進行力學(xué)性能各向異性測試。并論證所選取的測試項目的與植入物服役的力學(xué)環(huán)境的關(guān)聯(lián)性。力學(xué)測試項目方法包括但不限于表2列出的性能測試及標準。
表2. 增材制造聚醚醚酮力學(xué)性能測試依據(jù)的標準
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測試項目
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標準
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拉伸
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GB/T 1040.1
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壓縮
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GB/T 1041
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彎曲
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GB/T 9341
|
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扭轉(zhuǎn)
|
GB/T 15047
|
|
短梁剪切
|
GB/T 30969
|
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層間剪切
|
GB/T 1450.1
|
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沖擊
|
GB/T 1843
|
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拉-拉疲勞
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GB/T 35465.1
|
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磨損
|
ASTM G99
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二、樣件制備
每項力學(xué)性能需采用三種不同方式制備的增材制造樣件進行各向異性測試，考察增材制造中沿打印路徑、相鄰打印路徑和相鄰打印層方向上的力學(xué)性能。樣件制備原則是使樣件的受力方向與打印層和打印路徑有如下關(guān)系：力方向垂直于打印層平面；力方向與打印層平面共面且垂直于打印路徑；受力方向與打印層平面共面且平行于打印路徑。
由于后處理工藝可能會影響產(chǎn)品力學(xué)性能，所以各項異性測試試樣需完成增材制造和后處理（如適用）工藝后進行。具體如下：
(一) 拉伸試樣制備
為了準確測試增材制造聚醚醚酮試樣的拉伸力學(xué)性能及各向異性特征，如附圖1所示，制備三種不同方向的試樣來評估力學(xué)性能，分別為：YX-X、YX-Y和ZX-X。其中，前面兩個坐標字符表示試樣成形的方向；最后一個坐標字符表示噴頭打印路徑方向。例如，YX-X，YX代表試樣邊界框的最長邊界和最短邊界位于YX平面內(nèi)（薄型試樣厚度方向不計），最后的X字符表示噴頭打印路徑與X軸平行。根據(jù)相關(guān)力學(xué)性能測試標準規(guī)定的樣件數(shù)量要求制備拉伸試樣。
圖1. 拉伸試樣模型及制備
(二) 壓縮試樣制備
對于壓縮試樣，采用平面YX作為成形方向，噴頭打印路徑平行于X軸或Y軸方向。如附圖2所示，分別采用沿X軸、Y軸和Z軸的壓縮載荷以評估三個方向的力學(xué)性能。
圖2. 壓縮試樣模型及制備
(三) 彎曲試樣制備
分別使用YX-X、YX-Y和ZX-X試樣測試樣件的彎曲性能，如附圖3所示。該命名方式與拉伸試樣相同。
圖3. 彎曲試樣模型及制備
(四) 扭轉(zhuǎn)試樣制備
分別使用YX-X、YX-Y和ZX-X試樣測試樣件的扭轉(zhuǎn)性能，如附圖4所示。該命名方式與拉伸試樣相同。
圖4. 扭轉(zhuǎn)試樣模型及制備
(五) 剪切試樣制備
1. 短梁剪切
對于短梁剪切測試原理與彎曲測試相似，故短梁剪切測試試樣的制備與彎曲試樣制備相同，分別采用三種方向的測試結(jié)果來評估各方向的剪切性能。
2. 層間剪切
分別使用YX-X、YX-Y和ZX-X試樣來測試樣件的層間剪切性能，如附圖5所示。該命名方式與拉伸試樣相同。
圖5. 層間剪切試樣模型及制備
(六) 沖擊試樣制備
參照標準GB/T 1483，以A型試樣為例進行沖擊試樣制備，分別采用YX-X、YX-Y和ZX-X試樣進行沖擊性能測試，如附圖6所示。該命名方式與拉伸試樣相同。制備直長型試樣并通過機加工制備缺口，缺口形狀和尺寸參見標準GB/T 1483。
圖6. 沖擊試樣模型及制備
(七) 疲勞試樣制備
參照標準GB/T 35465.3，以啞鈴型試樣為例，分別采用YX-X、YX-Y和ZX-X試樣進行拉-拉疲勞性能測試，如附圖7所示。該命名方式與拉伸試樣相同。
圖7. 拉-拉疲勞測試試樣模型及制備
三、 結(jié)果計算和分析
增材制造聚醚醚酮樣件的各向異性如下方式計算：若任一力學(xué)性能測試項目所得的三種樣件的破壞應(yīng)力分別為σx、σy、σz，各項異性為σx、σy、σz中最大值與最小值的差與最大值的比值。進一步論證比值的可接受性。
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