YY/T 1809-2021医用增材制造  粉末床熔融成形工艺金属粉末清洗及清洗效果验证方法

医用增材制造   粉末床熔融成形工艺金属粉末清洗及清洗效果验证方法

1 范围

本标准规定了医用增材制造粉末床熔融成形工艺残留金属粉末清洗方法及清洗效果的验证方法。 本标准适用于清洗方法的选择和清洗效果的有效性评价。

2   规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB/T   6682—2008   分析实验室用水规格和试验方法

GB/T   29070   无损检测   工业计算机层析成像(CT)检测   通用要求

GB/T   35351   增材制造   术语

中华人民共和国药典2020年版四部

3   术语和定义

GB/T 35351界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

颗粒物 particulate matter

具有不同尺寸任意形状的离散物质。本标准中特指增材制造加工及后处理完成后残留的固态颗粒 物，包括原材料粉末、喷砂介质和其他碎屑等。

3.2

残留金属粉末 residual metal powder

粉末床熔融成形工艺过程及后处理工艺残留在制造部件(器械)的金属粉末颗粒物。

4   残留金属粉末常用清洗流程

4.1 总则

制造商(技术提供方)宜按照残留金属粉末的来源及特点，根据产品材料、结构设计特征、体积等关 键参数和自身技术条件，按需选择并自主确定粉末床熔融成形工艺金属粉末的清洗方案，并自行选择适 合评价对应样品残留金属粉末清洗效果的验证方法，以确保残留金属粉末清除的效果，不排除采用其他 清洗工艺。

4.2 清洗工艺

4.2.1 高压介质清洗

利用流动的高压介质对样品表面及孔状结构内部进行喷射，达到清理残留金属粉末的月的，制造商

(技术提供方)可根据残留金属粉末清洗要求确定喷射介质、流速、压力、喷射方向和角度、喷射口与部件 表面喷射距离、喷射时间等参数。

4.2.2 超声波清洗

利用超声波在液体中的空化作用、加速作用及直进流作用，使残留金属粉末从样品表面及孔状结构 内部被分散、剥离，进而达到清理目的，制造商(技术提供方)可根据残留金属粉末清洗要求确定清洗介 质、超声波清洗机工作参数、清洗温度、清洗时间和清洗次数等。

注：超声波清洗机工作频率、功率、温度控制范围和精度等各项技术参数，可参考YY/T 1309、YY/T 0734.1和 YY/T 0734.2的相关规定，制造商(技术提供方)亦可根据需求白行选择并设定适宜的技术参数。

4.2.3 声波干洗

利用声波产生的震荡效应对样品表面及孔状结构内部进行处理，达到清理残留金属粉末的目的，制 造商(技术提供方)可根据残留金属粉末清洗要求确定声波震动频率、处理时间等参数。

4.2.4   固体介质喷击

利用高速固体介质流的冲击作用对样品表面及孔状结构内部进行处理，达到清理残留金属粉末的 目的，制造商(技术提供方)可根据残留金属粉末清洗要求确定喷击介质、目数、气流速或压力、喷击距 离、喷击方式等参数。

4.2.5 化学清洗

使用化学试剂对样品表面及孔状结构内部进行处理，达到清理残留金属粉末的目的，制造商(技术 提供方)可根据残留金属粉末清洗要求确定清洗介质、清洗时间、清洗温度、清洗次数、处理温度、处理时 间等参数。尽管化学清洗能够有效去除残留金属粉末，但需注意化学试剂在产品表面及孔状结构内部 的残留问题，宜评估后续清洗工艺对于化学清洗残留的化学试剂的去除效果。鉴于化学清洗可能存在 引入新残留的风险，制造商(技术提供方)宜通过风险收益分析充分评估采用化学清洗方法的必要性。

5   清洗效果验证方法

5.1 总则

制造商(技术提供方)宜根据自身产品特性、制造工艺和自身具备的检测技术条件选择样品清洗难 度最大的部位(应具体规定和解释说明),选取下述所列的一种或几种检测方法进行清洗效果的验证，并 对验证结果做出判断；不排除使用其他经过验证的清洗效果验证方法。

5.2   外观检查

在3001x～700 lx照度下，用正常或矫正视力分别在不经放大条件下(或自行确定的放大倍数)下 观察样品表面金属粉末残留情况。

5.3   光学检查

5.3.1 全光透过检查

若样品的点阵结构允许光透过，可测定重复打印的点阵结构中残留金属粉末的存在。具体方法 如下：

a)   将灯台或光纤灯作为光源对齐部件，使点阵结构的常规开放空间与光源和成像设备对齐。

b)    使用对比色滤镜或滤纸确保开放空间的清晰可视化。堵塞或封闭的孔隙将被遮蔽并且可能表 明残留的材料被困在点阵结构内。

c)   可以对堵塞的孔隙进行可见区域测量，以获得半定量结果。

注：无法确定残留金属粉末是否完全固化在结构中，也无法确定在正常使用中被检出的粉末是否容易脱落，如需获 取这两方面的信息还可采取其他分析方法，进一步测试。

5.3.2 显微镜检查

制造商(技术提供方)可根据样品特性和自身设备条件，选择光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线 显微镜(XRM)等一种或几种适宜的检测设备，观察残留金属粉末情况，记录并保留不同放大倍数下 (n≥2张)能够足以说明清洗效果的清晰照片(有无残留金属粉末，残留物颗粒计数),并对检测结果做 出清洗效果是否达到要求的判断。

5.4 末道清洗纯化水电导率

按照《中华人民共和国药典》2020年版四部通则0681制药用水电导率测定法，测定末道清洗纯化 水的电导率(25 ℃)。若电导率仪不具有温度补偿功能，可装恒温水浴槽，使待测水样温度控制在 25℃±1℃;或记录水温度，按GB/T 6682—2008附录C方法进行换算。

注：不适用于清洗介质在清洗过程中动态更新的清洗设备。

5.5   末 道 清 洗 纯 化 水 p H 值

按照《中华人民共和国药典》2020年版四部通则0631pH值测定法，测定末道清洗纯化水的pH值 (25℃)。若pH计不具有温度补偿功能，可装恒温水浴槽，使待测水样温度控制在25 ℃±1℃;或记录 水温度，按GB/T 6682—2008附录C方法进行换算。

注：不适用于清洗介质在清洗过程中动态更新的清洗设备。

5.6 样品称重法

将经过清洗验证之后的样品干燥至恒重，采用精度不低于0.0001g的天平称重，记为mg,然后将 样品按需选择清洗方法，清洗处理后将样品干燥至恒重，称重，记为m1,计算得出清洗前后的质量变化 △mi=mg—mi,即为金属粉末的残留量；再经一次清洗后将样品干燥至恒重，称重，记为m2。mi—m2 应不大于制造商(技术提供方)规定的限量，代表清洗效果可以被接受。

5.7 工业计算机层析成像(CT)检查

按照GB/T 29070中的相关要求，在高度复杂的器械中存在的残留金属粉末，可采用高分辨率CT 检测开放空隙空间分布，颗粒之间夹杂物以及表面包裹物，通过计算，间接评估粉末在零件开放空间内 的剩余量，以及颗粒残留水平：

a)   采用高分辨率CT观察颗粒尺寸≥D50(分布曲线中累积分布为50%时最大颗粒的等效直径) 的颗粒，颗粒的三个维度中每个维度都至少要有三个像素的长度；

b)   扫描方法和后处理应在相同设计和材料的样本之间保持一致。应使用标准参考材料定期进行 扫描校准；

c)   应使用标准化和经过验证的程序对扫描数据的阈值进行处理，以最大限度地提高部件材料与 周围介质之间的对比度。在对固体组分边界处的阈值进行处理期间需要特别注意，因为部件 的外边缘可能难以与松散或部分熔合的颗粒区分开。

5.8 破坏性试验

制造商(技术提供方)认为必要时，产品经末道清洗及烘干后，将样品剖开，观察样品内部的金属粉 末残留情况。

参 考   文   献

[1]   YY/T   0734.1   清洗消毒器 第1部分：通用要求和试验

[2]   YY/T   0734.2    清洗消毒器 第2部分：对外科和麻醉器械等进行湿热消毒的清洗消毒器 要求和试验

[3]   YY/T   1309   清洗消毒器   超声清洗的要求和试验

[4]   ASTM   F3335-20    Standard   Guide   for   Assessing   the   Removal   of Additive   Manufacturing Residues in Medical Devices Fabricated by Powder Bed Fusion