1, Tehniskais princips: materiāla izvēles un struktūras optimizācijas sinerģiska iedarbība
Metāla 3D drukas tehnoloģijas kodols, lai uzlabotu medicīnisko ierīču atkārtotu izmantošanu, ir tās unikālajā materiālu atlasē un struktūras optimizācijas iespējās.
Materiālu izvēle:
Titāna sakausējums (Ti6Al4V): Kā visbiežāk izmantotais medicīniskais metāls, uz titāna sakausējuma virsmas spontāni veidojas blīvs titāna dioksīda (TiO ₂) aizsargslānis, kas efektīvi iztur ķermeņa šķidrumu koroziju. Tā lieliskā bioloģiskā saderība un mehāniskās īpašības padara to par vēlamo materiālu ortopēdiskajiem implantiem un zobu restaurācijām.
Kobalta hroma sakausējums: uzrāda izcilu nodilumizturību un cietību augstas berzes vidēs, un uz virsmas izveidotā oksīda plēve vēl vairāk uzlabo izturību pret koroziju. Plaši izmanto tādās jomās kā mākslīgās locītavas un sirds un asinsvadu stenti.
Poraina titāna struktūra: porains titāns, kas ražots ar lāzera pulvera slāņa kausēšanas (PBF{0}}LB) tehnoloģiju, ne tikai pielāgo implantu stingrību un veicina kaulu audu augšanu, bet tā sarežģītā poru struktūra arī atvieglo šķidruma cirkulāciju un samazina lokālas korozijas risku.
Strukturālā optimizācija:
Komplekss poru dizains: Metāla 3D drukāšanā var viegli iegūt sarežģītas poru struktūras, kuras ir grūti sasniegt ar tradicionālajām metodēm. Šīs poras ne tikai samazina iekārtas svaru, bet arī uzlabo iekārtas izturību un atkārtotu lietojamību, optimizējot sprieguma sadalījumu, samazinot korozijas rašanās iespējamību.
Funkcionāli šķiroti materiāli: panākot gradienta izmaiņas materiāla sastāvā vienā un tajā pašā komponentā, var uzlabot izturību pret koroziju noteiktās vietās, vienlaikus saglabājot struktūras kopējo izturību un stingrību.
2, Tehniskie izaicinājumi un risinājumi: pāreja no laboratorijām uz liela mēroga lietojumiem
Lai gan metāla 3D drukāšanas tehnoloģija ir pierādījusi ievērojamas priekšrocības, uzlabojot medicīnisko ierīču atkārtotu izmantošanu, tās liela mēroga-pielietojums joprojām saskaras ar dažām problēmām:
Materiālu ierobežojumi:
Izmaksu problēma: augstas veiktspējas materiāliem, piemēram, titāna sakausējumiem, ir augstas izmaksas, kas ierobežo vienreizējās lietošanas medicīnas ierīču izmantošanu. Risinājums ietver zemu -izmaksu materiālu, piemēram, medicīniskā nerūsējošā tērauda (piemēram, 316 l) izpēti un materiālu izmaksu samazināšanu, izmantojot liela mēroga{3}}ražošanu.
Noārdāmi materiāli: bioloģiski noārdāmo materiālu, piemēram, magnija sakausējumu un cinka sakausējumu ātrās noārdīšanās īpašības in vivo prasa turpmāku optimizāciju, izmantojot sakausējumu vai virsmas apstrādi, lai panāktu kontrolējamu noārdīšanās ātrumu.
Drukāšanas precizitāte un pēc{0}}apstrāde:
Smalkas struktūras viendabīgums: poru struktūras viendabīgums (piemēram, 0,5 mm poru izmērs) ietekmē iekārtas izturību pret koroziju un mehāniskās īpašības. Drukas precizitāte ir jāuzlabo, optimizējot drukāšanas parametrus, piemēram, lāzera jaudu un skenēšanas ātrumu.
Pēcapstrādes tehnoloģija: pēc drukāšanas iekārtai ir jāveic pēc{0}apstrāde, piemēram, pulēšana un slīpēšana, lai novērstu virsmas defektus, uzlabotu izturību pret koroziju un bioloģisko saderību.
Sterilizācijas un atteices problēmas:
Atkārtota karstuma sterilizācija var izraisīt tādu materiālu kā titāna sakausējumu un polimēru bojājumus. Mums ir jāizstrādā specializēti medicīniskie materiāli, kas ir izturīgi pret augstām temperatūrām un ķīmisko koroziju, vai jāizmanto zemas temperatūras sterilizācijas metodes, piemēram, sterilizācija ar etilēnoksīdu, gamma apstarošana utt.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/dmls-3D-printing-copper-heatsink.html