1, Tehnični princip: sinergijski učinek izbire materiala in strukturne optimizacije
Jedro kovinske tehnologije 3D-tiskanja za izboljšanje ponovne uporabnosti medicinskih pripomočkov je v edinstveni izbiri materiala in zmožnostih strukturne optimizacije
Izbira materiala:
Titanova zlitina (Ti6Al4V): Kot najpogosteje uporabljena medicinska kovina se na površini titanove zlitine spontano oblikuje gosta zaščitna plast titanovega dioksida (TiO ₂), ki se učinkovito upira koroziji iz telesnih tekočin. Zaradi odlične biokompatibilnosti in mehanskih lastnosti je prednostni material za ortopedske vsadke in zobne restavracije.
Kobalt-kromova zlitina: kaže odlično odpornost proti obrabi in trdoto v okoljih z visokim trenjem, oksidni film, oblikovan na površini, dodatno poveča odpornost proti koroziji. Pogosto se uporablja na področjih, kot so umetni sklepi in kardiovaskularni stenti.
Struktura poroznega titana: porozni titan, proizveden s tehnologijo laserskega taljenja prahu (PBF-LB), ne le prilagaja togost vsadkov in pospešuje rast kostnega tkiva, temveč tudi njegova zapletena struktura por olajša kroženje tekočine in zmanjša tveganje lokalne korozije.
Strukturna optimizacija:
Kompleksna zasnova por: Kompleksne strukture por, ki jih je težko doseči s tradicionalnimi tehnikami, je mogoče zlahka doseči s kovinskim 3D-tiskanjem. Te pore ne le zmanjšajo težo opreme, ampak tudi izboljšajo vzdržljivost in ponovno uporabnost opreme z optimizacijo porazdelitve napetosti, kar zmanjša verjetnost pojava korozije.
Funkcionalno razvrščeni materiali: Z doseganjem gradientnih sprememb v sestavi materiala znotraj iste komponente je mogoče izboljšati odpornost proti koroziji na določenih področjih, hkrati pa ohraniti celotno trdnost in žilavost strukture.
2, Tehnični izzivi in rešitve: Prehod od laboratorijev k aplikacijam velikega obsega
Čeprav je tehnologija kovinskega 3D-tiskanja pokazala pomembne prednosti pri izboljšanju ponovne uporabe medicinskih pripomočkov, se njena obsežna-uporaba še vedno sooča z nekaterimi izzivi:
Materialne omejitve:
Vprašanje stroškov: Visoko zmogljivi materiali, kot so titanove zlitine, imajo visoke stroške, kar omejuje uporabo medicinskih pripomočkov za enkratno uporabo. Rešitev vključuje raziskovanje nizkocenovnih-materialov, kot je medicinsko nerjaveče jeklo (kot je 316L), in zmanjševanje stroškov materiala s-velikoserijsko proizvodnjo.
Razgradljivi materiali: Lastnosti hitre razgradnje biorazgradljivih materialov, kot so magnezijeve zlitine in cinkove zlitine in vivo, zahtevajo dodatno optimizacijo z legiranjem ali površinsko obdelavo, da se dosežejo nadzorovane stopnje razgradnje.
Natančnost tiskanja in naknadna-obdelava:
Enotnost fine strukture: Enotnost strukture por (kot je velikost por 0,5 mm) vpliva na odpornost proti koroziji in mehanske lastnosti opreme. Natančnost tiskanja je treba izboljšati z optimizacijo parametrov tiskanja, kot sta moč laserja in hitrost skeniranja.
Tehnologija naknadne obdelave: po tiskanju mora biti oprema podvržena naknadni-obdelavi, kot sta poliranje in brušenje, da se odstranijo površinske napake, izboljša odpornost proti koroziji in biokompatibilnost.
Težave s sterilizacijo in napakami:
Ponavljajoča toplotna sterilizacija lahko povzroči okvaro materialov, kot so titanove zlitine in polimeri. Razviti moramo specializirane medicinske materiale, ki so odporni na visoke temperature in kemično korozijo, ali uporabiti metode sterilizacije pri nizkih-temperaturah, kot je sterilizacija z etilen oksidom, obsevanje gama itd.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/dmls-3d-printing-copper-heatsink.html