1, Műszaki elv: az anyagválasztás és a szerkezeti optimalizálás szinergikus hatása
Az orvostechnikai eszközök újrafelhasználhatóságát javító fém 3D nyomtatási technológia magja az egyedülálló anyagválasztásban és szerkezetoptimalizálási képességekben rejlik.
Anyagválasztás:
Titánötvözet (Ti6Al4V): Mint a leggyakrabban használt orvosi fém, a titánötvözet felületén spontán módon sűrű titán-dioxid (TiO ₂) védőréteg képződik, amely hatékonyan ellenáll a testnedvek által okozott korróziónak. Kiváló biokompatibilitása és mechanikai tulajdonságai miatt az ortopédiai implantátumok és fogpótlások kedvelt anyaga.
Kobalt-krómötvözet: kiváló kopásállóságot és keménységet mutat nagy súrlódású környezetben, és a felületen képződött oxidfilm tovább fokozza a korrózióállóságot. Széles körben használják olyan területeken, mint a mesterséges ízületek és a szív- és érrendszeri sztentek.
Porózus titán szerkezet: A lézerpor ágyú olvasztási (PBF{0}}LB) technológiával előállított porózus titán nemcsak az implantátumok merevségét állítja be és elősegíti a csontszövet növekedését, de összetett pórusszerkezete megkönnyíti a folyadékkeringést és csökkenti a helyi korrózió kockázatát is.
Szerkezeti optimalizálás:
Komplex pórustervezés: A hagyományos technikákkal nehezen megvalósítható összetett pórusszerkezetek könnyen megvalósíthatók a fém 3D nyomtatásban. Ezek a pórusok nem csak a berendezés súlyát csökkentik, hanem javítják a berendezés tartósságát és újrafelhasználhatóságát is azáltal, hogy optimalizálják a feszültségeloszlást, csökkentve a korrózió előfordulásának valószínűségét.
Funkcionálisan osztályozott anyagok: Ugyanazon alkatrészen belüli anyagösszetétel gradiens változásainak elérésével bizonyos területeken javítható a korrózióállóság, miközben megőrzi a szerkezet általános szilárdságát és szívósságát.
2, Technikai kihívások és megoldások: Átállás a laboratóriumokról a nagyszabású alkalmazásokra
Bár a fém 3D-nyomtatási technológia jelentős előnyöket mutatott az orvosi eszközök újrafelhasználhatóságának javításában, nagyszabású-alkalmazása még mindig kihívásokkal néz szembe:
Anyagkorlátozások:
Költségprobléma: A nagy teljesítményű anyagok, például a titánötvözetek költsége magas, ami korlátozza az eldobható orvosi eszközök alkalmazását. A megoldás magában foglalja az alacsony költségű anyagok, például az orvosi minőségű rozsdamentes acél (például a 316 literes) felkutatását, valamint az anyagköltségek csökkentését a nagyszabású-gyártás révén.
Lebomló anyagok: A biológiailag lebomló anyagok, például a magnéziumötvözetek és a cinkötvözetek in vivo gyors lebomlási jellemzői további optimalizálást igényelnek ötvözéssel vagy felületkezeléssel a szabályozható lebomlási sebesség elérése érdekében.
Nyomtatási pontosság és utó{0}}feldolgozás:
A finom szerkezet egységessége: A pórusszerkezet egyenletessége (például 0,5 mm-es pórusméret) befolyásolja a berendezés korrózióállóságát és mechanikai tulajdonságait. A nyomtatási pontosságot javítani kell a nyomtatási paraméterek, például a lézerteljesítmény és a szkennelési sebesség optimalizálásával.
Utófeldolgozási technológia: Nyomtatás után a berendezést utófeldolgozáson- kell elvégezni, például polírozni és csiszolni a felületi hibák eltávolítása, a korrózióállóság és a biológiai kompatibilitás javítása érdekében.
Sterilizálási és meghibásodási problémák:
Az ismételt hősterilizálás olyan anyagok tönkremeneteléhez vezethet, mint a titánötvözetek és polimerek. Speciális gyógyászati anyagokat kell kifejlesztenünk, amelyek ellenállnak a magas hőmérsékletnek és a kémiai korróziónak, vagy olyan alacsony hőmérsékletű sterilizálási módszereket kell alkalmaznunk-, mint az etilén-oxidos sterilizálás, a gamma-besugárzás stb.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/dmls-3D-printing-copper-heatsink.html