1, tehniline põhimõte: materiaalse valiku sünergistlik mõju ja struktuuri optimeerimine
Metalli 3D -printimise tehnoloogia tuum meditsiiniseadmete korduvkasutatavuse suurendamiseks seisneb selle ainulaadses materjali valimisel ja struktuurilise optimeerimise võimalustes
Materjali valik:
Titaansulam (TI6AL4V): kui kõige sagedamini kasutatav meditsiiniline metall, moodustub titaansulami pinnale spontaanselt tiheda titaandioksiidi (Tio ₂) kaitsekiht, mis tõhusalt vastu korrosioonist kehavedelikest. Selle suurepärased biosobivud ja mehaanilised omadused muudavad selle eelistatud materjali ortopeediliste implantaatide ja hambaravi taastamise jaoks.
Koobalti kroomisulam: sellel on suurepärane kulumiskindlus ja kõvadus kõrge hõõrdekeskkonnas ning pinnal moodustatud oksiidkile suurendab veelgi korrosioonikindlust. Kasutatakse laialdaselt sellistes väljades nagu kunstlikud vuugid ja kardiovaskulaarsed stendid.
Poorne titaanstruktuur: poorne titaan, mis on toodetud laserpulbri voodi sulamise (PBF-LB) tehnoloogia abil, ei reguleeri mitte ainult implantaatide jäikust ja soodustab luukoe kasvu, vaid selle keeruline pooride struktuur hõlbustab ka vedeliku vereringet ja vähendab kohaliku korrosiooni riski.
Struktuuriline optimeerimine:
Keeruline pooride kujundus: keerukad pooride struktuurid, mida on traditsiooniliste tehnikatega raske saavutada, saab metalli 3D -printimisel hõlpsasti saavutada. Need poorid mitte ainult ei vähenda seadme kaalu, vaid parandavad ka seadmete vastupidavust ja korduvkasutatavust, optimeerides pingejaotust, vähendades korrosiooni esinemise tõenäosust.
Funktsionaalselt sorteeritud materjalid: saavutades gradiendi muutused materjali koostises samas komponendis, saab konkreetsetes piirkondades parandada korrosioonikindlust, säilitades samal ajal struktuuri üldise tugevuse ja sitkuse.
2, tehnilised väljakutsed ja lahendused: laboritelt üleminek suuremahulistele rakendustele
Ehkki metalli 3D-printimise tehnoloogia on näidanud olulisi eeliseid meditsiiniseadmete korduvkasutatavuse parandamisel, seisab selle suuremahuline rakendus endiselt mõne väljakutse ees:
Materiaalsed piirangud:
Kulude probleem: suure jõudlusega materjalidel, näiteks titaanisulamitel, on suured kulud, mis piirab ühekordselt kasutatavate meditsiiniseadmete kasutamist. Lahendus hõlmab odavate materjalide, näiteks meditsiinilise roostevabast terasest (näiteks 316L) uurimist ja materjali kulude vähendamist suuremahulise tootmise kaudu.
Lagunevad materjalid: biolagunevate materjalide, näiteks magneesiumisulamite ja tsingisulamite in vivo kiire lagunemisomadused nõuavad kontrollitava lagunemiskiiruse saavutamiseks legeerimise või pinna töötlemise kaudu täiendavat optimeerimist.
Printimise täpsus ja järeltöötlus:
Peen struktuuri ühtlus: pooride struktuuri (näiteks 0. 5mm pooride suurus) ühtlus mõjutab seadme korrosioonikindlust ja mehaanilisi omadusi. Printimise täpsust tuleb täiustada, optimeerides selliseid printimisparameetreid nagu laservõimsus ja skaneerimise kiirus.
Järelitöötluse tehnoloogia: Pärast printimist peab seadmed läbima järeltöötluse, näiteks poleerimine ja lihvimine pinnadefektide eemaldamiseks, parandama korrosioonikindlust ja biosobivust.
Steriliseerimine ja ebaõnnestumised:
Korduv soojuse steriliseerimine võib põhjustada selliste materjalide nagu titaanisulamite ja polümeeride rikke. Peame välja töötama spetsiaalsed meditsiinilised materjalid, mis on resistentsed kõrgele temperatuurile ja keemilisele korrosioonile, või kasutama madala temperatuuriga steriliseerimismeetodeid, näiteks etüleenoksiidi steriliseerimine, gammakiirgust jne.