1, Tehnički princip: sinergijski efekat odabira materijala i optimizacije konstrukcije
Srž tehnologije metalne 3D štampe za poboljšanje ponovne upotrebe medicinskih uređaja leži u njenom jedinstvenom odabiru materijala i mogućnostima optimizacije strukture
Izbor materijala:
Legura titanijuma (Ti6Al4V): Kao najčešće korišćeni medicinski metal, na površini legure titanijuma spontano se formira gust zaštitni sloj od titanijum dioksida (TiO ₂), koji se efikasno odupire koroziji telesnih tečnosti. Njegova odlična biokompatibilnost i mehanička svojstva čine ga poželjnim materijalom za ortopedske implantate i dentalne nadoknade.
Legura kobalt hroma: pokazuje odličnu otpornost na habanje i tvrdoću u okruženjima visokog trenja, a oksidni film formiran na površini dodatno povećava otpornost na koroziju. Široko se koristi u poljima kao što su umjetni zglobovi i kardiovaskularni stentovi.
Porozna struktura titanijuma: Porozni titanijum proizveden tehnologijom laserskog topljenja sloja praha (PBF-LB) ne samo da prilagođava krutost implantata i potiče rast koštanog tkiva, već njegova složena struktura pora takođe olakšava cirkulaciju tečnosti i smanjuje rizik od lokalne korozije.
Optimizacija strukture:
Kompleksni dizajn pora: Složene strukture pora koje je teško postići tradicionalnim tehnikama mogu se lako postići u metalnom 3D štampanju. Ove pore ne samo da smanjuju težinu opreme, već i poboljšavaju izdržljivost i ponovnu upotrebu opreme optimizirajući raspodjelu naprezanja, smanjujući vjerovatnoću pojave korozije.
Funkcionalno gradirani materijali: Postizanjem gradijentnih promjena u sastavu materijala unutar iste komponente, otpornost na koroziju može se poboljšati u određenim područjima uz održavanje ukupne čvrstoće i žilavosti strukture.
2, Tehnički izazovi i rješenja: Prelazak s laboratorija na aplikacije velikih razmjera
Iako je tehnologija metalne 3D štampe pokazala značajne prednosti u poboljšanju ponovne upotrebe medicinskih uređaja, njena široka-primjena i dalje se suočava s nekim izazovima:
Materijalna ograničenja:
Pitanje troškova: Materijali visokih performansi kao što su legure titanijuma imaju visoke troškove, što ograničava primenu medicinskih uređaja za jednokratnu upotrebu. Rješenje uključuje istraživanje jeftinih-materijala kao što je medicinski nehrđajući čelik (kao što je 316L) i smanjenje troškova materijala kroz-proizvodnju velikih razmjera.
Razgradivi materijali: Karakteristike brze degradacije biorazgradivih materijala kao što su legure magnezijuma i legure cinka in vivo zahtevaju dalju optimizaciju kroz legiranje ili površinsku obradu kako bi se postigle kontrolisane stope razgradnje.
Tačnost štampe i naknadna{0}}obrada:
Ujednačenost fine strukture: Ujednačenost strukture pora (kao što je veličina pora od 0,5 mm) utiče na otpornost na koroziju i mehanička svojstva opreme. Preciznost štampanja treba da se poboljša optimizacijom parametara štampanja kao što su snaga lasera i brzina skeniranja.
Tehnologija naknadne obrade: nakon štampe, oprema treba proći naknadnu-obradu kao što je poliranje i brušenje kako bi se uklonili površinski defekti, poboljšala otpornost na koroziju i biokompatibilnost.
Problemi sa sterilizacijom i kvarovima:
Ponavljana toplotna sterilizacija može dovesti do kvara materijala kao što su legure titana i polimeri. Moramo razviti specijalizirane medicinske materijale koji su otporni na visoke temperature i hemijsku koroziju, ili koristiti metode sterilizacije na niskim{1}}temperaturama kao što su sterilizacija etilen oksidom, gama zračenje, itd.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/dmls-3d-printing-copper-heatsink.html