3D-printimplantaten - Metaal biomaterialen - Titaniumlegeringen
Voordelen:Biocompatibiliteit, hoge specifieke sterkte, hoge corrosiebestendigheid, lichtgewicht, minder fusiedefecten tijdens 3D-printen
Toepassing:Metalen implantaten zoals gewrichten, schedels, tandheelkundige implantaten
Uitdagingen van 3D-printen titanium implantaten
Het gebruik van orthopedische biomaterialen is de afgelopen jaren dramatisch toegenomen naarmate de bevolking ouder wordt en patiënten hetzelfde niveau van activiteit en kwaliteit van leven willen behouden. Gedreven door de enorme vraag naar klinische orthopedische biomaterialen, heeft botweefseltechnologie zich snel ontwikkeld en is een reeks orthopedische biomaterialen onderzocht en ontworpen. Op ijzer gebaseerde en op magnesium gebaseerde biomaterialen zijn op grote schaal gebruikt met behulp van 3D-technologie. Vergeleken met op ijzer en magnesium gebaseerde biomaterialen hebben op titanium gebaseerde biomaterialen een hoge sterkte, lage specifieke modulus en een betere biocompatibiliteit. Biomaterialen vertonen unieke en concurrentievoordelen.
3D-printen van op titanium gebaseerde biomaterialen kunnen worden aangepast aan de verschillende behoeften van individuen. Het kan niet alleen complexe structuren produceren, maar heeft ook ongeëvenaarde voordelen op het gebied van kosten, productiecyclus en gepersonaliseerde aanpassing. Het kan deze technologie krachtig ontwikkelen in orthopedie, tandheelkunde, enz., En cardiovasculaire toepassingen. Deze technologie staat echter nog steeds voor veel uitdagingen, zoals het balanceren van de relatie tussen poreuze botgroei en mechanische eigenschappen, de keuze van additieve productietechnologie en parameteroptimalisatie.
Better koeling
(1) Verschillende 3D-printtechnologieën hebben verschillen in thermische scansnelheid, voeding, depositiesnelheid, enz. In vergelijking met traditionele processen heeft het 3D-printvoorbereidingsproces de typische kenmerken van snelle verwarming en koeling, wat een nauwkeurige controle van procesparameters vereist om hoogwaardige en betrouwbare onderdelen te verkrijgen;
(2) Classificeer en beschrijf de topologie van botweefsel, erop wijzend dat een manier om stijfheid te verminderen is om de topologie van de poreuze botvervanger rationeel te optimaliseren, waardoor het verschil in stijfheid tussen de botvervanger en het gastheerbot wordt verminderd, waardoor de stressafschermingsvraag wordt verlicht.
(3) De invloed van de kenmerken van snelle verwarming en koeling op de microstructuurevolutie van titaniumlegeringen wordt geanalyseerd en de mechanische eigenschappen kunnen worden verbeterd door de tweefasensamenstelling en microstructuur aan te passen;
(4) benadrukte de biocompatibiliteit en osseointegratie van poreuze titaniumlegeringen na implantatie; 3D-geprinte metalen worden beter ontwikkeld door het ontwikkelen van krachtige digitale tools, zoals machinemodellen en machine learning in combinatie met metallurgische kennisbanken.
Er wordt op gewezen dat de ontwikkeling van een effectieve identificatie- en certificeringsmethode een goed begrip van de procesparameters en gerelateerde factoren die van invloed zijn op vermoeidheidsprestaties vereist. Voor complexe 3D-printgeometrieën zoals poreuze en roosterstructuren moeten betere test-, scanmethoden en niet-destructieve evaluatietechnieken worden ontwikkeld.
Bovendien biedt de voortdurende toepassing van kunstmatige intelligentie en machine learning-algoritmen wetenschappelijke richtlijnen voor de selectie van verwerkingsparameters, die de kwaliteit van onderdelen kunnen verbeteren en de kosten van vallen en opstaan kunnen verlagen. En machine learning kan ook geleidelijk de proces-microstructuur-eigenschapsrelatie bijwerken op basis van ervaring. Er wordt benadrukt dat de 3D-printdatabase krachtig moet worden ontwikkeld om de basis te leggen voor het optimaliseren van experimenteel ontwerp en het versnellen van gepersonaliseerd maatwerk.