Printre cele mai des folosite materiale în imprimarea 3D metalică se numără aliajul de titan-în special Ti6Al4V. Biocompatibilitate excelentă, rezistență specifică remarcabilă, rezistență puternică la coroziune și calități ușoare abundă aici. În timpul procesului de imprimare 3D, aliajele de titan prezintă mai puține defecte de fuziune, ceea ce poate genera granule lustruite cu calități mecanice excelente. Totuși, aliajele de titan au și probleme de protecție împotriva stresului; modulul lor de elasticitate este mult mai mare decât cel al oaselor umane, ceea ce poate cauza stres inadecvat asupra oaselor și poate compromite starea acestora. Cercetătorii caută noi materiale aliaje și idei creative de design, cum ar fi aliajele Ti{-Ta și Ti-Nb, al căror modul elastic mai mic se potrivește mai bine cu rigiditatea oaselor, reducând astfel impactul protecției împotriva stresului. În plus, rigiditatea implantului poate fi modificată în continuare prin aplicarea unei structuri poroase de titan și a metodelor de fabricație, cum ar fi topirea stratului de pulbere cu laser (PBF-LB), încurajând astfel dezvoltarea țesutului osos și întărirea legăturii osoase.
Datorită rezistenței și durității lor mari la uzură, în special în situații de-frecare și de stres ridicate-, aliajele de cobalt-crom-în special aliajele de cobalt-crom-molibden-sunt utilizate pe scară largă în implanturi dentare, articulații artificiale și alte sectoare. Succesul aliajelor de cobalt-crom se găsește în amestecul lor special de componente, prin care cromul creează o peliculă de oxid pe suprafața aliajului, prevenind astfel coroziunea fluidă internă a implanturilor. Deși majoritatea aliajelor de CoCr conțin Ni care poate induce reacții alergice, modulul elastic mare al aliajelor de crom cobalt poate duce, de asemenea, la protecția împotriva stresului. Inginerii abordează aceste probleme cu modele creative, inclusiv structuri poroase gradate funcțional, cu dimensiuni și densități diferite ale porilor, pentru a ajuta la transmiterea egală a presiunii, la scăderea sarcinii osoase și, astfel, la minimizarea efectelor de protecție împotriva stresului. În același timp, metodele de acoperire și tratament a suprafeței îmbunătățesc biocompatibilitatea suprafețelor metalice, promovând astfel integrarea osoasă și îmbunătățind performanța și eficacitatea-pe termen lung a implanturilor.
Utilizat în principal în tehnologia de imprimare 3D pentru fabricarea plăcilor osoase și a instrumentelor chirurgicale, oțelul inoxidabil se mândrește cu o rezistență mecanică remarcabilă și o rezistență puternică la coroziune. În comparație cu aliajele de titan, materialele din oțel inoxidabil oferă o netezime mai bună a suprafeței, deoarece au biocompatibilitate rezonabilă, rezistență ridicată la tracțiune și modul elastic, cost de fabricație ieftin, capacitate de utilizare, duritate și conductivitate termică crescută. Dar degradarea-pe termen lung și eliberarea elementelor de aliere ar putea face ca oțelul inoxidabil să creeze posibile reacții inflamatorii; Eliberarea de Fe poate avea efecte negative asupra celulelor. Pentru implanturi, șuruburi și echipamente chirurgicale pe termen scurt, se utilizează de obicei oțel inoxidabil.
Biocompatibilitatea excelentă, rezistența puternică la coroziune, rezistența mare și modulul elastic definesc aliajul de tantal. Totuși, aliajele de tantal prezintă anumite dificultăți în fabricarea aditivă, inclusiv costuri și densitate ridicate, precum și probleme de protecție împotriva tensiunilor-adică un modul elastic mai mare decât Ti. Aliajele de tantal sunt adecvate în general pentru utilizare ca componente mici de implant, implanturi poroase și acoperiri de implant care îmbunătățesc caracteristicile de integrare osoasă. Din punct de vedere clinic, procedurile pentru vene varicoase ale membrelor, precum și venele varicoase ale șoldului și ale coloanei vertebrale, au folosit metal de tantal poros imprimat în 3D-și au demonstrat o bună eficacitate. Nu numai că imprimarea 3D a metalului poros de tantal ajută la proiectarea și fabricarea structurilor trabeculare osoase biomimetice, dar are și o bună aderență celulară și biocompatibilitate. Modulul elastic și rezistența acestui material sunt potrivite pentru mediul local. Impactul refacerii funcționale postoperatorii este bun, iar metalul poros de tantal imprimat 3D se poate lega puternic de oase, conform datelor studiului clinic.
Datorită densității lor scăzute, raportului rezistență mare-la-greutate și modulului Young ca oasele, aliajele de magneziu au atras un interes substanțial în domeniul biologic. Proprietățile de degradare in vivo ale aliajului de magneziu îl fac să se potrivească perfect pentru metalele biodegradabile, deschizând astfel un nou domeniu pentru utilizarea implanturilor ortopedice. Cu toate acestea, proprietățile de degradare rapidă ale aliajelor de magneziu in vivo prezintă, de asemenea, dificultăți, așa că cercetătorii caută modalități de a-și încetini rata de dezintegrare pentru a garanta absorbția totală și pentru a oferi suportul necesar.
În domeniul ortopediei, durabilitatea-pe termen lung a implanturilor și rezultatele reabilitării pacientului depind direct de biocompatibilitatea materialelor metalice de imprimare 3D. De exemplu, datorită calităților lor mecanice excelente și biocompatibilității, aliajele de titan și aliajele de cobalt-crom sunt utilizate pe scară largă în producția de implanturi ortopedice, inclusiv articulații artificiale și plăci osoase. Problemele de protecție împotriva stresului, totuși, pot compromite calitatea osului, ceea ce ar cauza eșecul și slăbirea implantului. Protecția la stres poate fi redusă, integrarea osoasă poate fi încurajată și stabilitatea pe termen lung-implantului poate fi îmbunătățită prin utilizarea arhitecturii poroase și a materialelor aliaje noi. În plus, reducând timpul de recuperare al pacienților, materialele foarte biocompatibile pot ajuta la minimizarea răspunsurilor inflamatorii în jurul implanturilor, încurajează vindecarea și regenerarea țesuturilor și ușurează utilizarea acestora.
Biocompatibilitatea bună și caracteristicile mecanice sunt condiții prealabile pentru implanturile dentare pentru a garanta stabilitatea lor pe termen lung{0}}în mediul oral. Materialele comune utilizate în implanturile dentare includ aliajul de titan și aliajul de crom cobalt, ambele putând stabili o legătură puternică cu țesuturile din jur, reducând astfel riscul de slăbire și detașare a implantului. În același timp, tehnologia de imprimare 3D poate personaliza implanturile dentare individualizate în funcție de starea bucală a pacientului, sporind astfel confortul pacientului și crescând rata de succes a implantării. În plus, utilizarea unor materiale bune de biocompatibilitate poate păstra sănătatea orală a pacienților și poate reduce incidența inflamației bucale.
Biocompatibilitatea bună și rezistența la coroziune sunt condiții prealabile pentru implanturile cardiovasculare, inclusiv stenturile cardiace și stenturile vasculare, pentru a garanta eficacitatea lor pe termen lung-in vivo. Efectul excelent de memorie a formei și biocompatibilitatea aliajelor cu memorie de formă de nichel-titan le fac să fie foarte căutate în producția de implanturi cardiovasculare. Totuși, introducerea ionilor de nichel în mediul uman ar putea provoca unele întrebări. Prin intermediul imprimării 3D și al tratamentului compozit de suprafață, prepararea aliajului poros de nichel-titan poate ajuta la reducerea eliberării ionilor de nichel și la îmbunătățirea biocompatibilității materialelor. În plus, creșterea calității vieții pacientului este reducerea formării cheagurilor de sânge și restenoza vaselor de sânge, posibile prin implanturi cardiovasculare bine-biocompatibile.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal{-3d-printing-compact-heat-changer.html