3D tlačové implantáty - Kovové biomateriály - Titánové zliatiny
Výhody:Biokompatibilita, vysoká špecifická pevnosť, vysoká odolnosť proti korózii, ľahká hmotnosť, menej defektov fúzie počas 3D tlače
Aplikácia:Kovové implantáty, ako sú kĺby, lebky, zubné implantáty
Výzvy 3D tlače titánových implantátov
Používanie ortopedických biomateriálov sa v posledných rokoch dramaticky zvýšilo, pretože populácia starne a pacienti si želajú zachovať rovnakú úroveň aktivity a kvality života. Vďaka obrovskému dopytu po klinických ortopedických biomateriáloch sa inžinierstvo kostného tkaniva rýchlo vyvinulo a bola preskúmaná a navrhnutá séria ortopedických biomateriálov. Biomateriály na báze železa a horčíka boli široko používané pomocou 3D technológie. V porovnaní s biomateriálmi na báze železa a horčíka majú biomateriály na báze titánu vysokú pevnosť, nízky špecifický modul a lepšiu biokompatibilitu. Biomateriály vykazujú jedinečné a konkurenčné výhody.
Biomateriály na báze titánu 3D tlač je možné prispôsobiť podľa rôznych potrieb jednotlivcov. Môže nielen vyrábať zložité štruktúry, ale má aj bezkonkurenčné výhody z hľadiska nákladov, výrobného cyklu a personalizovaného prispôsobenia. Môže intenzívne rozvíjať túto technológiu v ortopédii, stomatológii atď. a kardiovaskulárnych aplikáciách. Táto technológia však stále čelí mnohým výzvam, ako napríklad ako vyvážiť vzťah medzi pórovitým rastom kostí a mechanickými vlastnosťami, výberom technológie aditívnej výroby a optimalizáciou parametrov.
Bchladenie vlhčej farby
(1) Rôzne technológie 3D tlače majú rozdiely v rýchlosti tepelného skenovania, napájaní, rýchlosti ukladania atď. V porovnaní s tradičnými procesmi má proces prípravy 3D tlače typické vlastnosti rýchleho vykurovania a chladenia, čo si vyžaduje presnú kontrolu parametrov procesu na získanie vysoko kvalitných a spoľahlivých častí;
(2) Klasifikovať a opísať topológiu kostného tkaniva, pričom poukazuje na to, že jedným zo spôsobov, ako znížiť stuhnutosť, je racionálne optimalizovať topológiu náhrady pórovitých kostí, čím sa zníži rozdiel v tuhosti medzi náhradou kostí a hostiteľskou kosťou, čím sa zmierni otázka tienenia stresu.
(3) Analyzuje sa vplyv charakteristík rýchleho zahrievania a chladenia na vývoj mikroštruktúry zliatin titánu a mechanické vlastnosti možno zlepšiť úpravou dvojfázového zloženia a mikroštruktúry;
(4) zdôraznil biokompatibilitu a osseointegráciu pórovitých zliatin titánu po implantácii; 3D tlačené kovy sa lepšie vyvíjajú vývojom výkonných digitálnych nástrojov, ako sú modely strojov a strojové učenie v kombinácii s metalurgickými vedomostnými základňami.
Poukazuje sa na to, že vývoj účinnej metódy identifikácie a certifikácie by si mal vyžadovať dobré pochopenie parametrov procesu a súvisiacich faktorov, ktoré ovplyvňujú únavový výkon. Pre zložité geometrie 3D tlače, ako sú pórovité a mriežkové štruktúry, je potrebné vyvinúť lepšie testovanie, metódy skenovania a nedeštruktívne hodnotiace techniky.
Okrem toho kontinuálna aplikácia algoritmov umelej inteligencie a strojového učenia poskytuje vedecké usmernenie pre výber parametrov spracovania, ktoré môžu zlepšiť kvalitu dielov a znížiť náklady na pokus a omyl. A strojové učenie môže tiež postupne aktualizovať vzťah proces-mikroštruktúra-majetok na základe skúseností. Zdôrazňuje sa, že databáza 3D tlače by mala byť intenzívne vyvinutá tak, aby položila základy pre optimalizáciu experimentálneho dizajnu a urýchlenie personalizovaného prispôsobenia.