Principi di metallurgia applicati alla stampa 3D di fusione a letto di polvere e/o alla produzione additiva di impianti biomedicali personalizzati in metallo e lega ottimizzati

LEMurr, ricercatore dell’Università del Texas a El Paso , presenta una panoramica dei dispositivi medici per la stampa 3D, delineata nei principi di metallurgia recentemente pubblicati applicati alla stampa 3D di fusione a letto di polvere / produzione additiva di impianti biomedicali personalizzati in metallo e lega ottimizzati : una panoramica.’

La fusione del letto di polvere, utilizzando entrambe le tecnologie SLM ed EBM, ha continuato ad aumentare di popolarità in tutto il mondo, anche negli ospedali in cui vengono utilizzati sistemi commerciali per creare dispositivi medici specifici per il paziente.

“La principale differenza tra i prodotti in metallo o lega fabbricati da EBM e SLM riguarda le temperature più basse del letto di polvere SLM e una velocità di raffreddamento o raffreddamento più rapida”, spiega Murr. “Questo produce una tensione interna in alcuni SLM, prodotti che spesso richiedono una lavorazione isostatica a caldo (HIPing) per alleviare questa tensione intrinseca, deformazioni del prodotto o altre distorsioni. Anche le superfici dei prodotti SLM sono spesso più lisce e per alcune applicazioni può essere una caratteristica importante. “

Mentre le sfide continuano nella stampa 3D, nei processi di produzione additiva e nella selezione dei materiali, i ricercatori di tutto il mondo continuano a innovare con gli impianti, sia per il cervello , i denti , la colonna vertebrale o altro, aumentando la qualità della vita per molti e in alcuni casi, risparmiando vive del tutto. Murr sottolinea che sono stati fatti molti tentativi per produrre materiali porosi che siano funzionali ed efficaci. I produttori di dispositivi medici hanno lavorato costantemente per creare nuovi modi per produrre impianti con porosità adeguata.

“A partire dal 2019, c’erano centinaia di cosiddetti centri o centri di stampa 3D point-of-care negli ospedali di tutto il mondo; alcuni in unità ortopediche e altri che servono come unità di servizio per una varietà di reparti chirurgici, incluso lo sviluppo di modelli di pianificazione chirurgica stampati in 3D ”, afferma Murr.

Oggi, la polvere di Ti-6Al-4 V viene utilizzata dalla maggior parte dei centri di assistenza e dei laboratori di assistenza per la stampa 3D responsabili della realizzazione di impianti per:

Ricostruzioni maxillo-facciali
Piatti Teschio
Inserti spinali
Impianti totali dell’anca e del ginocchio

“Mentre negli ultimi 2 decenni sono state condotte importanti ricerche sullo sviluppo di una vasta gamma di sistemi in lega di Ti, comprese leghe come Ti-24Nb-4Zr-7.9 Sn, con un modulo di Young inferiore alla metà rispetto a Ti-6Al -4 V, c’è poco incentivo, sia biomedico che economico, ad adottare queste leghe per la fabbricazione di impianti “, hanno concluso i ricercatori.

“Per Ti-6Al-4 V, le principali microstrutture, costituite da varie dimensioni della fase α o αʹ- (martensite), consentono di regolare la durezza (Vickers) in un intervallo di circa 3,5–4,5 GPa come la corrispondente manipolazione di forza e duttilità. Sebbene ciò possa garantire un elevato grado di compatibilità biomeccanica con l’osso per progetti di impianti porosi e a cellule aperte, la crescita ottimale dell’osso non solo garantisce un fissaggio efficace dell’impianto, ma rende anche l’impianto un impalcatura ossea o una sostituzione ossea ideale. “

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