3D друк танталу
3D-друк - це новий метод обробки. Найбільш важливою особливістю цієї технології є те, що вона може безпосередньо формувати остаточний тривимірний зразок на основі імпортованої моделі заготовки. Лазерне сплавлення порошкового шару (LPBF) і плавлення електронним променем (EBM) у 3D-друкі часто використовуються для обробки танталових імплантатів. Обладнання для обробки LPBF має три склади, а саме склад порошку, склад формування та склад переробки. Металевий порошок необхідно заздалегідь додати на склад порошку перед друком. Під час обробки порошок рівномірно розподіляється в формувальному складі за допомогою скребка, а потім обробляється лазерним або електронно-променевим плавленням, нагріванням і затвердінням у задану форму. Бункер для порошку піднімається шар за шаром, бункер для формування опускається шар за шаром, і шари накладаються і остаточно формуються.
Технологія LPBF може налаштувати металеві кісткові імплантати з відповідними формами та розмірами відповідно до зони лікування пацієнта, щоб задовольнити індивідуальні потреби пацієнта в налаштуванні. Під час обробки лазерний промінь високої щільності енергії сканує шар за шаром відповідно до траєкторії, розробленої моделлю, і кожен шар точно накладається на цільову форму, досягаючи свободи в дизайні структури заготовки. Тантал має високу температуру плавлення, а традиційні методи обробки занадто неефективні для обробки танталу. Лазерний промінь високої енергії, який миттєво вивільняється під час обробки LPBF, може повністю та швидко розплавити тугоплавкий танталовий порошок, що значно зменшує труднощі приготування біомедичного танталу та покращує імплантацію. Ефективність підготовки, скорочення циклу передопераційної підготовки. Невикористаний порошок під час обробки можна переробити, а надруковані зразки дуже точні. Потрібна лише невелика кількість подальшого фрезерування, а коефіцієнт використання матеріалу високий, що значно знижує вартість виробництва танталових імплантатів. Крім того, LPBF може реалізувати швидке приготування пористих структур, ефективно вирішуючи проблеми надмірної маси та невідповідних механічних властивостей суцільних танталових імплантованих пристроїв.
Наші продукти
Фактори, що впливають на 3D друк медичного танталу
Медичні металеві імплантати з танталу, виготовлені за допомогою 3D-друку, потребують постійної оптимізації механічних і біологічних властивостей, щоб відповідати потребам практичного застосування та уникати потенційних ризиків. На цьому етапі 3D-друк танталу потребує подальшого вдосконалення в наступних двох аспектах:
(1) Імплантати повинні задовольняти індивідуальні потреби різних пацієнтів і досягати гарної відповідності з різними пошкодженими частинами та деформованими кістками. Тому технологія обробки продукту повинна мати високий ступінь свободи, щоб зменшити обмеження щодо форми та розміру продукту. Імплантат повинен забезпечувати базову механічну підтримку після імплантації в тіло людини, тому матеріал повинен мати достатню міцність і міцність. Механічні властивості танталових медичних металевих імплантатів, виготовлених за допомогою 3D-друку, пов’язані з якістю обробленого порошку, параметрами обробки та термічної обробки. Відповідні механічні властивості можна отримати шляхом регулювання відповідних параметрів процесу. Однак параметри процесу пов’язані з фактичними характеристиками формування та експлуатаційними характеристиками матеріалу. Функціональний зв'язок досі неясний і потребує подальшого вивчення.
(2) Імплантат повинен служити в організмі людини протягом тривалого часу, і вплив на клітини людської тканини має бути якомога меншим, щоб уникнути інфекції. На цьому етапі більшість досліджень регулюють структуру для покращення біологічних характеристик танталових імплантатів. Однак структурний дизайн 3D-друкованого металевого танталу все ще потребує подальших досліджень.
(3) За структурою людські кістки можна розділити на кортикальну кістку та губчасту кістку. Кортикальна кістка відносно щільна і тверда і розташована в зовнішньому шарі кістки; губчаста кістка має тривимірну сітчасту трабекулярну структуру і розташована в серцевині кістки. Модуль пружності чистого танталу зазвичай перевищує 100 ГПа, що набагато більше, ніж модуль пружності губчастої кістки (0,01~1,57 ГПа) і кортикальної кістки (5~23 ГПа). Модулі пружності імплантату та людської кістки не збігаються, і при навантаженні виникатимуть різні деформації, що призведе до відносного зміщення між кістками. Тривала імплантація викличе ефект «екранування стресу». Імплантат сприймає більшу частину навантажень і може деформуватися, що вплине на термін його служби та продуктивність. Тривала відсутність стимуляції тиску на кістки людини призведе до зниження активності остеобластів і спричинить атрофію людських кісток. Металевий імплантат має пористу структуру. Шляхом регулювання форми та пористості пористої структури можна змінити модуль пружності та створити більше місць для росту та зчеплення кісткових клітин, що сприяє тісному контакту між імплантатом і губчастою кісткою. комбайн.
Корпус медичного танталового імплантату з 3D-друком
З безперервним вдосконаленням медичних стандартів і впровадженням «Зроблено в Китаї 2025» нові процеси підготовки, представлені адитивним виробництвом, сприяли бурхливому розвитку ринку ортопедичних імплантатів у моїй країні. З 2015 року моя країна стала другим найбільшим споживачем кісткових імплантатів у світі. Наразі вироби для кісткових імплантатів можна розділити на категорії для хребта, суглобів і травм на основі сценаріїв використання. Серед них найшвидше комерціалізуються чашки вертлюжної западини (суглобові імплантати) і міжхребцеві сполучні клітки (спинномозкові імплантати). Матеріали для виготовлення кісткових імплантатів включають метали, кераміку, полімери та вуглецеві матеріали. Тантал, як елемент металевих кісткових імплантатів, має великий потенціал розвитку.
a. Вироби для хребта
У Китаї були проведені клінічні дослідження 3D-друкованих повністю танталових спінальних імплантатів. У липні 2021 року госпіталь Сіцзінь Медичного університету ВПС імплантував надрукований на 3D танталовий конус у дефектне місце конуса пацієнта, щоб сприяти швидкому загоєнню дефектного місця. Оскільки у пацієнта була пухлина в хребті, яка продовжувала стискати хребет, була потрібна трисегментна задня резекція пухлини хребта, а також знадобився імплант для підтримки дефектної ділянки. Порівняно зі звичайними титановими імплантатами, танталові конуси мають кращу здатність сприяти вростанню кістки, а їх модуль пружності більше відповідає людській кістці. Тому в лікарні в якості імплантату остаточно обрали танталові штучні хребці. Успіх цього клінічного випадку імплантату підтверджує продуктивність і практичну придатність повністю танталових імплантатів, надрукованих на 3D.
b. Спільні вироби
Раніше проводилися клінічні дослідження танталових імплантатів суглобів. У 2017 році Армійський медичний університет підготував танталову накладку для колінного суглоба за допомогою 3D-друку та виконав операцію із заміни 84--річному пацієнту. До 3D-друку модель імплантату спочатку будувалася за результатами комп’ютерної томографії пацієнта, а імплантація протеза моделювалася на комп’ютері. Після повторного моделювання та модифікацій було виконано персоналізований друк. Персоналізований індивідуальний продукт має шорстку поверхню та трабекулярну структуру, що сприяє довгостроковій стабільності імплантату та людської кістки та забезпечує хороші післяопераційні результати.
в. Травматичні вироби
У квітні 2019 року надрукований на 3D-принтері трабекулярний танталовий стент, розроблений лікарнею Xiangya, був успішно імплантований пацієнту з некрозом стегнової кістки. Це була перша в світі операція з імплантації металевого танталового стента. Точка контакту між верхньою частиною танталового стента та людською кісткою має дугоподібну форму, яка схожа на кривизну людської кістки. Під час навантаження на стент виникає багато точок контакту з людською кісткою, і тиск є відносно рівномірним, що може запобігти пошкодженню імплантату.
Висновок
Розвиток технології 3D-друку відкрив ширший простір для застосування танталу в медичній галузі. Ринок застосування танталу зараз знаходиться в стадії бурхливого розвитку. З одного боку, з безперервним прогресом медичних технологій і старінням населення попит на ортопедичні імплантати продовжуватиме зростати; з іншого боку, з постійним розвитком технології 3D-друку типи та властивості матеріалів для друку також продовжуватимуть збільшуватися. Збільшення.
Загалом ринок 3D-друкованого танталу має широкі перспективи, але він також вимагає постійних технологічних інновацій і медичного нагляду для сприяння його здоровому розвитку.
Компанія Baoji Yusheng Metal Technology Co., Ltdвідмінний постачальник рідкісних металів. Матеріали включають тантал, ніобій, ванадій, цирконій, гафній і вольфрам. Ми можемо надати різні профілі, такі як: стрижні, пластини, дріт, кільця, листи та труби, фольга та ін.Якщо у вас є запитання щодо продукту, ви можете зв’язатися з нами в будь-який час.
Продажі
Baoji Yusheng Metal Technology Co., Ltd.
www.tantalumysjs.com
