Principio técnico: influencia armónica de la optimización estructural y la elección del material
El secreto del uso de la tecnología de impresión 3D con metal para mejorar el rendimiento de los equipos médicos de alto riesgo es su capacidad especial de selección de materiales y optimización estructural .
Elección de materiales:
Como la aleación de metal medicinal más utilizado, la aleación de titanio (Ti6al4v) desarrolla naturalmente una capa protectora de dióxido de titanio rico (tio₂) en su superficie, por lo tanto, evitando la corrosión de los fluidos humanos . para las restauraciones dentales e implantes ortopédicos, sus grandes cualidades mecánicas y la biocompatibilidad lo convierten
En situaciones de alta fricción, la aleación de cromo de cobalto muestra una resistencia y dureza de desgaste sobresalientes; El recubrimiento de óxido desarrollado en la superficie mejora la resistencia a la corrosión aún más . utilizada principalmente en disciplinas como juntas protésicas y stents cardiovasculares .
Construcción de titanio poroso: el método del lecho de polvo láser (PBF-LB) produce titanio poroso que no solo modifica la rigidez del implante, sino que también estimula el desarrollo del tejido óseo mediante su estructura compleja de poros, lo que permite la circulación de fluidos y la disminución del riesgo de corrosión local .
Optimización estructural:
Diseño complejo de poros: la impresión 3D de metal hace que sea simple obtener estructuras de poros complejas desafiantes con los métodos convencionales . al optimizar la distribución del estrés y reducir la probabilidad de incidencia de corrosión, estos poros no solo ayudan al equipo a pesar menos, sino que también aumentan su vida y la confiabilidad .}
Materiales con características funcionalmente graduadas: lograr variaciones de gradiente en la composición del material dentro del mismo componente ayudará a aumentar la resistencia a la corrosión en lugares particulares al tiempo que preserva la fuerza estructural general y la dureza .
Aunque la tecnología de impresión 3D de metal ha demostrado grandes beneficios en la fabricación de dispositivos médicos de alto riesgo, su uso amplio aún enfrenta varias dificultades .
Restricciones de materiales: los problemas financieros con materiales de alto precio y de alto rendimiento como las aleaciones de titanio restringen el uso de dispositivos médicos desechables . La investigación de materiales de bajo costo como el acero inoxidable de grado médico (como 316L) y la reducción de los precios del material mediante la producción en masa son parte de la solución .
Materiales que degradan: para obtener tasas de degradación manejables, las propiedades de degradación rápida de los materiales biodegradables, como las aleaciones de magnesio y las aleaciones de zinc in vivo, deben regularse más .
Precisión de precisión e impresión posterior al procesamiento:
Homogeneidad de la estructura fina: las cualidades mecánicas y la resistencia a la corrosión del equipo dependen de la homogeneidad de la estructura de poros, que de 0 . 5 mm de tamaño de poro . optimización de los parámetros de impresión, incluida la potencia del láser y la velocidad de escaneo, ayudará a aumentar la imprenta.
Innovaciones tecnológicas posteriores al procesamiento: el equipo debe pasar por el procesamiento posterior, incluido el pulido y la molienda, para eliminar las fallas de la superficie y aumentar la resistencia a la corrosión y la biocompatibilidad después de la impresión .
Problemas de falla y políticas de esterilización:
Los materiales, incluidas las aleaciones de titanio y los polímeros, pueden fallar con esterilización de calor repetido . Debemos crear materiales médicos específicos resistentes a altas temperaturas y corrosión química o aplicar técnicas de esterilización de baja temperatura, como la esterilización del óxido de etileno, la irradiación gamma, ETC {}}}
Reglas y directrices:
El equipo médico producido en 3D debe seguir regulaciones rigurosas, incluido el proceso de aprobación de la FDA . para acelerar la aprobación y apoyar el lanzamiento del mercado de implantes impresos en 3D, Amnovis ha enviado un archivo maestro a la FDA .
Los beneficios de la tecnología de impresión 3D de metal en el campo de los equipos médicos de alto riesgo alentarán la evolución de los sectores médicos inteligentes y a medida .
Invención material:
Cree nuevas aleaciones biocompatibles con un módulo elástico bajo pero una gran resistencia a la corrosión, como las aleaciones TITA y TINB, por lo que reducir el blindaje del estrés .
Investigue los materiales de recubrimiento inteligentes como recubrimientos de autouración para mejorar la resistencia a la corrosión del equipo y la vida útil aún más .
Incorporación de tecnología:
Combinando métodos de inteligencia artificial para maximizar la microestructura de equipos como el grado de corrosión basado en el aprendizaje automático y la predicción de la ubicación, aunque enfoca el diseño estructural .
Fomentar el uso de estructuras porosas graduadas funcionalmente para alcanzar diseños personalizados para varias partes del equipo, por lo que mejorar el rendimiento mecánico y la resistencia a la corrosión en general .
Control de costos: a medida que el precio del equipo de impresión 3D de metal local ha disminuido al 60% del equipo importado, los costos del material continuarán disminuyendo bajo aliento de la producción en masa .
Aumente la transición de la tecnología de impresión 3D de metal de la personalización de alta gama a las aplicaciones a gran escala aumentando la velocidad de impresión, reduciendo los costos de mano de obra y, por lo tanto, facilita .
Las técnicas de esterilización a baja temperatura adecuadas para equipos médicos impresos en 3D ayudan a prevenir la descomposición del material provocado por la esterilización a alta temperatura .
Con dispositivos médicos impresos en 3D tan ampliamente utilizados, las regulaciones y estándares pertinentes se seguirán desarrollando para garantizar la seguridad y la eficacia de los productos .
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