賀利氏與格拉茨大學合作開發(fā)3D打印非晶態(tài)金屬醫(yī)療設備
魔猴君 行業(yè)資訊 1389天前
冶金專家Heraeus Amloy正在與格拉茨大學合作,以3D打印由非晶態(tài)金屬制成的新型醫(yī)療設備。作為醫(yī)學應用臨床增材制造(CAMed)項目的一部分,這項研究將使合作伙伴開發(fā)和測試用于最終用途植入物和假體的新型合金粉末。由于非晶態(tài)合金非凡的機械性能,新的3D打印設備有望比現(xiàn)有的鋼或鈦制成的設備顯著提高性能。
賀利氏Amloy負責人JürgenWachter表示:“作為CAMed項目的一部分,我們目前正在測試AMLOY-ZR02合金。它的主要成分是高純度鋯,并且已經(jīng)被證明具有生物相容性?!?/span>
一組由非晶態(tài)金屬制成的3D打印半徑板植入物。圖片來自賀利氏。
常規(guī)醫(yī)療植入物的局限性
迄今為止,大多數(shù)基于金屬的醫(yī)療植入物都是由不銹鋼,鈷鉻合金或鈦制成的。盡管這些合金大部分都能發(fā)揮作用,但即使對它們進行定制3D打印,它們也難以適應患者體內不斷變化的作用力。
例如,一個鈦肋弓,每年被迫承受大約八百萬次呼吸運動。體溫鈦材料無法提供足夠的彈性,因此,如果未以最佳方式將植入物固定在周圍的骨頭上,則植入物可能難以安放在患者的胸腔中。盡管每個呼吸周期都施加最小的力,但純粹的周期數(shù)最終會導致疲勞性骨折,尤其是在較長的一段時間內。
澳大利亞醫(yī)療器械公司Anotomics以前曾進行3D打印的鈦肋骨植入物。通過Anotomics拍攝。
為何使用非晶態(tài)金屬?
通過震動凍結金屬熔池來形成非晶態(tài)金屬或金屬玻璃,這意味著材料中的原子沒有足夠的時間形成晶格結構。取而代之的是,原子以類似于玻璃的不規(guī)則和無序(無定形)結構凝固。這使制得的合金具有優(yōu)異的一組物理性能,包括耐腐蝕性,出色的強度特性和高彈性。正是這種強度和彈性的結合,使該材料類別非常適合于永久負載應用(例如醫(yī)療植入物)。
Heraeus項目最終旨在提高這些非晶態(tài)金屬的可加工性,以便可以在大多數(shù)工業(yè)激光粉末床熔融系統(tǒng)上進行3D打印。通過3D打印植入物,醫(yī)療專業(yè)人員將能夠創(chuàng)建適合每個佩戴者體質的下一代患者專用設備。當處理意外事故和腫瘤切除所造成的傷害時,由于在這些事件之后植入植入物可能是一個復雜的過程,因此預計這將特別方便。
Heraeus Amloy市場與銷售主管Valeska Melde總結道:“非晶態(tài)金屬比鋼和鈦具有許多優(yōu)勢:這種材料兼具強度和彈性。它可以完美地適應骨骼,促進恢復,并且具有很好的耐受性,因為它可以植入而不會導致細胞變形?!?/span>
盡管該公司已經(jīng)引起人們的關注已經(jīng)有一段時間了,但賀利氏卻以生產(chǎn)世界上最大的3D打印非晶態(tài)金屬部件而聞名。該齒輪于2019年印刷,由該公司專有的AMZ4金屬粉末制成,直徑為110毫米。
最近,賀利氏還與機床制造商通快(TRUMPF)合作,推動將3D打印無定形零件用于工程應用。通過提高3D打印時材料的成本效率,合作伙伴的目標是建立無定形金屬零件的增材制造,作為車間的標準生產(chǎn)方法。
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