Zbog izvrsnih fizičkih svojstava i otpornosti na infekcije, legure titana glavni su izbor za proizvodnju ortopedskih pomagala kao što su implantati za koljeno/kuk. Nedavno je istraživački tim singapurske Agencije za znanost, tehnologiju i istraživanje otkrio da se prilagođeni implantati s boljim sposobnostima apsorpcije naprezanja mogu 3D ispisati pomoću praha titana i tantala sa zanimljivim svojstvima. Do sada su istraživači uglavnom koristili tehnologiju selektivnog laserskog taljenja (SLM) i prahove na bazi titana i aluminija za 3D ispis bioloških prototipova. SLM tehnologija obično koristi lasere velike snage za izgradnju 3D objekata sloj po sloj na temelju modela računalnog dizajna. Ali budući da aluminij ima dugoročne štetne učinke na ljudske živce, znanstvenici se nadaju da će pronaći druge materijale koji će ga zamijeniti.
U tu svrhu, Florencia Edith Wiria sa Singapurskog instituta za proizvodnu tehnologiju (SIMTech), podružnice A*STAR-a, i Wai Yee Yeong iz Singapurskog centra za 3D ispis na Tehnološkom sveučilištu Nanyang pokrenuli su zajednički istraživački projekt za razvoj inovativnog metala pomiješati pomoću SLM tehnologije za 3D ispis. Tiskajte bolje biomedicinske proizvode od titana.
Teoretski, nema apsolutno nikakvih problema sa legurama koje se sastoje od elemenata titana i tantala, jer su oba metala biokompatibilna i njihova mehanička svojstva zahvaljuju čistom titanu. Ali talište metalnog tantala je vrlo visoko (preko 3000 stupnjeva Celzijusa), što znači da u osnovi nije ekonomski isplativo pretvoriti metalni titan u sferični metalni prah koji se može koristiti u SLM tehnologiji. Uobičajeni prah tantala na tržištu obično su grube čestice dugog oblika nastale raspršivanjem plina.
Kako bi prevladao ovaj problem, istraživački tim pomiješao je ovaj grubi metalni prah tantala s drugim komercijalno dostupnim mikrosferičnim metalnim prahom titana. Nakon miješanja dva materijala pola dana, primijetili su da se smjesa može ravnomjernije rasporediti, što olakšava korištenje sa SLM tehnologijom. Mikroskopski pokusi otkrili su da je sferični oblik metala titana ostao nakon miješanja, što je bilo ključno za uspješnu upotrebu smjese u 3D printanju.
"Titanski prah ovdje djeluje kao medij za kotrljanje", objašnjava Wiria. "On potiskuje tantalov prah i omogućuje SLM obradu." Primjenom uzorka laserskog skeniranja poput šahovnice, metal se topi naizmjenično gore-dolje ili s jedne strane na drugu. Prelazeći na drugu stranu kako bi smanjili toplinski stres, istraživači su uspješno upotrijebili SLM tehnologiju za stvaranje 3D oblika legure titana i tantala. Neočekivano, rendgenske i druge tehnike snimanja otkrile su da dodatak metalnog tantala, zajedno s brzim skrućivanjem, potiče i stabilizira stvaranje slojevitih zrnaca titana visoke čvrstoće.
Istraživači očekuju da će ova legura titana i tantala moći ublažiti učinak "zaštite od stresa". Takozvani učinak "zaštite od stresa" znači da je tvrdoća implantata previsoka i da susjedne kosti ne primaju dovoljno mehaničke stimulacije, što rezultira gubitkom koštane mase. Labavi fenomen. "Ove legure su posebno dizajnirane za ortopedske primjene i mogu čak pokazati neke sposobnosti pamćenja oblika nakon deformacije.
