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研究者粉厚さ・温度最適化実験を通してチタン インプラントの 3 D プリント
Aug 26, 2016

金属印刷始まる域 frombike framestospinal にまたがるを製造する新進気鋭の信頼できる材料として 3 D 業界、チタンの高に到達するインプラント、トピックは、控えめに言っても人気。しかし、Waterlooin オンタリオ州の大学からの研究者として整形外科のこれまで成長している産業に関連する材料の金属と層の厚さを 3 D 印刷プロセスに関する主題に新しいスピンを入れています。

'の焼結プロトコルと層の厚さに及ぼす添加物製造されたチタン多孔質バイオ構造の物理的・機械的性質' Ahmad Basalah、Shahrzad Esmaeili、Ehsan Toyserkani によって作成された彼らの最近の研究は明らかに非常に重要な仕事それはメーカーがどのように改善することができますに光を投げかけて、制御、機械、三次元の物理的な整合性印刷医療用インプラントについて説明します。丁度どのように行うこと手術後の患者の状態に直接的な影響を持つことができます。

3 D として印刷および添加剤の製造は、カスタマイズとパーソナライズされたケア、時々 より手頃な価格、最後のものは特に痛みや不快感を経験する患者の原因でこのような新しい技術と発生した問題を見たい人のための機会を提供するインプラント業界で、ホールドを取る。

研究チームはしかし指摘、thataseptic のゆるみ懸念ではあまりにも頻繁-インプラントと骨との間の結合を握らない-関節置換術後後のものの背中の手術を causingpatients。

緩みは一般にによって引き起こされるストレス遮蔽、骨密度の欠如の欠如-時々 弱体化し、再吸収の犠牲にする骨を引き起こすことができる本質的にインプラントの挿入に照らし合わせます。これを念頭において、骨インプラントの作成、洗練および精度を含む必要があります重大なプロセスであることは明らかです。

1-s2.0-S0924013616302631-gr1その強度と信頼性のための多くのアプリケーションの人気のある、ここチタンその偉大な生体適合性のため使用されます。インプラント材料としてインプラントの表面に保護膜を提供しています、他の材料より高い耐食性を提供します。ストレス遮蔽、他のすべての利点の活用だけでなく、潜在的な問題を軽減するためにチタンはここでは、提供できる、適切な剛性と重量を可能にする最良の選択肢であるチタンの泡構造研究者と言います。

「多くの試みがなされたチタン泡を用いた皮質骨特性を模倣する「研究者の状態。

配慮していくつかの異なる研究を実施しました。

  • 粒子サイズ

  • 焼結温度

  • 粉体圧縮レベル

気孔率と機械的特性を操作する変数にそれから変わった。

「結果は、ヤング率が直線的増加に関連付けられている気孔率減少を示した。この気孔率は高い同じ焼結温度が使用されたとき、粉粒と粉体圧縮のレベルを変化させることにより影響を受ける"彼らの論文の研究者は述べた。「しかし、焼結温度の変化発生していない顕著な変化、気孔率の。考えられた気孔率に影響を与える重要な要因が初期の粉末粒径および粉体圧縮のレベル."

層の厚さが、温度の変化に影響を与える接合方法としてに、3 D の印刷時に圧粉成形をどのように影響するかを調査、研究者は、インプラントを緩め、患者の炎症やその他の問題を引き起こす可能性があります発生する隙間を閉じるために目指しています。

「この紙で印刷された部分密度を予測するモデルを開発したとし、剛性と印刷部分が余裕強さを求めることができた」アフマド A. Basalah、工学部機械とメカトロニクス工学、ウォータールー大学、大学機械工学専攻から博士号ウム アル キューラ、told3DPrint.com。「印刷物に関する印刷部分を最適化可能性があります私たちしたがって、。 は」

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この研究 38-45μm の粒径範囲のチタン粉末を使用するために 3 D 印刷サンプル theZPrinter 310 Plusby3D システム。研究者は印刷圧粉成形を検討する層の厚さの 4 種類です。焼結温度に設定されました。

  • 800 ° C

  • 1000 ° C

  • 1200 ° C

  • 1400 ° C

研究者は、サンプルが焼結プロセスの終わりに冷却炉を報告しました。他の要因は、とおり、提供されました。

  • 気孔率の研究

  • 圧縮試験

  • 収縮の測定

  • 顕微鏡的特徴

  • 統計解析

彼らのテストからの結果を示した気孔率が増加した焼結温度として直接に影響を受けた。

「層の厚さの減少は大幅な削減を他の焼結温度で気孔率の高い焼結温度 (1400 ° C) および相対的な減少で気孔率の原因」と、研究者が記載されています。

サンプルの平均の降伏耐力が有意に増加した (pandlt; 0.05) 焼結温度が増加すると、チームは報告しました。彼らは 1200、1000 年の条件で '影響' を見て、1400 ° C、しかし、報告は、800 ° C の温度が 'ない ' 重大な。

増加の圧粉成形と同様、増加された温度は増加した収縮につながった。

「さらに、焼結温度と粉の圧縮の間の相互作用が両方の方向で収縮を増大 (pandlt; 0.05) 双方向の分散分析検定よると「研究者を記載。

結論として、彼らは粉体の圧縮が分かった。層の厚さと同じで一つである次のすべての側面に影響を与えるか。

  • 気孔率

  • 強度

  • 剛性

  • チタン多孔質 3 D 印刷構造体の寸法変化

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4 つに変化する温度が使用されました。

焼結温度と組み合わせて、研究者は、3 D の結果に直接影響を与える 2 つのパラメーターの部分を印刷は、両方の機械的および物理的に観察。圧粉成形及び温度変数焼結首のサイズとその構造が見つかりました 'ボイド ボリューム' に影響を与えることができました。

「さらに、回帰分析説明多孔質モデルと実験データと間の良いフィット"と、研究者結論として述べ。

Figure four: Micro-structural arrangements of spherical particles after the sintering process.

焼結後の球状粒子の微細構造手配。

彼ら構築モデルと実験の結果と契約、研究でインプラント、3 D プリントの利用の継続を前兆し、皮質骨の特性を模倣するそれらを構築します。The3D 金属印刷 andamp; でさらにこのプロジェクトについて議論します。3DPB.com 上 Thicknessesforum を層します。

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焼結温度で焼結試料の SEM 像を示し、2 つの層の厚さを使用してを印刷、すなわち 62.5 と 175 圧粉成形の極端なエッジ。