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Heraeus与格拉茨大学共同开发3D打印非晶态金属医疗设备

来源:原创

发布时间:2021-03-03 17:22:31

点击量:370

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摘要:近日,金属粉末专家Heraeus格拉茨大学合作,3D打印由非晶态金属制成的新型医疗设备......

aau讯(编辑 吴昕烜)据外媒报道,冶金专家Heraeus Amloy近日与格拉茨大学达成合作,以3D打印由非晶态金属制成的新型医疗设备。

作为临床医疗应用增材制造(CAMed)项目的一部分,该研究将促使合作伙伴开发和测试用于最终用途植入物和假体的新型合金粉末。由于非晶态合金具有非凡的力学性能,新的3D打印设备有望比现有的钢或钛制造的设备提供显著的性能改进。

Heraeus负责人JürgenWachter表示:“作为CAMed项目的一部分,我们目前正在测试AMLOY-ZR02合金。它的主要成分是高纯度锆,并且已被证明具有生物相容性。

一组由非晶态金属制成的3D打印半径板植入物。图片来自Heraeus

常规医疗植入物的局限性

迄今为止,大多数基于金属的医疗植入物都是由不锈钢钴铬合金或钛制成的。尽管这些合金大部分都能发挥作用,但即使对它们进行定制3D打印,它们也难以适应患者体内不断变化的作用力。

 

例如,一个钛肋植入物,每年被迫承受大约八百万次呼吸运动。体温钛材料的弹性远不及所有材料,因此,如果不能以最佳方式将植入物固定在周围的骨头上,植入物可能难以安放在患者的胸腔中。尽管每个呼吸周期都施加最小的力,但长时间施加力最终会导致疲劳性骨折,尤其是在较长的一段时间内。

澳大利亚医疗器械公司Anotomics以前曾3D打印的钛肋骨植入物。通过Anotomics拍摄。

非晶态金属如何提供帮助?

据了解,通过震动冻结金属熔池来形成非晶态金属或金属玻璃,这意味着材料中的原子没有足够的时间形成晶格结构。取而代之的是,原子以类似于玻璃的不规则结构凝固。这使制得的合金具有一组优异的物理性能,包括耐蚀性出色的强度特性和高弹性。正是这种强度和弹性的结合,使该材料类别非常适合于永久负载应用(例如医疗植入物)。

据该公司介绍,Heraeus的最终目标是提高这些非晶金属的加工能力,使它们可以在大多数工业激光粉末床聚变系统上进行3D打印。通过3D打印植入物,医疗专业人员将能够创造适合患者下一代专用设备,以适应每个穿戴者的体质。在处理事故和肿瘤切除造成的损伤时,这种方法将会特别方便,因为这些程序之后植入物的放置会是一个复杂的过程。

Heraeus市场与销售主管Valeska Melde总结道:“非晶态金属比钢和钛具有许多优势:这种材料兼具强度和弹性。它可以完美地适应骨骼,促进恢复,并且具有很好的耐受性,因为它植入不会导致细胞变形。

尽管该公司引起人们的关注已经有一段时间了,但Heraeus却以3D打印世界上最大的非晶态金属部件而闻名。该齿轮于2019年被打印,由该公司专有的AMZ4金属粉末制成,直径为110毫米。

最近,Heraeus还与机床制造商TRUMPF合作,3D打印非晶态零件用于工程应用。通过提高3D打印时材料的成本效率,合作伙伴的目标是无定形金属零件的3D打印技术作为车间的标准生产方法。

 

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