В то время как миллионы людей во всем мире наслаждаются новой мобильностью благодаря замене тазобедренного и коленного суставов, многие не осознают, что материалы, используемые в таких имплантатах, практически не изменились с 1960-х годов.
Первоначально разработанный для ракетной техники и космической программы США, этот материал, титан, является прочным, устойчивым к коррозии и легким, но он не особенно хорошо подходит для костей и тканей человека, что часто приводит к возможному отказу имплантата.
Согласно новой статье, опубликованной в журнале, мир 3D- печати быстро меняет способы проектирования материалов, позволяя разрабатывать материалы, которые могут лучше удовлетворить потребности общества в таких отраслях, как биомедицина и аэрокосмическая промышленность.
Во главе с Амитом Бандйопадхьяем, профессором Школы машиностроения и материаловедения, исследователи представляют дорожную карту для промышленности и ученых по использованию 3D-печати, также известной как аддитивное производство, для разработки новых сплавов, которые представляют собой материалы, состоящие из двух или более металлических сплавов.
«Благодаря 3D-печати мы можем вернуться назад и начать перепроектировать эти сплавы для конкретных целей, и в этом вся прелесть», — сказал Бандйопадхьяй. «Мы увидим, что в следующем десятилетии с помощью 3D-печати будет разработано множество новых сплавов.
«Это не просто платформа для создания формы. Это также платформа для создания новых композиций для конкретных решений».
Например, в случае имплантатов бедра и колена исследователи на протяжении многих лет добавляли покрытия, чтобы попытаться улучшить совместимость. Между тем, при операциях по замене тазобедренного и коленного суставов часто приходится бороться с инфекцией на имплантатах, когда бактерии находят подходящее место для роста.
«Возможно, стоит вернуться к чертежной доске и заново разработать сплав, который будет иметь лучшую совместимость или устойчив к бактериям», — сказал Бандйопадхьяй.
В прошлом промышленность воздерживалась от перепроектирования материалов из-за связанных с этим расходов.
«С помощью аддитивного производства или 3D-печати вы можете создавать конструкции по запросу, не только с контролем химического состава, но и с желаемыми функциями при ограниченных затратах, времени и сохранении меньших производственных площадей», — сказала Сусмита Бозе. , соавтор статьи и профессор Школы машиностроения и материаловедения.
В своей работе исследователи обозначили проблемы, которые создает 3D-печать. При разработке новых материалов исследователи должны хорошо понимать свою цель при разработке продукта.
«Эта технологическая платформа дает вам слишком много возможностей», — сказал Бандйопадхьяй. «Вы можете загрузить 16 различных элементов и начать создавать композиции и получить миллион различных композиций. Первая задача — понять, что вы действительно ищете».
Исследователи также подчеркивают, что поиск удачного рецепта сплава также будет означать, что его необходимо будет протестировать в обычных производственных процессах, чтобы каждый раз убедиться, что он может быть изготовлен последовательно. Кроме того, новые сплавы также должны будут пройти процедуру проверки регулирующими органами.
Дополнительная информация: Амит Бандйопадхьяй и др., Дизайн сплавов с помощью аддитивного производства: преимущества, проблемы, области применения и перспективы, Materials Today (2022). DOI: 10.1016/j.mattod.2021.11.026
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК
Опубликуйте материал о вашем проекте, стратапе или технологии
hello@technovery.com