1, Prinsip teknis: efek sinergis dari pemilihan material dan optimalisasi struktural
Inti dari teknologi pencetakan 3D logam untuk meningkatkan penggunaan kembali perangkat medis terletak pada pemilihan bahan yang unik dan kemampuan optimalisasi strukturalnya
Pemilihan bahan:
Paduan titanium (Ti6Al4V): Sebagai logam medis yang paling umum digunakan, lapisan pelindung titanium dioksida (TiO ₂) yang padat secara spontan terbentuk pada permukaan paduan titanium, yang secara efektif menahan korosi dari cairan tubuh. Biokompatibilitas dan sifat mekaniknya yang sangat baik menjadikannya bahan pilihan untuk implan ortopedi dan restorasi gigi.
Paduan kromium kobalt: menunjukkan ketahanan aus dan kekerasan yang sangat baik di lingkungan gesekan tinggi, dan lapisan oksida yang terbentuk di permukaan semakin meningkatkan ketahanan terhadap korosi. Banyak digunakan di bidang seperti sendi buatan dan stent kardiovaskular.
Struktur titanium berpori: Titanium berpori yang diproduksi dengan teknologi peleburan lapisan bubuk laser (PBF-LB) tidak hanya menyesuaikan kekakuan implan dan mendorong pertumbuhan jaringan tulang, namun struktur porinya yang kompleks juga memfasilitasi sirkulasi cairan dan mengurangi risiko korosi lokal.
Pengoptimalan struktural:
Desain pori kompleks: Struktur pori kompleks yang sulit dicapai dengan teknik tradisional dapat dengan mudah dicapai dalam pencetakan 3D logam. Pori-pori ini tidak hanya mengurangi berat peralatan, namun juga meningkatkan daya tahan dan kegunaan kembali peralatan dengan mengoptimalkan distribusi tegangan, sehingga mengurangi kemungkinan terjadinya korosi.
Material yang dinilai secara fungsional: Dengan mencapai perubahan gradien dalam komposisi material dalam komponen yang sama, ketahanan terhadap korosi dapat ditingkatkan di area tertentu sambil mempertahankan kekuatan dan ketangguhan struktur secara keseluruhan.
2, Tantangan dan Solusi Teknis: Transisi dari Laboratorium ke Aplikasi Skala Besar
Meskipun teknologi pencetakan 3D logam telah menunjukkan keuntungan yang signifikan dalam meningkatkan kemampuan penggunaan kembali perangkat medis, penerapannya-berskala besar masih menghadapi beberapa tantangan:
Batasan materi:
Masalah biaya: Bahan berkinerja tinggi seperti paduan titanium memiliki biaya tinggi, sehingga membatasi penerapan perangkat medis sekali pakai. Solusinya mencakup eksplorasi material-berbiaya rendah seperti baja tahan karat kelas medis (seperti 316L) dan mengurangi biaya material melalui-produksi skala besar.
Bahan yang dapat terdegradasi: Karakteristik degradasi yang cepat dari bahan yang dapat terbiodegradasi seperti paduan magnesium dan paduan seng secara in vivo memerlukan optimalisasi lebih lanjut melalui paduan atau perlakuan permukaan untuk mencapai tingkat degradasi yang terkendali.
Akurasi pencetakan dan-pemrosesan pasca:
Keseragaman struktur halus: Keseragaman struktur pori (seperti ukuran pori 0,5 mm) mempengaruhi ketahanan korosi dan sifat mekanik peralatan. Akurasi pencetakan perlu ditingkatkan dengan mengoptimalkan parameter pencetakan seperti kekuatan laser dan kecepatan pemindaian.
Teknologi pasca pemrosesan: Setelah pencetakan, peralatan perlu menjalani pasca-pemrosesan seperti pemolesan dan penggilingan untuk menghilangkan cacat permukaan, meningkatkan ketahanan terhadap korosi, dan biokompatibilitas.
Masalah sterilisasi dan kegagalan:
Sterilisasi panas berulang kali dapat menyebabkan kegagalan bahan seperti paduan titanium dan polimer. Kita perlu mengembangkan bahan medis khusus yang tahan terhadap suhu tinggi dan korosi kimia, atau menggunakan-metode sterilisasi suhu rendah seperti sterilisasi etilen oksida, iradiasi gamma, dll.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/dmls-3d-printing-copper-heatsink.html