AMtrinsic di Tanoibis Ti-42Nb: una nuova lega per l’ortopedia e gli impianti dentali stampati in 3D

Ti-42Nb è una nuova lega nel blocco ortopedico della stampa 3D e potrebbe ancora scuotere le cose. Il materiale, che viene offerto dal marchio AMtrinsic di Tanoibis (ex HC Starck Tantalum e Niobium GmbH), ha davvero proprietà molto interessanti e può essere stampato in 3D con una densità del 99,95%.

Un documento del 2018 ha già dimostrato che Ti-42Nb potrebbe avere una migliore elasticità rispetto alla regina dell’impianto di stampa 3D, Ti64, e potrebbe avere una buona biocompatibilità con osteoblasti e fibroblasti. Quella carta è stata la prima a utilizzare la fusione a letto di polvere laser con questo materiale. Altri usavano Irepa Laser’s Clad o Optomec LENS , dove le parti superelastiche della LENTE erano realizzate con l’ ossigeno che influenzava la superelasticità. In un altro articolo , i risultati sono stati confrontati con MIM. Un altro documento del 2019 ha esaminato la rifusione di materiale inutilizzato e un altro ha esaminato l’uso di polveri irregolari. Mentre questi ricercatori vogliono essenzialmente realizzare il materiale al volo. Interessato alega in situ ? Scopri di più qui .

Un altro documento ha concluso che il materiale era

“Fuso strato per strato in una microstruttura con una distribuzione molto omogenea di Nb e Ti durante il processo SLM. Le prove di trazione mostrano il modulo di Young di 60,51 ± 3,92 GPa e una resistenza alla trazione finale di 683,17 ± 16,67 MPa, mentre, sotto un carico di compressione, si osserva una resistenza alla compressione di 1330,74 ± 53,45 MPa. La combinazione di elevata resistenza meccanica e basso modulo elastico rende Ti-42Nb un materiale interessante per impianti ortopedici e dentali “.

Anche in questo capitolo sono stati ottenuti risultati positivi, confermando la minore rigidità del materiale. Allora, perché l’elasticità e la rigidità sono così importanti? L’osso umano ha un modulo di Young compreso tra 10 e 40 GPa, mentre quello dell’osso corticale è 30. Ti6Al4V ha uno di circa 110 o 120, mentre Ti-42Nb ha un modulo di Young di 60, che è molto più vicino. Più il tuo impianto imita il modulo osseo, meglio funzionerà a lungo. Una bacchetta di bambù legata a un’asta di acciaio andrebbe distrutta se messa sotto sforzo. Un’asta d’acciaio circondata da gelatina distruggerà la gelatina quando messa sotto sforzo.

Una mancata corrispondenza del modulo può causare il fallimento di un impianto o l’osteoporosi. La schermatura dallo stress è un potenziale problema in cui la densità ossea diminuisce e l’impianto può allentarsi o fallire. Le nostre ossa rimodellano’stesso, riutilizzando continuamente le vecchie ossa e costruendone di nuove. La resistenza dell’osso aumenterà se viene applicato un carico meccanico. Avere pezzi estranei più rigidi, all’interno di un osso, che assorbono il carico significa che il corpo produrrà osso meno forte. Queste parti sono più rigide e, quindi, assorbono il carico che induce il corpo a produrre meno massa ossea e la densità complessiva aumenterà. I carichi a bassa intensità e gli esercizi a bassa intensità creano più protezione dallo stress. Un esercizio e un carico più intensi aumenteranno i carichi e una migliore resistenza ossea. Ma questo meccanismo è confuso dal diverso modulo di Young dell’impianto e dal desiderio del corpo di essere efficiente e in equilibrio, quindi le sue energie saranno dirette altrove. Allo stesso tempo, per funzionare come un osso, la forza deve essere molto alta, così come la sua resistenza all’usura.

Gli stessi Taniobis affermano che, il loro EIGA-La polvere prodotta ha un’elevata sfericità, “superfici molto lisce con pochi satelliti” e anche “il numero minimo di particelle fini che sono attaccate a particelle di polvere più grandi è un prerequisito importante per un comportamento di scorrimento ottimale nei processi AM. Inoltre, un gran numero di satelliti sulla superficie di particelle più grandi formate dalla coalescenza potrebbe avere un impatto negativo sulla scorrevolezza della polvere, in quanto possono provocare attrito e effetti di interblocco come quelli osservati per polveri di forma irregolare “. Le loro polveri LPBF hanno un contenuto di ossigeno di 247 ppm, con Taniobis che afferma che alte velocità di raffreddamento cambiano una struttura dendritica in una di vetro liscia e che le velocità di raffreddamento hanno questi effetti sulla microstruttura della polvere. Questo crea una “distribuzione elementare completamente omogenea nelle parti costruite” che può anche avere “elevata elasticità”.

Questo è anche un buon momento per cercare nuovi materiali. Ci sono state preoccupazioni con la parte di vanadio delle leghe di titanio, così come il degrado degli impianti di cromo cobalto e la loro tossicità . La giuria non è del tutto fuori di ciò che questo significhi, ma potrebbe significare un cambiamento titanico nell’uso del materiale per gli impianti e un disperato bisogno di nuovi materiali. Inoltre, questo potrebbe essere un livello di responsabilità in notazione scientifica per alcuni materiali e fornitori di impianti. Per un po ‘ho davvero pensato che GE stesse aspettando che tutte le aziende produttrici di impianti fallissero e poi sarebbero entrate nel mercato dei dispositivi medici in grande stile. Tutto sommato, è un momento molto opportuno per il Ti-42Nb per entrare in scena ed essere caratterizzato, studiato e approvato.

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