Il chetone etere polietere PEEK è un termoplastico ad alte prestazioni con elevate temperature di servizio continuo, resistenza e fumo e tossicità a bassa fiamma. Per questo motivo, è spesso un materiale ricercato dagli ingegneri in applicazioni come le parti automobilistiche sotto il cofano o le parti aerospaziali. Ma PEEK è considerato un materiale meraviglioso da molti non solo perché soddisfa molti requisiti di ingegneria ad alta tecnologia. Si può anche usare PEEK nel corpo per gli impianti. Numerose viti spinali, ancore di sutura, impianti ortopedici e altri prodotti a lungo termine nei prodotti per impianti corporei sono recentemente arrivati sul mercato e in cose diverse come la CMF e la colonna vertebrale, PEEK è molto richiesta.
Generalmente, gli impianti PEEK sono realizzati tramite CNC o se stampati sono realizzati con SLS (fusione a letto di polvere, sinterizzazione). SLS è una tecnologia collaudata che ha ottenuto le approvazioni per guide chirurgiche e impianti. L’elevata produttività, affidabilità e prevedibilità di SLS ne fanno una buona tecnologia con cui fabbricare le cose, specialmente se sono piccole e richiedono precisione. Le polveri SLS PEEK sono comunque costose. Con SLS un laser, alcune sintere perdono polvere polimerica su un letto di polvere sparsa. Viene quindi distribuito un nuovo livello e il processo si ripete. La polvere non sinterizzata funge da materiale di supporto e una volta costruito un grande blocco o una torta, questo viene rimosso dalla stampante e le parti vengono setacciate e spazzolate per rimuovere la polvere sciolta. Questa polvere rimanente può quindi essere in una certa misura miscelata con nuova polvere vergine e riutilizzata.
In sostanza, se una stampante utilizza una tonnellata metrica di polvere al mese finiamo per riciclare un terzo per costruzione e alla fine buttiamo via mezza tonnellata di polvere per ogni 500 kg di pezzi costruiti. Nota Bene: questo è solo un esempio generale inteso a far comprendere un po ‘meglio l’economia di SLS, con materiali e parti diversi, spot, spaziatura ecc. Otterrai risultati diversi . Questo è ancora molto più efficiente del taglio del materiale per il CNC, ad esempio, ma è piuttosto uno spreco. Se stai pagando $ 100 al chilo per PA, allora questo è abbastanza costoso su base mensile. E questo è per una macchina di medie dimensioni che lavora a pieno regime. $ 50.000 per macchina al mese, ahi. Immagina di averne dieci o più.
Ma la polvere di PEEK è molto più costosa di così. Pagherai da cinque a nove volte di più per chilo per PEEK a seconda della certificazione. E peggiora, perché il tasso di riciclaggio della polvere di PEEK nelle macchine SLS è effettivamente pari a 0. Eliminiamo tutto. Tutto. Tutto ciò che non è parte costruita viene buttato via. Quindi, a seconda dell’utilizzo, del grado specifico e della macchina; stai buttando via un paio di Ferrari al mese in polvere, per macchina. Immagina di essere un imprenditore con il tuo ufficio di servizio e di camminare ogni giorno vicino a dei bidoni con 4 911 polvere di polvere, che poi lancerai fuori quel giorno, che ti farà male.
Questo spiega la logica del lancio di Evonik oggi di un filamento PEEK per impianti. 3D4Makers , 3DXtech, Appium e altre aziende offrono il filamento PEEK da diversi anni. Solvay ha un filamento PEEK di grado sanitario che è possibile acquistare, che è ISO 10993 e adatto per applicazioni a contatto limitato per 24 ore o meno. Victrex, leader del PEEK, ha venduto PEEK medico per implantologia anche a pochi eletti. Sono disponibili materiali alternativi come PEKK di Arkema, ma spesso non con le certificazioni e le approvazioni per l’uso a lungo termine nel corpo. Ora Evonik ha un grado FDM adatto specificamente per gli impianti.
Le aziende di polimeri sono reticenti a consentire l’uso di polimeri nel corpo a lungo termine a causa dell’idoneità del materiale a tale scopo e anche della responsabilità legale. DowCorning una grande joint venture è fallita per responsabilità relativa alle protesi mammarie che “non hanno mai rappresentato più dell’1 percento della nostra attività” e hanno costretto la società a mettere da parte 2,35 miliardi di dollari per i richiedenti. Molte aziende produttrici di polimeri, pertanto, ritengono che le entrate del polimero di un impianto medico non siano sufficienti per un possibile colpo in testa per la loro azienda.
In questo caso, Evonik ha fatto i compiti con il suo filamento PEEK conforme a ASTM F2026. Il caso aziendale è chiaro, con FDM stampi solo il materiale che usi (oltre al supporto extra possibile). Ciò significa che finirai per utilizzare molto meno materiale per parte rispetto a riempire una macchina SLS completa. Soprattutto con impianti più grandi, FDM ha un vantaggio in termini di tempo nella macchina e anche di tempo per la separazione. Oltre a Kumovis e Vshaper, c’è stato uno sviluppo limitato di stampanti mediche ad alta temperatura specifiche per le parti per FDM. Penso che questa possa essere una nicchia straordinariamente redditizia da cui sarebbe difficile rimuovere un fornitore affidabile. Il lancio di Evonik di questo materiale FDM può fungere da impulso per lo sviluppo di stampanti FDM ad alta temperatura con capacità mediamente più necessarie per utilizzare il filamento.
Con un materiale PEEK per impianto chirurgico VESTAKEEP i4 3DF , 1,75 mm, su bobine da 250 o 500 grammi si basa su VESTAKEEP i4 G con una buona “biocompatibilità, biostabilità, trasparenza dei raggi X e maneggevolezza”. La trasparenza a raggi X è un grande vantaggio degli impianti medici polimerici poiché consente ai medici di verificare se l’impianto è posizionato correttamente dopo l’impianto e consente loro di eseguire scansioni TC, in particolare quelle con matrice di contrasto, dopo o anche durante l’impianto o scansioni che possono lasciarle adeguatamente vedere i progressi nella guarigione di ossa o tessuti. Nelle protesi metalliche di CT e MRI possono causare artefatti su alcune scansioni o possono impedire ai chirurghi di vedere dettagli importanti attraverso ombre o opacità. Anche gli impianti magnetici e la risonanza magnetica non sono una combinazione fantastica.
Marc Knebel, di Evonik Medical Devices & Systems,
“Per la moderna tecnologia medica, lo sviluppo del nostro primo materiale implantare stampabile in 3D offre nuove opportunità per personalizzare i trattamenti dei pazienti. L’ortopedia e la chirurgia maxillo-facciale sono esempi di aree in cui ciò potrebbe essere applicato. Materiali innovativi ad alte prestazioni come VESTAKEEP PEEK di Evonik, insieme a hardware e software altamente complessi e il perfetto abbinamento tra materiali e macchine, costituiscono la base per una rivoluzione sostenibile della stampa 3D nella tecnologia medica. Pertanto, espanderemo successivamente il nostro portafoglio di prodotti di biomateriali stampabili in 3D. “
Per rendere meno timida la tua pistola nel fare il salto per PEEK Evonik ha rilasciato un voto di prova,
“Il termine si riferisce a una classe di materiale con le stesse proprietà del prodotto del grado di impianto, ma senza la documentazione necessaria per l’approvazione nelle applicazioni di tecnologia medica. Ciò offre un modo economico di adattare le caratteristiche di lavorazione della plastica ad alte prestazioni a una determinata stampante 3D. “
Questa è una grande idea che altre aziende dovrebbero prendere in considerazione l’adozione e renderebbe la ricerca e lo sviluppo di prodotti in polimeri ad alte prestazioni molto più convenienti.