HERAEUS E L’UNIVERSITÀ DI GRAZ COLLABORANO PER STAMPARE IN 3D DISPOSITIVI MEDICI IN METALLO AMORFO
.
Condotta nell’ambito del progetto CAMed (Clinical Additive Manufacturing for Medical Applications), la ricerca vedrà i partner sviluppare e testare nuove polveri di leghe per impianti e protesi per uso finale. I nuovi dispositivi stampati in 3D dovrebbero fornire miglioramenti significativi delle prestazioni rispetto a quelli esistenti in acciaio o titanio, grazie alle straordinarie proprietà meccaniche delle leghe amorfe.
Jürgen Wachter, capo di Heraeus Amloy, afferma: “Nell’ambito del progetto CAMed, stiamo attualmente testando la lega AMLOY-ZR02. Il suo componente principale è lo zirconio di elevata purezza ed è già stato certificato come biocompatibile. “
Ad oggi, la maggior parte degli impianti medici a base di metallo sono stati realizzati in acciaio inossidabile, cromo-cobalto o titanio. Sebbene queste leghe funzionino per la maggior parte, spesso hanno problemi a modellarsi sulle forze in continua evoluzione nel corpo di un paziente, anche se sono state stampate in 3D personalizzate.
Prendiamo, ad esempio, un arco costale in titanio, che è costretto a sopportare circa otto milioni di movimenti respiratori ogni anno. Il titanio a temperatura corporea non è così elastico per quanto riguarda i materiali, quindi l’impianto potrebbe avere difficoltà a stabilirsi nella cavità toracica di un paziente se non è fissato alle ossa circostanti in modo ottimale. Sebbene ogni ciclo respiratorio eserciti una forza minima, il numero di cicli può eventualmente portare a una frattura da fatica, soprattutto per un periodo di tempo prolungato.
Un metallo amorfo, o vetro metallico, si forma congelando un pozzo di fusione metallica, il che significa che agli atomi nel materiale non viene dato abbastanza tempo per formare una struttura reticolare cristallina. Invece, gli atomi si solidificano in una struttura irregolare e disordinata (amorfa) simile a quella del vetro. Ciò conferisce alla lega risultante un eccellente insieme di proprietà fisiche, tra cui resistenza alla corrosione, ottime caratteristiche di resistenza ed elevata elasticità. È questa combinazione di forza ed elasticità che rende la classe di materiale così adatta per applicazioni a carico permanente come gli impianti medici.
Il progetto Heraeus mira infine a migliorare la processabilità di questi metalli amorfi in modo che possano essere stampati in 3D sulla maggior parte dei sistemi di fusione laser a letto di polvere industriale. Con la stampa 3D degli impianti, i professionisti medici saranno in grado di creare dispositivi di nuova generazione specifici per il paziente adattati al fisico di ogni singolo portatore. Ci si aspetta che ciò sia particolarmente utile quando si tratta di lesioni da incidenti e rimozioni di tumori, poiché il posizionamento dell’impianto può essere una procedura complessa a seguito di questi eventi.
Valeska Melde, Responsabile Marketing e Vendite di Heraeus Amloy, conclude: “I metalli amorfi hanno una serie di vantaggi rispetto all’acciaio e al titanio: questo materiale combina i vantaggi di resistenza ed elasticità. Si adatta perfettamente all’osso, favorisce il recupero ed è anche molto ben tollerato, in quanto può essere impiantato senza deformazioni cellulari “.
Sebbene la società sia stata fuori dai riflettori per un po ‘, Heraeus è nota per la produzione del più grande componente di metallo amorfo stampato in 3D al mondo . La ruota dentata, stampata nel 2019, è realizzata con polvere metallica AMZ4 proprietaria dell’azienda e ha un diametro di 110 mm.
Più recentemente, Heraeus ha anche collaborato con il produttore di macchine utensili TRUMPF per promuovere l’uso di parti amorfe stampate in 3D per applicazioni ingegneristiche . Migliorando l’efficienza dei costi del materiale durante la stampa in 3D, i partner miravano a stabilire la produzione additiva di parti metalliche amorfe come metodo di produzione standard in officina.
