Aplicacións biomédicas das aliaxes de titanio impresas en 3D

O uso de biomateriais ortopédicos aumentou drasticamente nos últimos anos a medida que a poboación envellece e os pacientes desexan manter o mesmo nivel de actividade e calidade de vida. Impulsada pola enorme demanda de biomateriais ortopédicos clínicos, a enxeñaría de tecidos óseos desenvolveuse rapidamente e investigouse e deseñouse unha gama de biomateriais ortopédicos. Os biomateriais baseados en Fe e magnesio úsanse amplamente coa axuda da tecnoloxía 3D. Os biomateriais baseados en titanio teñen alta resistencia, baixo módulo específico e mellor biocompatibilidade que os biomateriais baseados en Fe e magnesio e mostran unha vantaxe competitiva e única entre os biomateriais ortopédicos.

Os biomateriais a base de titanio impresos en 3D pódense personalizar para adaptarse ás necesidades individuais, o que permite non só a fabricación de estruturas complexas, senón tamén vantaxes sen igual en termos de custo, tempo de ciclo de fabricación e personalización, o que permite un desenvolvemento significativo da tecnoloxía para aplicacións ortopédicas, dentais e cardiovasculares. Non obstante, a tecnoloxía aínda se enfronta a moitos desafíos, como o equilibrio entre o crecemento óseo poroso e as propiedades mecánicas, a elección da tecnoloxía de fabricación aditiva e a optimización de parámetros.

A análise e o resumo da tecnoloxía de aliaxes de titanio impresas en 3D levaron ás seguintes conclusións.

(1) As diferentes tecnoloxías de impresión 3D difiren en termos de velocidade de dixitalización térmica, potencia de alimentación e taxa de deposición. En comparación cos procesos convencionais, os procesos de preparación da impresión 3D teñen características típicas de quecemento e arrefriamento rápidos, e requírese un control preciso dos parámetros do proceso para obter pezas fiables e de alta calidade;

(2) Clasifícase e descríbese a topoloxía do tecido óseo, e sinálase que unha forma de reducir a rixidez é optimizar razoablemente a topoloxía dos substitutos óseos porosos, reducindo así a diferenza de rixidez entre o substituto óseo e o óso hóspede, aliviando así o problema da protección contra a tensión.

(3) Analízase a influencia das características do quecemento e arrefriamento rápidos na evolución dos tecidos das aliaxes de titanio e pódense conseguir melloras nas propiedades mecánicas axustando a composición bifásica e a morfoloxía dos tecidos;

(4) Destácanse as capacidades de biocompatibilidade e osteointegración das aliaxes porosas de titanio despois da implantación;

(5) Os metais impresos en 3D só se desenvolven mellor mediante o desenvolvemento de ferramentas dixitais potentes, como a modelización de máquinas e a aprendizaxe automática combinadas con bases de coñecemento metalúrxico.