贺利氏与格拉茨大学合作开发3D打印非晶态金属医疗设备

时间：2021-03-03 08:33 来源：中国3D打印网作者：中国3D打印网阅读：次

中国3D打印网3月3日讯，冶金专家Heraeus Amloy正在与格拉茨大学合作，以3D打印由非晶态金属制成的新型医疗设备。作为医学应用临床增材制造（CAMed）项目的一部分，这项研究将使合作伙伴开发和测试用于最终用途植入物和假体的新型合金粉末。由于非晶态合金非凡的机械性能，新的3D打印设备有望比现有的钢或钛制成的设备显着提高性能。
贺利氏Amloy负责人JürgenWachter表示：“作为CAMed项目的一部分，我们目前正在测试AMLOY-ZR02合金。它的主要成分是高纯度锆，并且已经被证明具有生物相容性。”

一组由非晶态金属制成的3D打印半径板植入物。图片来自贺利氏。
常规医疗植入物的局限性
迄今为止，大多数基于金属的医疗植入物都是由不锈钢，钴铬合金或钛制成的。尽管这些合金大部分都能发挥作用，但即使对它们进行定制3D打印，它们也难以适应患者体内不断变化的作用力。
例如，一个钛肋弓，每年被迫承受大约八百万次呼吸运动。体温钛材料无法提供足够的弹性，因此，如果未以最佳方式将植入物固定在周围的骨头上，则植入物可能难以安放在患者的胸腔中。尽管每个呼吸周期都施加最小的力，但纯粹的周期数最终会导致疲劳性骨折，尤其是在较长的一段时间内。

澳大利亚医疗器械公司Anotomics以前曾进行3D打印的钛肋骨植入物。通过Anotomics拍摄。
为何使用非晶态金属？
           通过震动冻结金属熔池来形成非晶态金属或金属玻璃，这意味着材料中的原子没有足够的时间形成晶格结构。取而代之的是，原子以类似于玻璃的不规则和无序（无定形）结构凝固。这使制得的合金具有优异的一组物理性能，包括耐腐蚀性，出色的强度特性和高弹性。正是这种强度和弹性的结合，使该材料类别非常适合于永久负载应用（例如医疗植入物）。
         Heraeus项目最终旨在提高这些非晶态金属的可加工性，以便可以在大多数工业激光粉末床熔融系统上进行3D打印。通过3D打印植入物，医疗专业人员将能够创建适合每个佩戴者体质的下一代患者专用设备。当处理意外事故和肿瘤切除所造成的伤害时，由于在这些事件之后植入植入物可能是一个复杂的过程，因此预计这将特别方便。
           Heraeus Amloy市场与销售主管Valeska Melde总结道：“非晶态金属比钢和钛具有许多优势：这种材料兼具强度和弹性。它可以完美地适应骨骼，促进恢复，并且具有很好的耐受性，因为它可以植入而不会导致细胞变形。”
        尽管该公司已经引起人们的关注已经有一段时间了，但贺利氏却以生产世界上最大的3D打印非晶态金属部件而闻名。该齿轮于2019年印刷，由该公司专有的AMZ4金属粉末制成，直径为110毫米。

最近，贺利氏还与机床制造商通快（TRUMPF）合作，推动将3D打印无定形零件用于工程应用。通过提高3D打印时材料的成本效率，合作伙伴的目标是建立无定形金属零件的增材制造，作为车间的标准生产方法。

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