Экспертное руководство по полировке металлических деталей в 3D-печатных медицинских приборах

Как балансировать шершавое и гладкое в ортопедических и стоматологических имплантах

Развитие технологии 3D-печати оказало революционное влияние на медицинскую приборостроительную промышленность, открывая неограниченные новые возможности в дизайне продукта и массовой кастомизации. Однако есть интересный поворот — потребность в полировке металлических деталей — в некоторых из самых популярных применений.

Конкретно, из-за шершавой чистоты и присущей пористости 3D-печатных поверхностей, полировка металла часто нужна для 3D-печатных металлических деталей, используемых для ортопедических и стоматологических имплантов.

Чистота поверхности и пористость 3D-печатных металлических деталей

Существует ряд методов, используемых для изготовления 3D-печатных металлических деталей. Например, они могут быть созданы в специальной атмосфере, такой как при строительстве титановых деталей в аргоновой атмосфере. Или 3D-печатные металлические детали могут быть сделаны с использованием прямого металлического лазерного спекания (DMLS), селективного лазерного плавления (SLM), электронно-лучевого плавления (EBM) или какого-то другого процесса.

Какой бы метод ни использовался, природа 3D-печати такова, что три переменные определяют чистоту детали и ее плотность (или пористость):

• Шаги слоев «лифта» процесса печати
• Размер лазерного луча
• Размер металлической частицы

Зачем использовать 3D-печатные металлические детали для имплантов?

Помимо способности к массовой кастомизации, 3D-печать металлических деталей предлагает специфическое преимущество для ортопедических и стоматологических имплантов.

А именно, комбинация трех металлургических переменных, отмеченных выше, создает очень шершавую, пористую чистоту, которая способствует сращению кости и других тканей с имплантом. Это сращивание критично для успеха процедуры.

Но что, если вам нужна гладкая чистота, такая как в суставном импланте, где нужны хорошие износостойкие характеристики? Именно тогда полировка металлических деталей вступает в игру.

Роль полировки металлических деталей в 3D-печатных имплантах

Для применения, такого как 3D-печатный коленный имплант, часть поверхности должна быть шершавой и пористой, чтобы позволить кости срастись с имплантом. Однако на износостойкой поверхности колена вам нужна чистота, такая гладкая, насколько возможно, чтобы:

• Снизить трение
• Обеспечить, что имплант имеет разумно долгую жизнь
• Снизить риск импланта вызывать боль у реципиента

Тот же принцип применяется к бедрам, плечам и другим типам имплантов, где есть как износостойкая поверхность, так и поверхность, которая должна срастись с костью или другой тканью.

Только в США ежегодно миллионы людей проходят операцию по замене бедра или колена. В последние годы было ряд широко оглашенных судебных исков, связанных с:

• Отказом прибора
• Боль или травмой, связанной с этими типами имплантов
• Чрезмерным износом, вызывающим замену приборов — которые предназначены служить около 20 лет — раньше времени

К счастью для производителей имплантов, правильные чистоты могут быть достигнуты объединением использования 3D-печати и правильной техники полировки металлических деталей.

Это позволяет определенным поверхностям 3D-печатных металлических имплантов быть сделанными такими гладкими, насколько возможно, в то время как другие поверхности сохраняют шершавость и пористость, требуемые для эффективного сращивания импланта с тканью.

Цели при полировке 3D-печатных металлических деталей

Существует ряд способов полировать металлические детали. Методы варьируются от трудоемких и точных (и поэтому более затратных) ручной полировки к различным автоматизированным абразивным методам и полировке лазером или электронным лучом. Цель всех этих техник — получить чистоту поверхности, которая гладка и свободна от пористости.

Для полировки металлических деталей, созданных через очень точную 3D-печать, способность жестко контролировать удаление материала жизненно важна. Это помогает обеспечить, что исходная форма детали — со всеми ее жесткими размерными допусками — сохраняется.

В общем, это значит, что техника полировки для 3D-печатных деталей должна достигать указанной гладкости, удаляя наименьшее возможное количество материала. Это особенно верно для металлических деталей, имеющих сложные геометрии, острые края и мелкие детали.

Поэтому, когда полируют металлические детали для 3D-печатных ортопедических или стоматологических имплантов и других медицинских приборов, фокус в основном на поддержании допусков. Это верно даже для применений, где есть потребность в высокоблестящей, даже зеркальной чистоте.

Индивидуальная полировка металла — область, где, в зависимости от типа используемого металла, Metal Cutting может достичь чистоты поверхности Ra 0,1 мкм и ниже, сохраняя жесткие допуски и минимальное удаление материала. Результат — чистота поверхности, предоставляющая требуемые технические свойства для использования в имплантах и других медицинских приборах.

(Узнайте больше в нашем блоге Полировка металлов в мире 3D-печатных деталей.)

Экспертная полировка металла для имплантов и медицинских приборов

Metal Cutting продолжит удовлетворять меняющиеся потребности медицинской приборостроительной промышленности и последних достижений медицинской технологии. Как компания по точной металлообработке, наши экспертные возможности включают очень жесткое допусковое резание, шлифовку, лаппирование и полировку всех металлов для медицинских приборных применений.

Мы также предоставляем вторичные операции, такие как гибка, угловая резка, заострение и нарезка пазов мелкодиаметровых трубок, проводов и стержней. Кроме того, вольфрамовые и молибденовые продукты, такие как проволока, лента и стержень, доступны.

Чтобы узнать больше о спецификации точной металлической трубки для ваших медицинских приборных потребностей, скачайте бесплатную копию нашего всеобъемлющего руководства, Металлическая трубка в 21 веке: Кому она нужна? Будущее инноваций в медицинских приборах.