Metalen onderdelen polijsten voor 3D-geprinte medische apparaten

Hoe ruw en glad te balanceren in orthopedische en tandheelkundige implantaten

De ontwikkeling van 3D-printtechnologie heeft een revolutionaire impact gehad op de industrie voor medische hulpmiddelen , het openen van onbeperkte nieuwe mogelijkheden in productontwerp en massaaanpassing. Er is echter een interessante wending:de behoefte aan polijsten van metalen onderdelen — in enkele van de meest populaire toepassingen.

Met name vanwege de ruwe afwerking en inherente porositeit van de 3D-geprinte oppervlakken, metaalpolijsten is vaak nodig voor de 3D-geprinte metalen onderdelen gebruikt voor orthopedische en tandheelkundige implantaten .

Oppervlakteafwerking en porositeit van 3D-geprinte metalen onderdelen

Er zijn een aantal methoden die worden gebruikt om 3D-geprinte metalen onderdelen te maken. Ze kunnen bijvoorbeeld in een speciale atmosfeer worden gemaakt, zoals bij het bouwen van titaniumonderdelen in een argonatmosfeer. Of er kunnen 3D-geprinte metalen onderdelen worden gemaakt met behulp van direct metal laser sintering (DMLS) , selectief lasersmelten (SLM) , elektronenbundelsmelten (EBM) , of een ander proces.

Welke methode ook wordt gebruikt, de aard van 3D-printen is dat drie variabelen de afwerking van een onderdeel en de dichtheid (of porositeit) bepalen :

• De "lift"-laagstappen van het afdrukproces
• De grootte van de laserstraal
• De grootte van de metaaldeeltjes

Waarom 3D-geprinte metalen onderdelen gebruiken voor implantaten?

Naast de mogelijkheid tot massaaanpassing, biedt 3D-printen van metalen onderdelen een specifiek voordeel voor orthopedische en tandheelkundige implantaten.

De combinatie van drie metallurgische variabelen die hierboven zijn vermeld, creëert namelijk een zeer ruwe, poreuze afwerking die het samensmelten van bot en ander weefsel met het implantaat bevordert. Die fusie is van cruciaal belang voor het succes van de procedure.

Maar wat als u een gladde afwerking nodig heeft, zoals bij een gewrichtsimplantaat waar goede slijteigenschappen nodig zijn? Dan komt het polijsten van metalen onderdelen om de hoek kijken.

De rol van het polijsten van metalen onderdelen in 3D-geprinte implantaten

Voor een toepassing zoals een 3D-geprint knie-implantaat moet een deel van het oppervlak ruw en poreus zijn om bot te laten samensmelten met het implantaat. Echter, op het slijtvlak van de knie , hebt u een zo glad mogelijke afwerking nodig om:

• Verminder wrijving
• Zorg ervoor dat het implantaat een redelijk lange levensduur heeft
• Verminder het risico dat het implantaat pijn veroorzaakt bij de ontvanger

Hetzelfde principe is van toepassing op heupen, schouders en andere soorten implantaten waar er zowel een slijtoppervlak is als een oppervlak dat moet samensmelten met bot of ander weefsel.

Alleen al in de VS ondergaan jaarlijks miljoenen mensen een heup- of knievervangende operatie. In de afgelopen jaren zijn er een aantal goed gepubliceerde rechtszaken geweest met betrekking tot:

• Apparaatfout
• Pijn of letsel in verband met dit soort implantaten
• Overmatige slijtage, waardoor de apparaten - die bedoeld zijn om ongeveer 20 jaar mee te gaan - vroegtijdig moeten worden vervangen

Gelukkig voor implantaatfabrikanten kunnen de juiste afwerkingen worden bereikt door het gebruik van 3D-printen te combineren met de juiste techniek voor het polijsten van metalen onderdelen .

Hierdoor kunnen bepaalde oppervlakken van 3D-geprinte metalen implantaten zo glad mogelijk worden gemaakt, terwijl andere oppervlakken de ruwheid en porositeit behouden die nodig zijn voor effectieve implantaat-naar-weefselfusie.

De doelen bij het polijsten van 3D-geprinte metalen onderdelen

Er zijn een aantal manieren om metalen onderdelen te polijsten. De methoden variëren van arbeidsintensief en nauwkeurig (en dus duurder) handpolijsten naar verschillende geautomatiseerde schuurmethoden en polijsten met laser of elektronenstraal . Het doel van al deze technieken is het verkrijgen van een oppervlakteafwerking die glad en vrij van porositeit is.

Voor het polijsten van metalen onderdelen die zijn gemaakt door middel van zeer nauwkeurig 3D-printen, is het vermogen om materiaalverwijdering nauwkeurig te controleren van vitaal belang. Het helpt ervoor te zorgen dat de oorspronkelijke vorm van het onderdeel — met al zijn strakke maattoleranties — blijft behouden.

In het algemeen betekent dit dat de polijsttechniek voor 3D-geprinte onderdelen de gespecificeerde gladheid moet bereiken terwijl de kleinst mogelijke hoeveelheid materiaal wordt verwijderd . Dit geldt met name voor metalen onderdelen met complexe geometrieën, scherpe randen en fijne details.

Daarom ligt de focus bij het polijsten van metalen onderdelen voor 3D-geprinte orthopedische of tandheelkundige implantaten en andere medische hulpmiddelen vooral op het handhaven van toleranties. Dit geldt zelfs voor toepassingen waar er behoefte is aan een zeer glanzende, zelfs spiegelachtige afwerking.

Het op maat polijsten van metaal is een gebied waar, afhankelijk van het type metaal dat wordt gebruikt, Metal Cutting een oppervlakteafwerking van Ra 0,1 µm en lager kan bereiken met behoud van nauwe toleranties en minimale materiaalverwijdering. Het resultaat is een oppervlakteafwerking die de vereiste technische eigenschappen biedt voor gebruik in implantaten en andere medische hulpmiddelen.

(Lees meer in onze blog Metaal polijsten in een wereld van 3D-geprinte onderdelen.)

Deskundig metaalpolijsten voor implantaten en medische hulpmiddelen

Metal Cutting zal blijven voldoen aan de veranderende behoeften van de industrie voor medische apparatuur en de nieuwste ontwikkelingen in medische technologie. Als precisiemetaalfabricagebedrijf omvatten onze deskundige capaciteiten het snijden, slijpen, leppen en polijsten van alle metalen voor toepassingen in medische apparatuur met zeer nauwe toleranties.

We bieden ook secundaire bewerkingen zoals buigen, hoeksnijden en het richten en steken van buizen, draden en staven met een kleine diameter. Daarnaast zijn er wolfraam- en molybdeenproducten, zoals draad, lint en staaf, verkrijgbaar.

Voor meer informatie over het specificeren van metalen precisiebuizen voor uw medische apparaatbehoeften, downloadt u een gratis exemplaar van onze uitgebreide gids, Metal Tubing in the 21st Century:Who Needs It? De toekomst van innovatie in medische hulpmiddelen.