1: Tecnologia di stampa 3D in metallo Breakthrough Reshines il paradigma di selezione del materiale.
Mentre la stampa 3D in metallo supporta centinaia di materiali metallici, tra cui leghe di cobalto-cromo e leghe di tantalum, il settore medico convenzionale dipende da alcuni biomateriali, tra cui acciaio inossidabile e leghe di titanio. Come per un modulo elastico paragonabile a quello delle ossa, la lega di titanio ti6al4v è il materiale raccomandato per gli impianti ortopedici; Tuttavia, l'effetto di schermatura dello stress deve essere regolato.
Performance eccellenti negli impianti dentali, con più resistenza all'usura e durezza rispetto alla lega di titanio ma un modulo elastico più elevato, lega di cromo di cobalto
I moduli elastici inferiori di nuove leghe tita e Tinb aiutano a adattarsi meglio alla rigidità delle ossa e ridurre gli effetti di schermatura dello stress.
Applicazione accurata di sistemi intricati
Design complessi, come la porosità del gradiente e l'ottimizzazione della topologia resa possibile dalla stampa 3D in metallo, migliorano le proprietà meccaniche e l'efficienza del materiale attraverso l'ottimizzazione topologica. Come:
Lo strato esterno di grandi pori (500 μm) stimola lo sviluppo vascolare, mentre lo strato interno di piccoli pori (200 μm) offre supporto meccanico. I ponteggi in lega di titanio porosi hanno il 40% in più di efficienza di integrazione ossea rispetto alle costruzioni solide convenzionali, secondo i test.
L'uso di algoritmi per creare costruzioni leggere aiuterà a raggiungere il 30% di resistenza all'impianto, riducendo al contempo il peso del 25%.
Modifica e biocompatibilità della superficie
Ogni componente di supporto è stato convalidato clinicamente in termini lunghi per garantire la biocompatibilità.
Per mezzo del trattamento laser o del rivestimento di idrossiapatite, la modifica della superficie migliora l'adesione delle cellule ossee e stimola l'integrazione ossea.
Un aumento dell'efficienza manifatturiera
Mentre la stampa 3D in metallo riduce il ciclo a 72 ore, la guarigione del trauma tradizionale dura 4-6 settimane. Con un tasso di utilizzo del materiale del 95%, l'EOS commerciale tedesco ha sviluppato la stampante M 290, consentendo la produzione di personalizzazione di massa.
2: Valore clinico: dati empirici di laboratorio a tabella operativa
Un modello di precisione di medicina di precisione
In circostanze difficili, la svolta in termini di impianti in lega di titanio stampato in 3D aiutano i pazienti con anomalie ossee maxillofacciali a ricostruire le forme facciali. Sei settimane dopo l'intervento chirurgico, un caso presso il Tel Aviv Medical Center in Israele ha rivelato che il paziente ha recuperato la capacità di masticare.
Riduzione delle complicanze: gli strumenti invasivi minimi prodotti dalla stampa 3D riducono il trauma chirurgico. Dal 25% nella chirurgia convenzionale all'8%, lo studio clinico del dispositivo di riparazione del trauma stampato in 3D approvato dalla FDA statunitense rivela un tasso di complicanze del paziente significativamente abbandonato.
Analisi dei costi-benefici
Risparmio sui materiali: la stampa in metallo 3D vanta un tasso di uso del materiale del 95%, molto maggiore dei metodi di elaborazione convenzionali.
Gli impianti stampati in 3D risparmiano le spese di impianti dentali del 40% e i costi di chirurgia ortopedica del 30%.
Come si possono risolvere il problema ad alto costo dell'industria medica con le tecnologie di stampa 3D in metallo?
Tre variabili chiave contribuiscono principalmente all'attuale costo di stampa 3D in metallo per usi medici: attrezzature, materiali e post-elaborazione
Costo dello strumento: in generale costare più di tre milioni di yuan, stampanti 3D in metallo di grado industriale hanno un ammortizzazione e le spese di manutenzione di attrezzature considerevoli.
Costo del materiale: la polvere in lega di titanio medico costa 2000 yuan/kg e i tassi di utilizzo dei materiali scarsi durante il processo di stampa causano importanti sprechi di strutture di supporto.
Costo post elaborazione: sono richieste procedure complesse come il trattamento termico, la lucidatura e la lucidatura delle parti stampate; Il costo del post-elaborazione di un pezzo potrebbe eseguire diverse centinaia di yuan.
Ad esempio, i costi materiali rappresentano circa il 40%, l'ammortamento delle apparecchiature e l'utilizzo dell'energia rappresentano il 30%e la post-elaborazione e il lavoro rappresentano il 30%. Impianti del ginocchio ortopedici Questa struttura di prezzo limita l'accettazione generale della tecnologia causando prezzi dei singoli impianti al di sopra dei metodi convenzionali.
L'innovazione del processo è: sostituire i metodi convenzionali è la tecnologia selettiva di fusione laser (SLM) adottata. Dal 50% all'85%, il tasso di utilizzo del materiale può essere aumentato migliorando il percorso di scansione e la regolazione della potenza laser.
Dopo la stampa, sviluppare materiali di supporto solubili, eliminare il supporto mediante dissoluzione chimica e tagliare le spese di post-elaborazione.
Il design intelligente è l'uso di algoritmi di intelligenza artificiale per massimizzare le forme di impianto e ridurre il consumo di materiale senza compromettere le prestazioni meccaniche.
Sviluppo delle leghe contemporanee: creare leghe a basso contenuto di moduli in titanio (come leghe Ti NB) con modulo elastico vicino a quello delle ossa, riducendo quindi gli effetti di schermatura dello stress e i costi del materiale.
La combinazione della lega di titanio con la bioceramica aiuta a migliorare la resistenza all'usura e l'attività biologica degli impianti, estendendo così la loro durata di servizio.
Stabilire uno standard di test di qualità a polvere, supportare la produzione di materiale di massa e minori costi di approvvigionamento mediante standardizzazione dei materiali.
Localizzazione delle attrezzature: attraverso la produzione di massa, prezzi più bassi delle attrezzature; Promuovere la ricerca e lo sviluppo per le tecnologie di stampa 3D in metallo fabbricate a livello nazionale.
Stabilire i centri di servizio di stampa 3D regionali per soddisfare centralmente le esigenze di istituzione medica e distribuire le spese di ammortamento delle attrezzature.
Gli ospedali, i college e le imprese creano cooperativamente laboratori collaborativi per far avanzare la ricerca tecnologica e la traduzione clinica e quindi ridurre i cicli di lancio del prodotto.
Gli impianti stampato in metallo 3D dovrebbero essere coperti da un'assicurazione medica per aiutare a ridurre il carico finanziario dei pazienti.
I sussidi per la ricerca e lo sviluppo e i vantaggi fiscali per i progetti medici di stampa 3D di metallo aiutano il governo a promuovere l'innovazione del settore.
Attraverso conferenze accademiche, formazione tecnica e altri canali, aumentano la conoscenza dei medici delle tecnologie di stampa 3D in metallo.