Руководитель
Описание
Среди проблем, встречаемых при создании материалов для медицинских имплантатов методом селективного лазерного плавления, отмечается:
- сложность в обеспечении низкого модуля упругости, соответствующего значению модуля упругости как кортикальной, так и трабекулярной костной ткани;
- формирование бездефектной структуры как важный фактор обеспечения усталостной прочности;
- обеспечение высокой прочности при высокой пластичности, с минимизацией возможного эффекта экранирования напряжений в костной ткани, образования микротрещин и усталостного разрушения.
- обеспечение функциональной пористости, способствующей ускоренному вживлению имплантата в биологически активную среду.
Другим необходимым комплексом свойств является обеспечение высокой коррозионной стойкости, исключающей биохимическое взаимодействие ионов сплава с прилегающими тканями, зарождение и развитие патогенной среды.
Для синтеза сплавов системы Ti-Ta-X методом лазерного аддитивного производства в работе предполагается применение нескольких подходов:
- Исследование и установление закономерностей влияния исходных материалов на характеристики изготовленных изделий.
- Исследование технологии изготовления и установление физико-химических закономерностей консолидации сплава Ti-Ta с добавлением легирующих элементов методом селективного лазерного плавления.
- Исследование технологии изготовления и установление физико-химических закономерностей консолидации исходного порошка сплава Ti-Ta c добавлением частиц TiB2 методом селективного лазерного плавления.
- Исследование технологии изготовления и установление физико-химических закономерностей in situ консолидации из исходных порошков Ti и Ta c добавлением частиц TiB2 методом селективного лазерного плавления.
- Апробация разработанных подходов для аддитивного изготовления образцов сложной геометрии на основе трижды периодических минимальных поверхностей.
В мире проявляется тенденция к изучению новых медицинских сплавов с комплексом улучшенных эксплуатационных характеристик, направленных на удовлетворение индивидуальных потребностей человека и учетом индивидуальных особенностей строения организма. Такие возможности предоставляет аддитивное производство. Металлические материалы являются прямым конкурентом разрабатываемым полимерным структурам, претендующим на применение в имплантологии и проявляют ряд преимуществ, среди которых высокая долговечность, прочность и возможность переработки использованных материалов.
Минимизировать осложнения при установке имплантатов возможно как за счет созданий полностью идентичной исходной костной структуре организма имплантата, так и путем подбора наиболее близкого к оригиналу материала без ущерба здоровью пациента.
В связи с этим современные темпы развития промышленности и науки ставят задачи создания и совершенствования различных технологий, а также внедрения передовых цифровых способов производства изделий медицинского назначения. Аддитивные технологии объединяют использование цифрового проектирования для создания компьютерной модели будущего изделия и его изготовление путем послойного добавления материала. Использование технологий цифрового проектирования позволяет обеспечивать благоприятные условия для установки и адаптации имплантата за счет проектирования контролируемой пористости, способствующей плодотворному разрастанию тканей, в противовес ранее апробированным субтрактивным технологиям.
Область применения
Медицина, имплантология
Основные преимущества
В качестве одного из инструментов снижения модуля упругости материала предполагается использование трижды периодических минимальных поверхностей.