Structura și proprietățile tantalului poros imprimat 3D

Datorită densității mari a tantalului metalic, atunci când este utilizat ca material de implant medical, acesta se prezintă de obicei sub forma unei structuri poroase, care nu numai că dă joc deplin la excelenta biocompatibilitate a tantalului metalic, dar oferă în același timp și un canal natural pentru creșterea țesuturilor cu structura bogată a porilor a materialelor poroase. Prin urmare, un alt domeniu important de cercetare legat de imprimarea 3D a tantalului poros este tantalul poros. Cu toate acestea, de la dezvoltarea metalelor imprimate 3D până în prezent, au fost raportate relativ puține cercetări privind materialele de tantal poroase imprimate 3D. Universitatea din Leuven, Belgia, a realizat pregătirea materialelor de tantal poroase cu structură uniformă a porilor utilizând ca materie primă pulbere sferică de tantal metalic și a evaluat cuprinzător proprietățile mecanice ale acestora.

Rezultatele testului de efort-deformare la compresiune arată că limita de curgere este de 12,7 MPa s 0.6 MPa, tensiunea de platou este de 21,8 MPa s 0,9 MPa, modulul de elasticitate la compresiune este de 1,22 GPa s 0.07 GPa, iar regiunea de platou a curbelor este netedă și fără zimțare, ceea ce indică faptul că materialul poros de tantal preparat de SLM are o plasticitate excelentă, iar modulul se potrivește perfect cu cel al osului spongios uman. În plus, limita de oboseală la compresiune a tantalului poros este de 7,35 MPa (de 10⁶ ori), ceea ce arată o rezistență ridicată la încărcarea ciclică.
În prezent, tantalul și tantalul poros sunt considerate a fi cele mai bune materiale biocompatibile pentru implanturi ortopedice, iar aplicarea de către China a tantalului poros imprimat 3D este în fruntea lumii. În 2016, sub sprijinul Programului cheie de cercetare și dezvoltare al Ministerului Știință și Tehnologie, Institutul de Cercetare a Metalelor Neferoase de Nord-Vest (NWNMRI), împreună cu Spitalul de Sud-Vest, au realizat primul caz din lume de pregătire personalizată a corpului de implant de tantal poros imprimat 3D prin fascicul electronic cu pulbere și a realizat aplicarea clinică. În prezent, Northwest Neferrous Metals Research Institute și subordonatul său Xi'an Sailon Metal Materials Co. au realizat acoperirea întregului lanț industrial de materii prime pulbere, echipamente de formare a fasciculului de electroni și procesul de implanturi medicale de tantal poroase.