Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Polerowanie plazmowe jako nowa opcja polerowania w celu zmniejszenia chropowatości powierzchni porowatego stopu tytanu do druku 3D

3.3K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/65108

⸱

28 kwietnia 2023

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Orthopedic Center, Affiliated Hospital of Guangdong Medical University, 2The School of Basic Medical Sciences, Guangdong Medical University, 3The School of Basic Medical Sciences, Fujian Medical University, 4Guangdong Engineering Research Center for Translation of Medical 3D Printing Application, Guangdong Provincial Key Laboratory of Digital Medicine and Biomechanics, National Key Discipline of Human Anatomy, School of Basic Medical Sciences, Southern Medical University, 5Integrated Hospital of Traditional Chinese Medicine, Southern Medical University, 6Shenzhen Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine (Futian)

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

Polerowanie plazmowe to obiecująca technologia obróbki powierzchni, szczególnie odpowiednia do druku 3D porowatych elementów ze stopu tytanu. Może usuwać częściowo stopione proszki i ablacyjne warstwy tlenku, skutecznie zmniejszając w ten sposób chropowatość powierzchni i poprawiając jakość powierzchni.

Streszczenie

Porowate implanty ze stopu tytanu z symulowaną kością beleczkową wykonaną za pomocą technologii druku 3D mają szerokie perspektywy. Jednak ze względu na fakt, że pewna ilość proszku przylega do powierzchni przedmiotu obrabianego podczas procesu produkcyjnego, chropowatość powierzchni w elementach do druku bezpośredniego jest stosunkowo wysoka. Jednocześnie, ponieważ wewnętrznych porów porowatej struktury nie można wypolerować za pomocą konwencjonalnego polerowania mechanicznego, należy znaleźć alternatywną metodę. Jako technologia powierzchniowa, technologia polerowania plazmowego jest szczególnie przydatna w przypadku części o skomplikowanych kształtach, które są trudne do polerowania mechanicznego. Może skutecznie usuwać cząstki i drobne pozostałości rozprysków przyczepione do powierzchni porowatych elementów ze stopu tytanu wydrukowanych w 3D. Dlatego może zmniejszyć chropowatość powierzchni. Po pierwsze, proszek ze stopu tytanu służy do drukowania porowatej struktury symulowanej kości beleczkowej za pomocą metalowej drukarki 3D. Po wydrukowaniu przeprowadzana jest obróbka cieplna, usunięcie konstrukcji nośnej i czyszczenie ultradźwiękowe. Następnie wykonywane jest polerowanie plazmowe, polegające na dodaniu elektrolitu polerskiego o pH ustawionym na 5,7, wstępnym podgrzaniu maszyny do 101,6 °C, zamocowaniu detalu na uchwycie polerskim oraz ustawieniu napięcia (313 V), prądu (59 A) i czasu polerowania (3 min). Po polerowaniu powierzchnia porowatego przedmiotu obrabianego ze stopu tytanu jest analizowana pod mikroskopem konfokalnym i mierzona jest chropowatość powierzchni. Skaningowa mikroskopia elektronowa służy do scharakteryzowania stanu powierzchni porowatego tytanu. Wyniki pokazują, że chropowatość powierzchni całego porowatego detalu ze stopu tytanu zmieniła się z Ra (średnia chropowatość) = 126,9 μm na Ra = 56,28 μm, a chropowatość powierzchni struktury beleczkowej zmieniła się z Ra = 42,61 μm na Ra = 26,25 μm. W międzyczasie usuwane są częściowo stopione proszki i ablacyjne warstwy tlenków, a jakość powierzchni ulega poprawie.

Wprowadzenie

Materiały z tytanu i stopów tytanu są szeroko stosowane jako materiały do implantów dentystycznych i ortopedycznych ze względu na ich dobrą biokompatybilność, odporność na korozję i wytrzymałość mechaniczną1,2,3. Jednak ze względu na wysoki moduł sprężystości kompaktowego stopu tytanu wytwarzanego tradycyjnymi metodami przetwarzania, płytki te nie nadają się do naprawy kości, ponieważ bliskość powierzchni kości przez długi czas może powodować ekranowanie przed naprężeniami i kruchość kości4,5 . W związku z tym w implantach ze stopu tytanu należy zastosować porowatą mikrostrukturę symulowanych beleczek kostnych w celu zmniejszenia jej modułu sprężystości do poziomu odpowiadającego kości6,7. Wiele rusztowań zostało wykorzystanych w dziedzinie ortopedii w celu poprawy żywotności komórek, przyczepiania, proliferacji i naprowadzania, różnicowania osteogennego, angiogenezy, integracji gospodarza i przenoszenia ciężaru4,8,9. Tradycyjne metody wytwarzania porowatych konstrukcji metalowych obejmują metodę szablonu strukturalnego, metodę tworzenia defektów, metodę kompresji lub nadkrytycznego dwutlenku węgla, technikę elektroosadzania10,11, itd. Chociaż te techniki produkcji są bardzo tradycyjne, czasami marnują surowce i mają znaczne koszty przygotowawcze w porównaniu z drukiem 3D12,13. Druk 3D to technologia, która wykorzystuje proszek metalowy lub plastikowy i inne materiały klejące do budowania solidnych obiektów 3D z modeli projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) poprzez osadzanie warstw nakładających się14,15 . Druk 3D wykazuje ogromny potencjał w bezpośrednim dostosowywaniu metalowych rusztowań komórkowych do implantów ortopedycznych i otwiera nowe możliwości wytwarzania konfigurowalnych złożonych projektów z wysoce połączonymi porami. Wśród nich selektywne topienie laserowe (SLM) jest jedną z najbardziej reprezentatywnych technologii druku 3D i produkcji porowatych struktur implantów tytanowych16 .

Proces SLM wykorzystuje proszek ze stopu tytanu jako surowiec, zasadniczo topiąc proszek i tworząc strukturę. W związku z tym duża liczba częściowo stopionych proszków i ablacyjnych warstw tlenku często przylega do powierzchni implantów ze stopu tytanu, co prowadzi do wysokiej chropowatości powierzchni17. Niska jakość powierzchni porowatych tytanowych implantów ortopedycznych prowadzi do stanów zapalnych, zmniejszenia zmęczenia, a nawet nowych zagrożeń biologicznych18 . Ponieważ wewnętrznych porów porowatych struktur nie można wypolerować za pomocą konwencjonalnego polerowania mechanicznego, należy znaleźć alternatywną metodę. Polerowanie plazmowe to nowa, ekologiczna metoda polerowania elementów metalowych, która może skutecznie polerować elementy o skomplikowanych kształtach bez zanieczyszczeń19 . Ma duży potencjał rozwojowy w dziedzinie obróbki końcowej implantów ze stopów tytanu.

Jako rodzaj technologii powierzchniowej, technologia polerowania plazmowego jest szczególnie odpowiednia dla metalowych elementów o skomplikowanych kształtach, które nie są łatwe do mechanicznego polerowania. Ogólnym celem tej opcji polerowania jest uzyskanie porowatej powierzchni stopu tytanu o niskiej chropowatości. Technologia może skutecznie usuwać cząsteczki i drobne pozostałości rozprysków przyczepione do powierzchni porowatych tytanowych implantów ortopedycznych wytwarzanych przez druk 3D i zmniejszać chropowatość powierzchni20. Zasada polerowania plazmowego to złożony proces reakcji oparty na połączeniu chemicznego i fizycznego usuwania wywołanego prądem21; Cały obwód tworzy przejściowe zwarcie, tworząc warstwę otaczającą plazmę parową na powierzchni obrabianego przedmiotu20. Proces ten przebija się przez warstwę gazu, tworząc kanał odprowadzający, uderzając w powierzchnię obrabianego przedmiotu. Wyższy prąd wpływa na wypukłą część powierzchni obrabianego przedmiotu, co prowadzi do szybszego usuwania częściowo stopionego proszku i spalonej warstwy tlenku. Wklęsłość i wypukłość stale się zmieniają, a szorstka powierzchnia stopniowo wygładza się, poprawiając chropowatość powierzchni przedmiotu obrabianego, aby osiągnąć cel polerowania.

Jednocześnie, ta technologia jest ekologiczną technologią przetwarzania, nie powodującą zanieczyszczenia środowiska i ma ogromne zalety w porównaniu z innymi metodami polerowania. Konwencjonalne techniki polerowania mechanicznego obejmują głównie polerowanie mechaniczne, polerowanie chemiczne i polerowanie elektrochemiczne22. Polerowanie mechaniczne jest najczęściej stosowanym konwencjonalnym procesem polerowania; Ma wady w postaci niskiej wydajności polerowania, większego zapotrzebowania na pracę ręczną i niemożności polerowania części o złożonej geometrii. Możliwość odniesienia obrażeń przez pracowników i prawdopodobieństwo przekroczenia tolerancji z powodu czynników ludzkich są częstymi wadami polerowania mechanicznego23. W przeciwieństwie do polerowania chemicznego, które opiera się na wykorzystaniu roztworu chemicznego do usunięcia części materiału obrabianego przedmiotu, polerowanie elektrochemiczne wykorzystuje prąd elektryczny i roztwór chemiczny w celu uzyskania tego samego wyniku. Niestety, w obu tych procesach powstają niebezpieczne gazy i ciecze jako produkty uboczne użytkowania, których skład zależy od mocy stosowanego kwaśnego lub alkalicznego odczynnika chemicznego. W rezultacie, nie tylko obecni pracownicy są uważani za zagrożonych z powodu narażenia, ale istnieje również możliwość poważnych szkód dla środowiska24. Aliakseyeu et al.25 zaproponowali wykorzystanie polerowania plazmowego do polerowania elementów ze stopu tytanu o prostym składzie elektrolitu. Okazało się, że po wypolerowaniu próbki tytanu rysy na powierzchni są usuwane, a połysk powierzchni ulega znacznej poprawie. Smyslova et al.26 zastanawiali się nad perspektywami zastosowania technologii polerowania plazmowego do obróbki powierzchni implantów medycznych.

Teoretycznie, technologia polerowania plazmowego może być wykorzystana do polerowania struktury dowolnej części metalowej. Jest szeroko stosowany m.in. do powlekania, w przemyśle wykańczania metali oraz w elektronice 3C22,27,28. Niniejsze badanie ma jednak pewne ograniczenia. Przede wszystkim manuskrypt skupia się tylko na jakości powierzchni i chropowatości powierzchni porowatego stopu tytanu do druku 3D przed i po polerowaniu plazmowym; Pozostałe zmiany nie są uwzględnione. Po drugie, nie mierzyliśmy i nie rejestrowaliśmy wyników po obróbce cieplnej. Jinyoung Kim et al.29 porównali strategie modyfikacji powierzchni tytanu w celu poprawy osteointegracji. Inne badanie pokazuje, że technika rozpylania plazmy indukowanej jonami docelowymi (TIPS) może nadać doskonałe funkcje biologiczne powierzchni metalicznych bioimplantów30. W celu dalszego zbadania skuteczności polerowania i bezpieczeństwa porowatego stopu tytanu do druku 3D, następnym krokiem będzie dalsze badanie innych właściwości części SLM, takich jak wydajność zmęczeniowa i różnicowanie osteogenne. Kwestie te wymagają dalszego dopracowania. Praca ta różni się od wcześniejszych badań nad polerowaniem plazmowym tym, że koncentruje się na drukowaniu 3D porowatego stopu tytanu, a nie kompaktowego stopu tytanu. W związku z tym różne procesy produkcyjne powinny przyjmować różne parametry polerowania. Celem tego manuskryptu jest szczegółowe przedstawienie schematu polerowania plazmowego porowatego stopu tytanu do drukowania 3D, aby zmniejszyć chropowatość powierzchni obrabianych przedmiotów.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

1. Drukowanie i przygotowanie elementu ze stopu tytanu

  1. Przygotuj obrabiany przedmiot wykonany z porowatego stopu tytanu przy użyciu techniki druku SLM. Zaimportuj pliki w formacie STL do drukarki do metalu, dodaj proszek Ti-6Al-4V, zainstaluj podłoże konstrukcyjne, ustaw pióro wycieraczki, ustaw rozmiar plamki lasera na 70 μm i ustaw grubość warstwy na 30 μm (Rysunek 1).
  2. Proszek Ti-6Al-4V klasy 23 o składzie chemicznym przedstawionym w tabeli 1 i wielkości cząstek proszku 15-53 μm.
  3. Zaprojektuj porowatą strukturę stopu tytanu z symulowaną kością beleczkową w oparciu o anizotropię wielokątów Tysona przy użyciu modelowania parametrycznego, o wielkości apertury 400-600 μm, małej średnicy wiązki 100-300 μm i porowatości 70%31 .
  4. Upewnij się, że porowaty przedmiot ze stopu tytanu ma kształt medycznej klatki lędźwiowej32. W przypadku struktury porowatej i klatki lędźwiowej należy użyć operacji logicznych, aby uzyskać porowatą strukturę przedmiotu obrabianego.

2. Obróbka cieplna

  1. Wysoki gradient temperatury podczas drukowania SLM spowoduje naprężenia szczątkowe w obrabianym przedmiocie. Zastosuj obróbkę cieplną, aby wyeliminować naprężenia szczątkowe wewnątrz przedmiotu obrabianego i utrzymać wytrzymałość, plastyczność, wytrzymałość na rozciąganie i inne właściwości fizyczne przedmiotu obrabianego.
  2. Oddziel porowaty przedmiot ze stopu tytanu od podłoża drukarskiego po wydrukowaniu za pomocą średniej prędkości maszyny do cięcia drutu. Zamontuj tytanową płytkę na maszynie do cięcia drutu o średniej prędkości, aby płyta była prostopadła do podłoża i upewnij się, że drut styka się z powierzchnią nośną. Następnie przetnij wzdłuż wspornika i płyty tytanowej, aby oddzielić porowaty przedmiot ze stopu tytanu od podłoża drukarskiego.
  3. Umieść porowaty przedmiot ze stopu tytanu w myjce ultradźwiękowej z wodą dejonizowaną na 15 minut i kontrolowaną temperaturą 30 °C. Utrzymuj częstotliwość ultradźwiękową na poziomie 40 000 Hz. Czyszczenie ultradźwiękowe ma na celu usunięcie proszku ze stopu tytanu pozostającego w porowatej strukturze.
  4. Powtórz wspomnianą procedurę czyszczenia ultradźwiękowego cztery razy, aby usunąć resztki proszku ze stopu tytanu i dejonizowanej wody z porowatej struktury. Następnie skieruj powietrze pod wysokim ciśnieniem na porowatą strukturę przez 20 s, aby zdmuchnąć resztki proszku i cieczy. Ciśnienie powietrza pod wysokim ciśnieniem wynosi 0,71 MPa, które jest wytwarzane przez sprężarkę powietrza i osuszacz powietrza.
  5. Włóż tytanowy kosz do pieca do obróbki cieplnej w temperaturze pokojowej. Kosz tytanowy wyposażony jest w elementy ze stopu tytanu oddzielone od podłoża. Nie dopuszczaj do tego, aby różne przedmioty stykały się ze sobą i zamknij drzwiczki pieca.
  6. Otwórz zawór gazowy, usuń powietrze i utrzymuj stopień podciśnienia na poziomie 3,9 x 10-3 Pa.
  7. Ustaw proces obróbki cieplnej. Najpierw rozgrzej piec do 800 °C przez 1,5 godziny, utrzymuj temperaturę przez 2 godziny, a następnie schładzaj obrabiany przedmiot wewnątrz pieca. Proces ten zapewnia, że podciśnienie pozostaje niezmienione.
  8. Po obróbce cieplnej schłodzić piec do temperatury pokojowej i napełnić piec powietrzem. Po powrocie do ciśnienia atmosferycznego, jak widać na panelu, wyjmij porowaty przedmiot ze stopu tytanu.

3. Usuwanie podpory

  1. Po obróbce cieplnej porowate elementy ze stopu tytanu nie mają wewnętrznych naprężeń szczątkowych, dzięki czemu powierzchnia przedmiotu obrabianego nie pęknie i/lub nie pęknie podczas usuwania podpory.
  2. Zmierz grubość podpory za pomocą suwmiarki z noniuszem, zamocuj obrabiany przedmiot na wolnoobrotowej maszynie do obróbki elektroerozyjnej (EDM) i upewnij się, że drut miedziany styka się z powierzchnią podparcia.
  3. Ustawić głębokość cięcia równą grubości podpory. Nieuniknione jest, że usunięcie podpory przez elektrodrążarkę drutową spowoduje utworzenie warstwy tlenku ablacyjnego. Podczas zdejmowania wspornika upewnij się, że obrabiany przedmiot jest zanurzony w wodzie dejonizowanej, aby zminimalizować oparzenia powierzchni obrabianego przedmiotu.
  4. Rozsądna konstrukcja podpory zapewnia dokładność podczas demontażu podpory. Jeśli nadal są jakieś pozostałości podparcia, wypoleruj obrabiany przedmiot papierem ściernym.

4. Czyszczenie ultradźwiękowe

  1. Ponieważ obrabiany przedmiot jest zanurzony w wodzie dejonizowanej podczas usuwania podpory, przed polerowaniem plazmowym należy wykonać czyszczenie ultradźwiękowe w celu usunięcia innych zanieczyszczeń.
  2. Włóż porowaty przedmiot ze stopu tytanu do myjki ultradźwiękowej z wodą dejonizowaną, ustaw temperaturę wody na 30 °C i czyść ją przez 5 minut. Po 5 minutach wyjmij obrabiany przedmiot i wydmuchaj pozostałą ciecz powietrzem pod wysokim ciśnieniem.

5. Pierwsza charakterystyka

  1. Skaningowy mikroskop elektronowy (SEM): Obrazowanie powierzchni za pomocą SEM przy napięciu przyspieszającym 15 i 20 kV, po czyszczeniu ultradźwiękowym i przed polerowaniem plazmowym.
  2. Rób zdjęcia w polu widzenia 30x, 100x i 500x. Obserwuj ogólną morfologię powierzchni, adhezję cząstek i wielkość porów porowatego przedmiotu obrabianego ze stopu tytanu i oceń jakościowo efekt polerowania plazmowego.
  3. Mikroskop konfokalny: Obrazuj powierzchnie za pomocą mikroskopu konfokalnego.
  4. Umieść obrabiany przedmiot na platformie magazynowej poziomo. Zmierz parametr średniej arytmetycznej chropowatości powierzchni (Ra). Użyj oprogramowania ZEN core v3.0 i ConfoMap ST 8.0.
    1. Wybierz Powiększenie 2,5x, wybierz Szeroki dla trybu na żywo, kliknij opcję Autointensywność, a następnie przejdź do opcji Powiększenie 5x, aby obserwować całą sytuację. Kliknij opcję Auto intensity (Automatyczna intensywność) i ustaw tryb live (na żywo Comp). Zaznacz obszar zainteresowania, kliknij przycisk Ustaw najpierw w najniższym punkcie i Ustaw jako ostatni w najwyższym punkcie, a następnie ustaw pobieranie na Normalny.
    2. Po około 5 minutach zaimportuj wyniki do nowego dokumentu w programie ConfoMap ST 8.0. Ra jest łatwy do uzyskania w tabeli parametrów w ConfoMap ST.
  5. Obserwuj ogólny stan obrabianego przedmiotu za pomocą pięciokrotnego lustra, a następnie przełącz się na lustro o dużej mocy i skoncentruj pole widzenia na beleczce. Oceń ilościowo efekt polerowania plazmowego, opisując Ra porowatego przedmiotu obrabianego ze stopu tytanu przed polerowaniem plazmowym.

6. Polerowanie plazmowe

  1. W tym celu użyj ogniwa elektrolitycznego, aby zanurzyć obrabiany przedmiot w elektrolicie podłączonym jako anoda20. Jako elektrolit należy użyć 4% roztworu siarczanu amonu [(NH4)2SO4], pH między 5,7-6,1. Podgrzej elektrolit do polerowania do 80 °C przed polerowaniem plazmowym.
  2. Ustaw prąd polerowania na 59 A, napięcie na 313 V, a temperaturę elektrolitu polerskiego na 101,6 °C (Rysunek 2A). Polerowanie plazmowe należy przeprowadzić zgodnie z tymi parametrami.
  3. Umieść powierzchnię porowatego przedmiotu ze stopu tytanu, który ma być polerowany, poziomo i przymocuj go do uchwytu, a następnie umieść uchwyt w maszynie do polerowania plazmowego ( Rysunek 2B). Przeprowadzaj polerowanie plazmowe przez 90 s, a następnie wyjmij oprawę z maszyny do polerowania plazmowego.
  4. Ponieważ porowaty przedmiot obrabiany ze stopu tytanu jest mocowany na uchwycie przez punkt mocowania, punkt mocowania nie styka się z roztworem polerskim, a odpowiednia reakcja elektrochemiczna nie zachodzi w punkcie mocowania. Dlatego po wyjęciu oprawy należy nieznacznie zmienić położenie punktu zaciskowego.
  5. Ponownie przeprowadź polerowanie plazmowe przez 90 s i wyjmij oprawę z maszyny do polerowania plazmowego. Usuń porowaty przedmiot ze stopu tytanu z urządzenia, a następnie włóż go do myjki ultradźwiękowej z wodą dejonizowaną.
  6. Ustaw temperaturę wody na 30 °C i czyść obrabiany przedmiot przez 2 minuty. Po 2 minutach wyjmij obrabiany przedmiot i wydmuchaj pozostałą ciecz powietrzem pod wysokim ciśnieniem.

7. Druga charakterystyka

  1. Po zakończeniu polerowania plazmowego należy zobrazować powierzchnie za pomocą SEM i mikroskopu konfokalnego w taki sam sposób, jak w kroku 5. Oceń wpływ polerowania plazmowego na chropowatość powierzchni i jakość powierzchni porowatego stopu tytanu do druku 3D, porównując powyższe dwa wyniki strzelania.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Morfologia powierzchni
Rycina 3 przedstawia wyniki SEM morfologii powierzchni porowatego elementu z stopu tytanu przed i po polerowaniu plazmowym. Zaobserwowano, że przy powiększeniu 30x i 100x powierzchnia porowatego elementu ze stopu tytanu przed polerowaniem plazmowym wydaje się być bardziej chropowata (Rycina 3A,B). Przy powiększeniu 500x stwierdzono obecność znacznej ilości półstopionych proszków oraz ablacyjnych warstw...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Chropowatość powierzchni służy do opisania stopnia pofałdowania i nierówności mikrogeometrycznych kształtów na powierzchniach przedmiotu obrabianego w małym zakresie odstępów. Wiele wcześniejszych badań opisywało, jak polerować powierzchnie metalowe przy użyciu różnych procedur, takich jak polerowanie mechaniczne, polerowanie chemiczne, polerowanie elektrochemiczne i inne 22,33,34,35. Chociaż l...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

Chciałbym podziękować mojemu przełożonemu, Wenhua Huang, za zapewnienie warunków wsparcia i wskazówek dla tego eksperymentu. Badania te zostały sfinansowane przez projekt budowy dyscypliny Uniwersytetu Medycznego w Guangdong (4SG22260G), projekt młodych innowacyjnych talentów instytucji szkolnictwa wyższego w Guangdong (2021KQNCX023), Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (82205301) oraz Futian Healthcare Research Project (FTWS2022051).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Mikroskop konfokalny: Smartproof-5ZEISS4702000198
ConfoMap ST 8.0ZEISS4702000198
Maszyna do obróbki elektroerozyjnej (EDM): MV1200SMitsubishi Electric Automation (China) Ltd.92U3038
Piec do obróbki cieplnej: HSQ1-644Jiangsu Huasu Industrial Furnace Manufacturing CO., LTD.
Drukarka 3D do metalu: Renishaw AM400Renishaw plc1HGW89
Maszyna do cięcia drutu o średniej prędkości: HQ-400EZSuzhou Hanqi CNC Equipment CO., LTD.
Sprężarka śrubowa z konwersją częstotliwości z magnesami trwałymi M7-Y75AZKUNJI MACHINERY (SHANGHAI) MANUFACTURING CO., LTD. 
Chłodnictwo osuszacz sprężonego powietrza SY-230FGShanghai TaiLin Compressor Co., Ltd.
Skaningowy mikroskop elektronowy (SEM): JSM-IT100JEOL (BEIJING) CO., LTD.
Proszek ze stopu tytanuRenishaw plcH-5800-1086-01-A
: AK-030SShenzhen Yujie Cleaning Equipment Co., Ltd30820004
ZEN core v3.0ZEISS4702000198
HSD20190812403W40ES2000519055065S190826698MP1030004260426 Maszyna do czyszczenia ultradźwiękowego

Bibliografia

  1. Puleo, D. A., Nanci, A. Understanding and controlling bone-implant interface. Biomaterials. 20 (23-24), 2311-2321 (1999).
  2. Schuler, M., Trentin, D., Textor, M., Tosatti, S. G. P. Biomedical interfaces: titanium surface technology for implants and cell carriers. Nanomedicine. 1 (4), 449-463 (2006).
  3. Li, S., et al. Functionally graded Ti-6Al-4V meshes with high strength and energy absorption. Advanced Engineering Materials. 18 (1), 34-38 (2016).
  4. Roseti, L., et al. Scaffolds for bone tissue engineering: state of the art and new perspectives. Materials Science & Engineering. C, Materials for Biological Applications. 78, 1246-1262 (2017).
  5. Takizawa, T., et al. Titanium fiber plates for bone tissue repair. Advanced Materials. 30 (4), (2018).
  6. Jung, H. D., et al. Novel strategy for mechanically tunable and bioactive metal implants. Biomaterials. 37, 49-61 (2015).
  7. Jung, H. D., Lee, H., Kim, H. E., Koh, Y. H., Song, J. Fabrication of mechanically tunable and bioactive metal scaffolds for biomedical applications. Journal of Visualized Experiments. (106), e53279(2015).
  8. Lee, H., et al. Effect of HF/HNO3-treatment on the porous structure and cell penetrability of titanium (Ti) scaffold. Materials & Design. 145, 65-73 (2018).
  9. Lee, H., et al. Functionally assembled metal platform as lego-like module system for enhanced mechanical tunability and biomolecules delivery. Materials & Design. 207, 109840(2021).
  10. Jang, T. S., Kim, D., Han, G., Yoon, C. B., Jung, H. D. Powder based additive manufacturing for biomedical application of titanium and its alloys: a review. Biomedical Engineering Letters. 10 (4), 505-516 (2020).
  11. Xu, Y., et al. Honeycomb-like porous 3D nickel electrodeposition for stable Li and Na metal anodes. Energy Storage Materials. 12, 69-78 (2018).
  12. Kostevšek, N., Rožman, K. Ž, Pečko, D., Pihlar, B., Kobe, S. A comparative study of the electrochemical deposition kinetics of iron-palladium alloys on a flat electrode and in a porous alumina template. Electrochimica Acta. 125, 320-329 (2014).
  13. Tan, K., Tian, M. B., Cai, Q. Effect of bromide ions and polyethylene glycol on morphological control of electrodeposited copper foam. Thin Solid Films. 518 (18), 5159-5163 (2010).
  14. Kumar, K. P. A., Pumera, M. 3D-printing to mitigate COVID-19 pandemic. Advanced Functional Materials. 31 (22), 2100450(2021).
  15. Palmara, G., Frascella, F., Roppolo, I., Chiappone, A., Chiadò, A. Functional 3D printing: Approaches and bioapplications. Biosensors & Bioelectronics. 175, 112849(2021).
  16. Tan, X. P., Tan, Y. J., Chow, C. S. L., Tor, S. B., Yeong, W. Y. Metallic powder-bed based 3D printing of cellular scaffolds for orthopaedic implants: A state-of-the-art review on manufacturing, topological design, mechanical properties and biocompatibility. Materials Science & Engineering. C, Materials for Biological Applications. 76, 1328-1343 (2017).
  17. Wysocki, B., et al. The influence of chemical polishing of titanium scaffolds on their mechanical strength and in-vitro cell response. Materials Science & Engineering. C, Materials for Biological Applications. 95, 428-439 (2019).
  18. Hasan, J., et al. Preventing peri-implantitis: the quest for a next generation of titanium dental implants. ACS Biomaterials Science & Engineering. 8 (11), 4697-4737 (2022).
  19. Bernhardt, A., et al. Surface conditioning of additively manufactured titanium implants and its influence on materials properties and in vitro biocompatibility. Materials Science & Engineering. C, Materials for Biological Applications. 119, 111631(2021).
  20. Nestler, K., et al. Plasma electrolytic polishing - an overview of applied technologies and current challenges to extend the polishable material range. Procedia CIRP. 42, 503-507 (2016).
  21. Zeidler, H., Boettger-Hiller, F., Edelmann, J., Schubert, A. Surface finish machining of medical parts using plasma electrolytic polishing. Procedia CIRP. 49, 83-87 (2016).
  22. Huang, Y., et al. Principle, process, and application of metal plasma electrolytic polishing: a review. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 114, 1893-1912 (2021).
  23. Belkin, P. N., Kusmanov, S. A., Parfenov, E. V. Mechanism and technological opportunity of plasma electrolytic polishing of metals and alloys surfaces. Applied Surface Science Advances. 1, 100016(2020).
  24. Li, X., Binnemans, K. Oxidative dissolution of metals in organic solvents. Chemical Reviews. 121 (8), 4506-4530 (2021).
  25. Aliakseyeu, Y. G., Korolyov, A. Y., Niss, V. S., Parshuto, A. E., Budnitskiy, A. ES. Electrolyte-plasma polishing of titanium and niobium alloys. Science & Technique. 17 (3), 211-219 (2018).
  26. Smyslova, M. K., Tamindarov, D. R., Plotnikov, N. V., Modina, I. M., Semenova, I. P. Surface electrolytic-plasma polishing of Ti-6Al-4V alloy with ultrafine-grained structure produced by severe plastic deformation. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 461 (1), 012079(2018).
  27. Yerokhin, A. L., Nie, X., Leyland, A., Matthews, A., Dowey, S. J. Plasma electrolysis for surface engineering. Surface & Coatings Technology. 122 (2-3), 73-93 (1999).
  28. Walsh, F. C., et al. Plasma electrolytic oxidation (PEO) for production of anodised coatings on lightweight metal (Al, Mg, Ti) alloys. Transactions of the IMF. 87 (3), 122-135 (2009).
  29. Kim, J., et al. Characterization of titanium surface modification strategies for osseointegration enhancement. Metals. 11 (4), 618(2021).
  30. Lee, M. K., et al. Nano-topographical control of Ti-Nb-Zr alloy surfaces for enhanced osteoblastic response. Nanomaterials. 11 (6), 1507(2021).
  31. Barba, D., Alabort, E., Reed, R. C. Synthetic bone: Design by additive manufacturing. Acta Biomaterialia. 97, 637-656 (2019).
  32. He, L., et al. The anterior and traverse cage can provide optimal biomechanical performance for both traditional and percutaneous endoscopic transforaminal lumbar interbody fusion. Computers in Biology and Medicine. 131, 104291(2021).
  33. Zhan, D., et al. Confined chemical etching for electrochemical machining with nanoscale accuracy. Accounts of Chemical Research. 49 (11), 2596-2604 (2016).
  34. Kwon, S. J., Lawson, N. C., McLaren, E. E., Nejat, A. H., Burgess, J. O. Comparison of the mechanical properties of translucent zirconia and lithium disilicate. The Journal of Prosthetic Dentistry. 120 (1), 132-137 (2018).
  35. Li, F., Li, S., Tong, H., Xu, H., Wang, Y. The application of chemical polishing in TEM sample preparation of zirconium alloys. Materials. 13 (5), 1036(2020).
  36. Wu, Y., Zitelli, J. P., TenHuisen, K. S., Yu, X., Libera, M. R. Differential response of Staphylococci and osteoblasts to varying titanium surface roughness. Biomaterials. 32 (4), 951-960 (2011).
  37. Kunzler, T. P., Drobek, T., Schuler, M., Spencer, N. D. Systematic study of osteoblast and fibroblast response to roughness by means of surface-morphology gradients. Biomaterials. 28 (13), 2175-2182 (2007).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

druk 3Dkość beleczkowataobróbka cieplnamikroskopia konfokalnaskaningowa mikroskopia elektronowaczyszczenie ultradźwiękoweelektrolit polerski
Polerowanie plazmowe jako nowa opcja polerowania w celu zmniejszenia chropowatości powierzchni porowatego stopu tytanu do druku 3D
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.