Summary
O polimento a plasma é uma tecnologia promissora de processamento de superfícies, especialmente adequada para impressão 3D de peças de liga porosa de titânio. Pode remover pós semi-fundidos e camadas de óxido ablativo, reduzindo assim eficazmente a rugosidade da superfície e melhorando a qualidade da superfície.
Abstract
Implantes de liga de titânio poroso com osso trabecular simulado fabricados por tecnologia de impressão 3D têm amplas perspectivas. No entanto, devido ao fato de que alguns pós aderem à superfície da peça durante o processo de fabricação, a rugosidade superficial em peças de impressão direta é relativamente alta. Ao mesmo tempo, como os poros internos da estrutura porosa não podem ser polidos pelo polimento mecânico convencional, um método alternativo precisa ser encontrado. Como uma tecnologia de superfície, a tecnologia de polimento a plasma é especialmente adequada para peças com formas complexas que são difíceis de polir mecanicamente. Ele pode efetivamente remover partículas e resíduos de respingos finos anexados à superfície de peças de liga de titânio poroso impressas em 3D. Portanto, pode reduzir a rugosidade superficial. Em primeiro lugar, o pó de liga de titânio é usado para imprimir a estrutura porosa do osso trabecular simulado com uma impressora 3D de metal. Após a impressão, o tratamento térmico, a remoção da estrutura de suporte e a limpeza ultra-sônica são realizados. Em seguida, é realizado o polimento a plasma, que consiste em adicionar um eletrólito de polimento com o pH ajustado para 5,7, pré-aquecer a máquina a 101,6 °C, fixar a peça no dispositivo de polimento e ajustar a tensão (313 V), a corrente (59 A) e o tempo de polimento (3 min). Após o polimento, a superfície da peça de liga porosa de titânio é analisada por um microscópio confocal e a rugosidade superficial é medida. A microscopia eletrônica de varredura é usada para caracterizar a condição da superfície do titânio poroso. Os resultados mostram que a rugosidade superficial de toda a peça porosa de liga de titânio variou de Ra (rugosidade média) = 126,9 μm para Ra = 56,28 μm, e a rugosidade superficial da estrutura trabecular variou de Ra = 42,61 μm para Ra = 26,25 μm. Enquanto isso, pós semi-fundidos e camadas de óxido ablativo são removidos, e a qualidade da superfície é melhorada.
Introduction
Materiais de titânio e ligas de titânio têm sido amplamente utilizados como materiais de implantes dentários e ortopédicos devido à sua boa biocompatibilidade, resistência à corrosão e resistência mecânica 1,2,3. Entretanto, devido ao alto módulo de elasticidade da liga compacta de titânio produzida pelos métodos tradicionais de processamento, essas placas não são adequadas para o reparo ósseo, uma vez que a proximidade com a superfície óssea por longos períodos pode resultar em stress shielding e fragilização óssea 4,5 . Portanto, a microestrutura porosa das trabéculas ósseas simuladas deve ser utilizada em implantes de liga de titânio a fim de reduzir seu módulo de elasticidade ao nível compatível com o osso 6,7. Muitos scaffolds têm sido utilizados no campo da ortopedia para melhorar a viabilidade celular, fixação, proliferação e homing, diferenciação osteogênica, angiogênese, integração do hospedeiro e carga 4,8,9. Os métodos tradicionais de fabricação de estruturas metálicas porosas incluem o método do molde estrutural, o método de formação de defeitos, o método de compressão ou dióxido de carbono supercrítico, a técnica de eletrodeposição10,11, etc. Embora essas técnicas de produção sejam altamente tradicionais, ocasionalmente desperdiçam matérias-primas e apresentam custos preparatórios substanciais quando comparadas à impressão 3D12,13. A impressão 3D é uma tecnologia que utiliza pó de metal ou plástico e outros materiais adesivos para construir objetos 3D sólidos a partir de modelos CAD (Computer Aided Design) através da deposição de camadas sobrejacentes14,15 . A impressão 3D mostra grande potencial na personalização direta de arcabouços celulares metálicos para implantes ortopédicos e abre novas possibilidades para a fabricação de projetos complexos personalizáveis com poros altamente interconectados. Dentre elas, a fusão seletiva a laser (SLM) é uma das mais representativas tecnologias de impressão e fabricação 3D para estruturas porosas de implantes de titânio16 .
O processo SLM utiliza pó de liga de titânio como matéria-prima, essencialmente pó derretendo e formando a estrutura. Portanto, um grande número de pós semifundidos e camadas de óxido ablativo frequentemente aderem à superfície dos implantes de liga de titânio, o que leva a uma alta rugosidade superficial17. A má qualidade superficial dos implantes ortopédicos de titânio poroso leva à inflamação, diminuição do desempenho em fadiga e até mesmo novos riscos biológicos18 . Uma vez que os poros internos de estruturas porosas não podem ser polidos pelo polimento mecânico convencional, um método alternativo precisa ser encontrado. O polimento a plasma é um novo método de polimento verde para peças de metal que pode polir eficientemente peças com formas complexas sem poluição19 . Possui grande potencial de desenvolvimento na área de pós-processamento de implantes de ligas de titânio.
Como um tipo de tecnologia de superfície, a tecnologia de polimento a plasma é particularmente adequada para peças de metal com formas complexas que não são fáceis de serem polidas mecanicamente. O objetivo geral desta opção de polimento é obter uma superfície de liga de titânio porosa com baixa rugosidade. A tecnologia pode efetivamente remover partículas e resíduos de respingos finos presos à superfície de implantes ortopédicos porosos de titânio fabricados por impressão 3D e reduzir a rugosidade superficial20. O princípio do polimento a plasma é um processo de reação composto baseado em uma combinação de remoção química e física induzida pela corrente21; Todo o circuito forma um curto-circuito transitório, formando uma camada de plasma de vapor na superfície da peça20. Este processo rompe a camada de gás para formar um canal de descarga, impactando a superfície da peça. A maior corrente impacta a parte convexa da superfície da peça, levando à remoção mais rápida do pó semifundido e da camada de óxido queimado. A concavidade e a convexidade estão em constante mudança, e a superfície rugosa torna-se gradualmente suavizada, melhorando a rugosidade superficial da peça de trabalho para atingir o propósito de polimento.
Ao mesmo tempo, esta tecnologia é uma tecnologia de processamento verde, não causando poluição ao meio ambiente, e tem grandes vantagens em comparação com outros métodos de polimento. As técnicas convencionais de polimento mecânico incluem principalmente polimento mecânico, polimento químico e polimento eletroquímico22. O polimento mecânico é o processo de polimento convencional mais utilizado; Tem as desvantagens de baixa eficiência de polimento, maior demanda de trabalho manual e incapacidade de polir peças com geometrias complexas. O potencial de lesão do empregado e a probabilidade de exceder as tolerâncias devido a fatores humanos são desvantagens frequentes do polimento mecânico23. Em contraste com o polimento químico, que se baseia na utilização de uma solução química para remover partes do material de uma peça de trabalho, o polimento eletroquímico utiliza uma corrente elétrica e uma solução química para obter o mesmo resultado. Infelizmente, ambos os processos produzem gases e líquidos perigosos como subprodutos de uso, cuja composição depende da força do reagente químico ácido ou alcalino utilizado. Como resultado, não só os trabalhadores presentes são considerados de risco devido à exposição, mas também há o potencial de danos graves ao meio ambiente24. Aliakseyeu et al.25 propuseram a utilização de polimento a plasma para polimento de peças de liga de titânio com composição eletrolítica simples. Eles descobriram que, após o polimento, os riscos superficiais da amostra de titânio são removidos e o brilho da superfície é significativamente melhorado. Smyslova et al.26 deliberaram sobre as perspectivas da aplicação da tecnologia de polimento a plasma no tratamento de superfícies de implantes médicos.
Teoricamente, a tecnologia de polimento a plasma pode ser utilizada para polir a estrutura de qualquer peça metálica. Tem sido amplamente aplicado em revestimentos, em indústrias de acabamento metálico, eletrônica 3C, entre outros22,27,28. No entanto, o presente estudo apresenta algumas limitações. Em primeiro lugar, o manuscrito se concentra apenas na qualidade da superfície e rugosidade superficial da impressão 3D da liga porosa de titânio antes e depois do polimento a plasma; as demais alterações não estão envolvidas. Em segundo lugar, não medimos e registramos os resultados após o tratamento térmico. Jinyoung, Kim et al.29 compararam estratégias de modificação da superfície do titânio para aumento da osseointegração. Outro estudo mostra que a técnica de sputtering plasma induzido por íons-alvo (TIPS) pode conferir excelentes funções biológicas à superfície de bio-implantes metálicos30. A fim de investigar melhor a eficácia e a segurança do polimento da liga porosa de titânio para impressão 3D, o próximo passo será estudar mais profundamente as outras propriedades da peça SLM, como desempenho em fadiga e diferenciação osteogênica. Essas questões precisam de mais refinamento. Este trabalho difere de estudos anteriores de polimento a plasma por se concentrar na impressão 3D de liga de titânio poroso em vez de liga de titânio compacta. Como resultado, diferentes processos de fabricação devem adotar diferentes parâmetros de polimento. O objetivo deste manuscrito é apresentar o esquema de polimento a plasma da impressão 3D de ligas porosas de titânio em detalhes, de modo a reduzir a rugosidade superficial das peças.
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Protocol
1. Impressão e preparação de uma peça de liga de titânio
- Prepare uma peça de trabalho feita de liga de titânio porosa usando a técnica de impressão SLM. Importe arquivos de formato STL para a impressora de metal, adicione pó de Ti-6Al-4V, instale o substrato de construção, configure a lâmina do limpador, defina o tamanho do ponto laser para 70 μm e defina a espessura da camada para 30 μm (Figura 1).
- Grau 23 Ti-6Al-4V pó com composição química como mostrado na Tabela 1 e um tamanho de partícula de pó de 15-53 μm.
- Projetar a estrutura da liga porosa de titânio com osso trabecular simulado baseado na anisotropia do polígono Tyson usando modelagem paramétrica, com tamanho de abertura de 400-600 μm, diâmetro de feixe pequeno de 100-300 μm e porosidade de 70%31 .
- Certifique-se de que a peça de liga de titânio porosa tem a forma da gaiola lombar médica32. Para a estrutura porosa e a gaiola lombar, use operações booleanas para obter a estrutura porosa da peça.
2. Tratamento térmico
- Um gradiente de alta temperatura durante a impressão SLM causará tensão residual na peça de trabalho. Use o tratamento térmico para eliminar a tensão residual dentro da peça e manter a tenacidade, plasticidade, resistência à tração e outras propriedades físicas da peça.
- Separe a peça de liga de titânio porosa do substrato de impressão após a impressão usando uma máquina de corte de arame de média velocidade. Instale a placa de titânio na máquina de corte de arame de média velocidade, a fim de tornar a placa perpendicular ao solo, e certifique-se de que o fio apenas entre em contato com a superfície de suporte. Em seguida, corte ao longo do suporte e da placa de titânio para separar a peça de liga de titânio porosa do substrato de impressão.
- Coloque a peça de trabalho de liga de titânio porosa na máquina de limpeza ultra-sônica com água deionizada por 15 minutos e a temperatura controlada a 30 °C. Mantenha a frequência ultra-sônica em 40.000 Hz. A limpeza ultra-sônica visa remover o pó de liga de titânio remanescente na estrutura porosa.
- Repita o procedimento de limpeza ultra-sônica acima mencionado quatro vezes para remover o pó residual de liga de titânio e a água deionizada da estrutura porosa. Depois disso, mire o ar de alta pressão na estrutura porosa por 20 s para soprar o pó e o líquido residuais. A pressão do ar de alta pressão é de 0,71 MPa, que é gerada por um compressor de ar e secador de ar.
- Coloque o cesto de titânio no forno de tratamento térmico à temperatura ambiente. O cesto de titânio é equipado com peças de liga de titânio separadas do substrato. Evite que diferentes peças se toquem e feche a porta do forno.
- Abra a válvula de gás, retire o ar e mantenha o grau de vácuo em 3,9 x 10-3 Pa.
- Ajuste o processo de tratamento térmico. Primeiro, aqueça o forno a 800 °C por 1,5 h, mantenha a temperatura por 2 h e, em seguida, resfrie a peça dentro do forno. Este processo garante que a pressão de vácuo permaneça inalterada.
- Após o tratamento térmico, resfriar o forno até a temperatura ambiente e enchê-lo de ar. Depois de retornar à pressão atmosférica, como visto no painel, retire a peça de liga de titânio porosa.
3. Removendo o suporte
- Após o tratamento térmico, as peças de liga de titânio porosas não têm tensão residual interna, de modo que a superfície da peça não rachará e/ou fraturará ao remover o suporte.
- Meça a espessura do suporte usando um paquímetro vernier, fixe a peça na máquina de usinagem de descarga elétrica (EDM) de corte de arame de baixa velocidade e certifique-se de que o fio de cobre apenas entre em contato com a superfície de suporte.
- Ajuste a profundidade de corte igual à espessura do suporte. É inevitável que a remoção do suporte pela máquina de EDM de corte de arame forme uma camada de óxido de ablação. Ao remover o suporte, certifique-se de que a peça esteja imersa em água deionizada para minimizar queimaduras na superfície da peça.
- Um projeto de suporte razoável garante precisão ao remover o suporte. Se ainda houver algum resíduo de suporte, polir a peça com lixa.
4. Limpeza ultra-sônica
- Como a peça de trabalho é imersa em água deionizada durante a remoção do suporte, execute a limpeza ultrassônica antes do polimento a plasma para remover outras impurezas.
- Coloque a peça de trabalho de liga de titânio porosa na máquina de limpeza ultrassônica com água deionizada, ajuste a temperatura da água para 30 °C e limpe-a por 5 minutos. Após 5 min, retire a peça e exploda o líquido residual com ar de alta pressão.
5. Primeira caracterização
- Microscópio eletrônico de varredura (MEV): Imagem das superfícies com MEV a 15 e 20 kV de tensão de aceleração, após limpeza ultrassônica e antes do polimento a plasma.
- Tire imagens em campos visuais de 30x, 100x e 500x. Observe a morfologia geral da superfície, a adesão das partículas e o tamanho dos poros da peça de liga porosa de titânio e avalie qualitativamente o efeito de polimento do plasma.
- Microscópio confocal: Obtenha imagens das superfícies usando um microscópio confocal.
- Coloque a peça na plataforma de armazenamento horizontalmente. Meça o parâmetro de rugosidade média aritmética de superfície (Ra). Use o software ZEN core v3.0 e ConfoMap ST 8.0.
- Selecione a ampliação de 2,5x, escolha Wide para o modo ao vivo, clique em Intensidade automática e vá para a ampliação de 5x para observar a situação geral. Clique em Intensidade automática e defina o modo ao vivo como Comp. Selecione a área de interesse, clique em Definir primeiro no ponto mais baixo e Definir por último no ponto mais alto e, em seguida, defina a aquisição como Normal.
- Após cerca de 5 min, importe os resultados para um novo documento no ConfoMap ST 8.0. O Ra é de fácil obtenção na tabela de parâmetros do ConfoMap ST.
- Observe a condição geral da peça de trabalho com um espelho quíntuplo, depois mude para um espelho de alta potência e concentre o campo de visão em uma trabécula. Avaliar quantitativamente o efeito de polimento a plasma descrevendo o Ra da peça de liga porosa de titânio antes do polimento a plasma.
6. Polimento a plasma
- Para isso, use uma célula eletrolítica para imergir a peça em um eletrólito conectado como um ânodo20. Utilizar solução de sulfato de amônio a 4% [(NH 4)2SO4], pH entre 5,7-6,1, como eletrólito. Pré-aqueça o eletrólito de polimento a 80 °C antes do polimento a plasma.
- Ajuste a corrente de polimento para 59 A, a tensão para 313 V e a temperatura do eletrólito de polimento para 101,6 °C (Figura 2A). Realizar polimento a plasma de acordo com estes parâmetros.
- Coloque a superfície da peça de liga de titânio porosa a ser polida horizontalmente e fixe-a no acessório e, em seguida, coloque o acessório na máquina de polimento a plasma (Figura 2B). Realizar polimento a plasma por 90 s e, em seguida, retirar o acessório da máquina de polimento a plasma.
- Uma vez que a peça de liga de titânio porosa é fixada no acessório através do ponto de fixação, o ponto de fixação não está em contato com a solução de polimento, e a reação eletroquímica correspondente não ocorre no ponto de fixação. Portanto, mude ligeiramente a posição do ponto de fixação após a retirada do acessório.
- Realizar o polimento a plasma novamente por 90 s e retirar o acessório da máquina de polimento a plasma. Remova a peça de liga de titânio porosa do acessório e, em seguida, coloque-a na máquina de limpeza ultra-sônica com água deionizada.
- Ajuste a temperatura da água em 30 °C e limpe a peça por 2 min. Após 2 min, retire a peça e exploda o líquido residual com ar de alta pressão.
7. Segunda caracterização
- Após a realização do polimento a plasma, obter imagens das superfícies usando uma MEV e um microscópio confocal da mesma forma que na etapa 5. Avaliar a influência do polimento a plasma na rugosidade superficial e na qualidade da superfície da liga porosa de titânio de impressão 3D, comparando os dois resultados de disparo acima.
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Representative Results
Morfologia da superfície
A Figura 3 mostra o resultado da MEV da morfologia superficial da peça de liga porosa de titânio antes e após o polimento a plasma. Observamos que, em aumentos de 30x e 100x, a superfície da peça porosa de liga de titânio antes do polimento a plasma parece ser mais rugosa (Figura 3A,B). Quando ampliado para 500x, observou-se que uma grande quantidade de pós semifundidos e camadas de óxido ablativo pôde ser observada na superfície da liga porosa de titânio (Figura 3C). Entretanto, a maioria dos pós semifundidos e das camadas de óxido ablativo na superfície da liga porosa de titânio foi removida após polimento a plasma (Figura 3F). Ao mesmo tempo, o tamanho dos poros e o diâmetro trabecular foram consistentes com o desenho, que não foi danificado (Figura 3D,E). Isso mostra que o polimento a plasma pode melhorar a qualidade da superfície das peças de titânio poroso de impressão 3D e não danifica a estrutura de poros do projeto original.
Medição da rugosidade superficial
A totalidade e parte da peça de liga porosa de titânio foram obtidas com imagens usando o microscópio confocal rotativo rápido, como mostrado na Figura 4, e a rugosidade superficial foi medida. A rugosidade superficial é alta, seja em toda a superfície da liga porosa de titânio ou em um pequeno feixe formando uma estrutura porosa, antes do polimento a plasma (Figura 4A,B). A rugosidade superficial da estrutura porosa é significativamente reduzida; o Ra da superfície total é de 56,28 μm (Figura 4C), enquanto o Ra de parte da peça de liga porosa de titânio é de 26,65 μm (Figura 4D).
Figura 1: Impressão 3D de metal SLM. A tecnologia de impressão SLM é usada e o pó de 23 Ti-6Al-4V é graduado para preparar uma peça de trabalho de liga de titânio porosa. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: Máquina de polimento a plasma e dispositivo de polimento. (A) Parâmetros de ajuste da máquina de polimento a plasma: a corrente de polimento é definida como 59 A, a tensão é definida como 313 V e a temperatura do eletrólito de polimento é definida como 101,6 °C, após pré-aquecimento do eletrólito de polimento. (B) Luminária de polimento. A superfície da peça de liga de titânio porosa a ser polida é colocada horizontalmente e fixada na luminária, garantindo que a luminária esteja imersa no eletrólito de polimento. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: As imagens da peça de liga de titânio poroso impressa em 3D usando um MEV. Antes do polimento a plasma, (A) a 30x, toda a estrutura porosa pode ser observada. (B) A 100x, observa-se a estrutura dos poros. A superfície da peça de liga porosa de titânio antes do polimento a plasma parece ser mais áspera. (C) A 500x, uma grande quantidade de pós semi-fundidos e camadas de óxido ablativo pode ser observada na superfície da estrutura trabecular. Após o polimento a plasma, (D) a 30x, toda a estrutura porosa pode ser observada. (E) A 100x, observa-se a estrutura dos poros. O tamanho dos poros e o diâmetro trabecular foram consistentes com o desenho, que não foi danificado. (F) A 500x, a maioria dos pós semifundidos e das camadas de óxido ablativo na superfície da liga porosa de titânio foi removida. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: As imagens da peça de liga porosa de titânio impressa em 3D usando um microscópio confocal. A imagem mostra a morfologia da superfície da liga porosa de titânio, com o eixo coordenado representando o comprimento. Após o polimento a plasma, a superfície da liga porosa de titânio exibe uma aparência metálica brilhante. (A) Toda a peça porosa da liga de titânio foi fotografada antes do polimento a plasma, Ra = 126,9 μm. (B) Uma parte da peça de liga de titânio porosa foi fotografada antes do polimento a plasma, Ra = 42,61 μm. (C) Toda a peça de liga porosa de titânio foi fotografada após polimento a plasma, Ra = 56,28 μm. A rugosidade total da superfície pode ser reduzida pelo polimento a plasma. (D) Uma parte da peça de liga porosa de titânio foi fotografada após polimento a plasma, Ra = 26,65 μm. A rugosidade superficial da estrutura trabecular pode ser reduzida pelo polimento a plasma. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
| Elemento | Massa(%) |
| Titânio | Equilíbrio |
| Alumínio | 5,50 às 6,50 |
| Vanádio | 3,50 às 4,50 |
| Ferro | < 0.25 |
| Oxigénio | < 0.13 |
| Carbono | < 0.08 |
| Azoto | < 0.05 |
| Hidrogénio | < 0,012 |
| Residual | < 0,10 cada, 0,40 total |
Tabela 1: Composição química do pó da liga Ti-6Al-4V.
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Discussion
A rugosidade superficial é usada para descrever a quantidade de ondulação e desnível de formas microgeométricas em superfícies de peças de trabalho dentro de uma pequena faixa de espaçamento. Vários estudos anteriores relataram como polir superfícies metálicas usando diferentes procedimentos, como polimento mecânico, polimento químico, polimento eletroquímico e muito mais 22,33,34,35. Embora numerosos estudos tenham mostrado efeitos prospectivos de polimento baseados nessas técnicas convencionais de polimento mecânico, o método de polimento para impressão 3D de ligas porosas de titânio é crucial para reduzir a rugosidade superficial. O polimento a plasma pode polir eficientemente peças de trabalho com formas complexas sem poluição. Portanto, a rugosidade superficial pode medir a qualidade da superfície da liga de titânio poroso impressa em 3D. A rugosidade superficial dos implantes ortopédicos metálicos pode não apenas otimizar as interações implante-osso, mas simultaneamente minimizar as interações implante-bactéria36 . Os arcabouços celulares metálicos podem fornecer um local para o crescimento de células e vasos sanguíneos, enquanto os osteoblastos parecem preferir superfícies mais ásperas37. Neste experimento, a rugosidade superficial da liga porosa de titânio impressa em 3D é mantida em 26,65 μm após o polimento a plasma, o que atende aos requisitos básicos de promover o crescimento de células e vasos sanguíneos.
É essencial realizar a limpeza ultra-sônica antes do tratamento térmico, de modo a evitar que a estrutura porosa seja bloqueada pelo pó de titânio fundido. A peça de liga de titânio porosa é colocada na máquina ultra-sônica com água deionizada por 15 minutos para limpeza. O pó de liga de titânio residual é soprado com ar de alta pressão após a limpeza, e a limpeza ultra-sônica e o sopro do pó residual são repetidos mais três vezes. Em outras palavras, 1 h de limpeza ultra-sônica e quatro instâncias de sopro de ar de alta pressão são realizadas para remover o pó residual de liga de titânio.
Durante o polimento a plasma, a peça de trabalho deve ser suavemente fixada na luminária para proteger a trabécula da estrutura porosa de danos, uma vez que um pouco das luminárias de polimento se tornam mais nítidas após o polimento freuqent. O acessório é retirado da máquina de polimento a plasma, a posição do ponto de fixação é ligeiramente alterada após o polimento por 90 s e, em seguida, o polimento a plasma é conduzido pelos 90 s restantes. Se o polimento a plasma durar 180 s de uma só vez sem alterar a posição do ponto de fixação, o polimento em torno do ponto de fixação será bem-sucedido, mas o ponto de fixação coberto pela fixação da liga porosa de titânio apresentará um estado de superfície não polido.
No entanto, essa tecnologia de polimento também tem algumas limitações, como o alto consumo de energia. Devido à limitação do tamanho do banho, o equipamento de polimento a plasma não pode processar peças grandes. Essa tecnologia também pode ser mais bem estudada. Recomenda-se utilizar mais estudos de modelagem e simulação para prever com precisão os valores ótimos dos parâmetros do processo, com a intenção de alcançar melhorias previstas na peça de trabalho, minimizando o tempo e as despesas necessárias para a experimentação. Podemos realizar novos estudos para determinar os parâmetros ótimos para o polimento a plasma de peças porosas de liga de titânio22.
De uma perspectiva microscópica, o polimento a plasma é um processo no qual a superfície de um metal é derretida pelo calor que é gerado pelo impacto eletrônico de alta velocidade. É uma nova tendência de desenvolvimento no campo da fabricação verde e usinagem de precisão e é muito adequado para liga de titânio poroso impressa em 3D. Em conclusão, este protocolo para polimento de peças de liga porosa de titânio para impressão 3D será uma nova opção para reduzir a rugosidade superficial e melhorar a qualidade da superfície.
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Disclosures
Os autores não têm nada a revelar.
Acknowledgments
Gostaria de agradecer ao meu supervisor, Wenhua Huang, por fornecer condições de apoio e orientação para este experimento. Esta pesquisa foi financiada pelo projeto de construção da Disciplina da Universidade de Medicina de Guangdong (4SG22260G), Projeto de Jovens Talentos Inovadores das Instituições de Ensino Superior de Guangdong (2021KQNCX023), Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (82205301) e Projeto de Pesquisa em Saúde Futian (FTWS2022051).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Confocal microscope: Smartproof-5 | ZEISS | 4702000198 | |
| ConfoMap ST 8.0 | ZEISS | 4702000198 | |
| Electrical discharge machining (EDM) machine: MV1200S | Mitsubishi Electric Automation (China) Ltd. | 92U3038 | |
| Heat treatment furnace: HSQ1-644 | Jiangsu Huasu Industrial Furnace Manufacturing CO., LTD. | HSD20190812403 | |
| Metal 3D printer: Renishaw AM400 | Renishaw plc | 1HGW89 | |
| Middle speed wire-cut machine: HQ-400EZ | Suzhou Hanqi CNC Equipment CO., LTD. | W40ES20005 | |
| Permanent magnet frequency conversion screw air compressor M7-Y75AZ | KUNJI MACHINERY(SHANGHAI) MANUFACTURING CO.,LTD. | 19055065 | |
| Refrigeration compressed air dryer SY-230FG | Shanghai TaiLin Compressor Co., Ltd. | S190826698 | |
| Scanning electron microscope (SEM): JSM-IT100 | JEOL (BEIJING) CO., LTD. | MP1030004260426 | |
| Titanium alloy powder | Renishaw plc | H-5800-1086-01-A | |
| Ultrasonic cleaning machine: AK-030S | Shenzhen Yujie Cleaning Equipment Co., Ltd | 30820004 | |
| ZEN core v3.0 | ZEISS | 4702000198 |
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