在模拟体液中的机械和腐蚀行为,为生物医学植入物制造的3D多孔L-PBF 316L不钢结构的模拟体液
Pedro Nogueira1, João Magrinho1, Luis Reis1
1IDMEC-Institute of Mechanical Engineering, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, 1049-001 Lisboa, Portugal.
Journal of functional biomaterials
|October 25, 2024
概括
使用激光粉床融合制造的即制造的316L不钢植入物显示出有前途的性能. 这些多孔结构具有适合骨组织生长的表面粗度,机械强度和耐腐蚀性.
科学领域:
- 生物材料工程 生物材料工程
- 增材制造 增材制造 增材制造
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 激光粉床融合 (L-PBF) 是一种关键的增材制造技术,用于制造定制的316L不钢 (SS) 植入物.
- 在模拟体液 (SBF) 中制成的L-PBF 316L SS结构的行为尚不清楚,特别是在表面加工方面.
- 了解这些特性对于开发有效的医疗植入物至关重要.
研究的目的:
- 为了研究表面特征,内部多孔性,SBF中的腐蚀行为,以及制成 316L SS 结构的机械性能.
- 为了评估L-PBF 316L SS与缩立方体 (RTCO) 单元细胞在10%和35%的相对密度.
- 评估这些结构作为植入物的生物材料的潜力.
主要方法:
- 使用激光粉床融合 (L-PBF) 来制造具有RTCO单元细胞的316LSS结构.
- 分析了微观结构性质,包括相位组成和表面粗度 (~20μm).
- 使用微型计算机断层扫描 (微型CT) 来评估内部多孔性 (钥匙孔,缺乏融合孔).
- 在模拟体液 (SBF) 中评估机械性能和腐蚀行为.
主要成果:
- 微观结构分析证实了具有细细胞形态的纯奥氏体阶段.
- 微CT揭示了关键孔和缺乏融合孔在10%和35%相对密度RTCO结构.
- 机械性能处于骨组织范围之内,与吉布森和阿什比模型一致.
- 作为制造的RTCO结构在SBF中表现出被动腐蚀行为.
结论:
- 由L-PBF制成的A-制造的多孔316L SS结构显示出适合骨组织生长的表面粗性.
- 在SBF中的机械性能和耐腐蚀性表明它们作为生物材料的潜力.
- 这些发现支持在定制医疗植入物中使用即制造的RTCO结构.
