Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета предложили двухэтапную методику 3D-печати стентов из кобальт-хромовых сплавов методом селективного лазерного сплавления металлопорошковых композиций (SLM), повышающую надежность изделий, сообщает пресс-служба вуза.
Коронарные стенты — имплантаты для лечения ишемической болезни сердца, занимающей ведущее место среди сердечно- сосудистых заболеваний взрослого населения, смертности и инвалидизации. Коронарные стенты устанавливаются в места сужения сосудов для восстановления кровотока. Требования к таким изделиям чрезвычайно высоки: они должны обладать биосовместимостью, гибкостью и прочностью.
Последние годы коронарные стенты создаются с использованием технологии лазерной резки, однако все более востребованным становится метод селективного лазерного сплавления, позволяющий печатать персонализированные изделия со сложной структурой. В то же время этот метод пока недостаточно изучен.
«Прежде чем приступать к технологии печати, нужно спроектировать 3D-модель будущего стента и оценить свойства его материала — металлического порошка. Для изготовления имплантатов в медицине часто используется сплав из кобальт-хрома: он не токсичен, не вызывает аллергических реакций, прочный и долговечный. Важно, чтобы он сохранял все эти свойства и не содержал вредных примесей», — рассказал доцент кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики, заведующий лабораторией биожидкостей ПНИПУ Алексей Кучумов.
«На первом этапе мы провели численное моделирование плавления и определили оптимальные ширину, высоту и глубину проникновения лазера. Это важно, потому что при слишком маленьких значениях стент будет недопустимо тонким и недостаточно прочным, а при слишком больших произойдет отклонение от 3D-модели. Рассчитывалось также тепловое распределение процесса плавления, чтобы он был равномерным. Численное моделирование позволяет избежать многочисленных ресурсозатратных экспериментов для определения подходящих режимов печати имплантатов», — рассказал старший преподаватель кафедры инновационных технологий машиностроения, научный сотрудник лаборатории биожидкостей ПНИПУ Андрей Дроздов.
На втором этапе политехники приступили к изготовлению стента методом селективного лазерного сплавления с учетом рассчитанных значений.
«По результатам эксперимента мы определили наиболее оптимальные параметры печати. Учитывались время экспозиции, расстояние от одной точки засветки до другой и мощность лазера принтера. Самыми подходящими режимами стали сорок микросекунд при пятнадцати микрометрах, а также шестьдесят микросекунд при десяти микрометрах — все это на мощности 40 или 42,5 Вт. Непригодными режимами оказались двадцать микросекунд при пяти-пятнадцати микрометрах. У стентов, которые были напечатаны с такими параметрами, обнаруживались дефекты — слишком много пор, трещин и так далее», — рассказала доцент кафедры инновационных технологий машиностроения, ведущая научная сотрудница лаборатории биожидкостей ПНИПУ Полина Килина.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда, результат опубликованы в журнале Materials.
А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.