Ανάμεσα στα υλικά που χρησιμοποιούνται πιο συχνά στην τρισδιάστατη εκτύπωση μετάλλων είναι το κράμα τιτανίου-ειδικά το Ti6Al4V. Η εξαιρετική βιοσυμβατότητα, η εξαιρετική ειδική αντοχή, η ισχυρή αντοχή στη διάβρωση και οι ελαφριές ιδιότητες αφθονούν εδώ. Κατά τη διαδικασία της τρισδιάστατης εκτύπωσης, τα κράματα τιτανίου παρουσιάζουν λιγότερα ελαττώματα σύντηξης, τα οποία μπορούν να δημιουργήσουν γυαλισμένους κόκκους με εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες. Ωστόσο, τα κράματα τιτανίου έχουν επίσης προβλήματα θωράκισης έναντι της τάσης. ο συντελεστής ελαστικότητάς τους είναι πολύ υψηλότερος από αυτόν των ανθρώπινων οστών, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει ανεπαρκή πίεση στα οστά και να θέσει σε κίνδυνο την κατάστασή τους. Οι ερευνητές εξετάζουν νέα υλικά από κράμα και δημιουργικές ιδέες σχεδίασης, όπως τα κράματα Ti-Ta και Ti{10}}Nb, των οποίων ο χαμηλότερος συντελεστής ελαστικότητας μπορεί να ταιριάζει καλύτερα με την ακαμψία των οστών, μειώνοντας επομένως τον αντίκτυπο της θωράκισης από την πίεση. Επιπλέον, η ακαμψία του εμφυτεύματος μπορεί να αλλάξει περαιτέρω με την εφαρμογή μιας πορώδους δομής τιτανίου και μεθόδων κατασκευής όπως η τήξη με λέιζερ σε σκόνη (PBF{12}}LB), ενθαρρύνοντας έτσι την ανάπτυξη του οστικού ιστού και την ενίσχυση της οστικής σύνδεσης.
Λόγω της μεγάλης αντίστασης στη φθορά και της σκληρότητάς τους, ιδιαίτερα σε καταστάσεις υψηλής-τριβής και υψηλής-καταπόνησης, τα κράματα κοβαλτίου-χρωμίου-ιδιαίτερα του κοβαλτίου-χρωμίου-κράματα μολυβδαινίου-χρησιμοποιούνται εκτενώς σε τεχνητές ενώσεις και άλλους τομείς, σε τεχνητούς τομείς και σε άλλους τομείς. Η επιτυχία των κραμάτων κοβαλτίου-χρώμιου βρίσκεται στο ειδικό μείγμα συστατικών τους, όπου το χρώμιο δημιουργεί ένα φιλμ οξειδίου στην επιφάνεια του κράματος, αποτρέποντας επομένως την εσωτερική διάβρωση των εμφυτευμάτων με υγρό. Αν και τα περισσότερα κράματα CoCr περιέχουν Ni που μπορεί να προκαλέσει αλλεργικές αντιδράσεις, ο μεγάλος συντελεστής ελαστικότητας των κραμάτων χρωμίου κοβαλτίου μπορεί επίσης να οδηγήσει σε θωράκιση από την καταπόνηση. Οι μηχανικοί αντιμετωπίζουν αυτά τα προβλήματα με δημιουργικά σχέδια, συμπεριλαμβανομένων λειτουργικά διαβαθμισμένων πορωδών δομών με ποικίλα μεγέθη και πυκνότητες πόρων για να βοηθήσουν στην εξίσου μετάδοση της πίεσης, στη μείωση του οστικού φορτίου και έτσι στην ελαχιστοποίηση των επιδράσεων θωράκισης από την καταπόνηση. Ταυτόχρονα, οι μέθοδοι επικάλυψης και επεξεργασίας επιφανειών ενισχύουν τη βιοσυμβατότητα των μεταλλικών επιφανειών, προάγοντας έτσι την ενοποίηση των οστών και βελτιώνοντας την απόδοση και τη μακροπρόθεσμη{12} αποτελεσματικότητα των εμφυτευμάτων.
Χρησιμοποιείται κυρίως στην τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης για την κατασκευή οστέινων πλακών και χειρουργικών εργαλείων, ο ανοξείδωτος χάλυβας διαθέτει εξαιρετική μηχανική αντοχή και ισχυρή αντοχή στη διάβρωση. Σε σύγκριση με τα κράματα τιτανίου, τα υλικά από ανοξείδωτο χάλυβα προσφέρουν καλύτερη ομαλότητα επιφάνειας καθώς έχουν λογική βιοσυμβατότητα, υψηλή αντοχή εφελκυσμού και μέτρο ελαστικότητας, φθηνό κόστος κατασκευής, χρηστικότητα, ανθεκτικότητα και αυξημένη θερμική αγωγιμότητα. Ωστόσο, η μακροπρόθεσμη αποικοδόμηση και η απελευθέρωση στοιχείων κράματος θα μπορούσαν να προκαλέσουν πιθανές φλεγμονώδεις αντιδράσεις από τον ανοξείδωτο χάλυβα. Η απελευθέρωση Fe μπορεί να έχει αρνητικές επιπτώσεις στα κύτταρα. Για βραχυπρόθεσμα-εμφυτεύματα, βίδες και χειρουργικό εξοπλισμό, συνήθως χρησιμοποιείται ανοξείδωτος χάλυβας.
Η εξαιρετική βιοσυμβατότητα, η ισχυρή αντοχή στη διάβρωση, η μεγάλη αντοχή και το μέτρο ελαστικότητας καθορίζουν το κράμα τανταλίου. Ωστόσο, τα κράματα τανταλίου παρουσιάζουν ορισμένες δυσκολίες στην κατασκευή προσθέτων, συμπεριλαμβανομένου του υψηλού κόστους και της πυκνότητας καθώς και των προβλημάτων θωράκισης από την τάση-δηλαδή υψηλότερο συντελεστή ελαστικότητας από το Ti. Τα κράματα τανταλίου είναι κατάλληλα γενικά για χρήση ως μικροσκοπικά εξαρτήματα εμφυτευμάτων, πορώδη εμφυτεύματα και επικαλύψεις εμφυτευμάτων που βελτιώνουν τα χαρακτηριστικά ολοκλήρωσης των οστών. Κλινικά, οι διαδικασίες για κιρσούς των άκρων, καθώς και για κιρσούς του ισχίου και της σπονδυλικής στήλης, έχουν χρησιμοποιήσει τρισδιάστατο-εκτυπωμένο πορώδες μέταλλο ταντάλιου και έχουν δείξει καλή αποτελεσματικότητα. Όχι μόνο η τρισδιάστατη εκτύπωση πορώδους μετάλλου τανταλίου βοηθά στο σχεδιασμό και την κατασκευή βιομιμητικών δοκιδωτών δομών οστού, αλλά έχει επίσης καλή κυτταρική πρόσφυση και βιοσυμβατότητα. Το μέτρο ελαστικότητας και η αντοχή αυτού του υλικού είναι κατάλληλα για το τοπικό περιβάλλον εν τω μεταξύ. Ο αντίκτυπος της μετεγχειρητικής λειτουργικής αποκατάστασης είναι καλός και το τρισδιάστατο{11}εκτυπωμένο πορώδες μέταλλο τανταλίου μπορεί να συνδεθεί ισχυρά με τα οστά, σύμφωνα με τα δεδομένα της κλινικής μελέτης.
Λόγω της χαμηλής πυκνότητάς τους, της μεγάλης αναλογίας αντοχής-προς-του βάρους και του συντελεστή του Young, όπως τα οστά, τα κράματα μαγνησίου έχουν προσελκύσει σημαντικό ενδιαφέρον στον βιολογικό τομέα. Οι in vivo ιδιότητες αποικοδόμησης του κράματος μαγνησίου το καθιστούν ιδανικό για βιοαποικοδομήσιμα μέταλλα, ανοίγοντας έτσι μια νέα σφαίρα για τη χρήση ορθοπεδικών εμφυτευμάτων. Ωστόσο, οι ιδιότητες γρήγορης αποικοδόμησης των κραμάτων μαγνησίου in vivo παρουσιάζουν επίσης δυσκολίες, έτσι οι ερευνητές αναζητούν τρόπους να επιβραδύνουν τον ρυθμό αποσύνθεσής τους για να εγγυηθούν την πλήρη απορρόφηση και να παρέχουν την απαιτούμενη υποστήριξη.
Στον τομέα της ορθοπεδικής, η μακροπρόθεσμη αντοχή των εμφυτευμάτων και τα αποτελέσματα αποκατάστασης ασθενών εξαρτώνται άμεσα από τη βιοσυμβατότητα των μεταλλικών υλικών τρισδιάστατης εκτύπωσης. Για παράδειγμα, λόγω των εξαιρετικών μηχανικών ιδιοτήτων και της βιοσυμβατότητάς τους, τα κράματα τιτανίου και τα κράματα κοβαλτίου-χρωμίου χρησιμοποιούνται εκτενώς στην παραγωγή ορθοπεδικών εμφυτευμάτων, συμπεριλαμβανομένων τεχνητών αρθρώσεων και οστικών πλακών. Τα προβλήματα θωράκισης από το στρες, ωστόσο, μπορούν να θέσουν σε κίνδυνο την ποιότητα των οστών, γεγονός που θα προκαλούσε αποτυχία και χαλάρωση του εμφυτεύματος. Η θωράκιση κατά της πίεσης μπορεί να μειωθεί, να ενθαρρυνθεί η ενσωμάτωση των οστών και να ενισχυθεί η μακροπρόθεσμη σταθερότητα-εμφυτεύματος με τη χρήση πορωδών αρχιτεκτονικών και νέων υλικών κραμάτων. Επιπλέον, μειώνοντας τον χρόνο αποκατάστασης των ασθενών, υλικά υψηλής βιοσυμβατότητας μπορούν να βοηθήσουν στην ελαχιστοποίηση των φλεγμονωδών αποκρίσεων γύρω από τα εμφυτεύματα, να ενθαρρύνουν την επούλωση και την αναγέννηση των ιστών και να διευκολύνουν τη χρήση τους.
Η καλή βιοσυμβατότητα και τα μηχανικά χαρακτηριστικά είναι απαραίτητες προϋποθέσεις για τα οδοντικά εμφυτεύματα να εγγυώνται τη μακροπρόθεσμη-σταθερότητά τους στο στοματικό περιβάλλον. Τα κοινά υλικά που χρησιμοποιούνται στα οδοντικά εμφυτεύματα περιλαμβάνουν το κράμα τιτανίου και το κράμα χρωμίου κοβαλτίου, τα οποία μπορούν να δημιουργήσουν ισχυρό δεσμό με τους περιβάλλοντες ιστούς, μειώνοντας έτσι τον κίνδυνο χαλάρωσης και αποκόλλησης του εμφυτεύματος. Ταυτόχρονα, η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης μπορεί να προσαρμόσει εξατομικευμένα οδοντικά εμφυτεύματα με βάση την στοματική κατάσταση του ασθενούς, βελτιώνοντας έτσι την άνεση του ασθενούς και αυξάνοντας το ποσοστό επιτυχίας της εμφύτευσης. Επιπλέον, η χρήση υλικών καλής βιοσυμβατότητας μπορεί να διατηρήσει τη στοματική υγεία των ασθενών και να μειώσει τη συχνότητα εμφάνισης στοματικής φλεγμονής.
Η καλή βιοσυμβατότητα και η αντίσταση στη διάβρωση αποτελούν προϋποθέσεις για τα καρδιαγγειακά εμφυτεύματα, συμπεριλαμβανομένων των καρδιακών στεντ και των αγγειακών στεντ, για να διασφαλιστεί η μακροπρόθεσμη αποτελεσματικότητά τους in vivo. Το εξαιρετικό αποτέλεσμα μνήμης σχήματος και η βιοσυμβατότητα των κραμάτων μνήμης σε σχήμα νικελίου-τιτανίου τα καθιστούν ιδιαίτερα περιζήτητα στην παραγωγή καρδιαγγειακών εμφυτευμάτων. Ωστόσο, η εισαγωγή ιόντων νικελίου στο ανθρώπινο περιβάλλον θα μπορούσε να προκαλέσει ορισμένα ερωτήματα. Μέσω της τρισδιάστατης εκτύπωσης και της σύνθετης επεξεργασίας επιφανειών, η παρασκευή πορώδους κράματος τιτανίου νικελίου μπορεί να βοηθήσει στη μείωση της απελευθέρωσης ιόντων νικελίου και στη βελτίωση της βιοσυμβατότητας του υλικού. Επιπλέον, η αύξηση της ποιότητας ζωής του ασθενούς είναι η μείωση του σχηματισμού θρόμβων αίματος και της επαναστένωσης των αιμοφόρων αγγείων που καθίσταται δυνατή από καλά-βιοσυμβατά καρδιαγγειακά εμφυτεύματα.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-compact-heat-exchanger.html