Специалисты СПбПУ разработали программу для 3D-печати биметаллических эндопротезов

Созданная в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого программа позволяет, например, выращивать металлические головки протезов тазобедренных суставов из двух материалов одновременно — кобальт-хром-молибденового сплава и нержавеющей стали. За счет этого можно регулировать свойства индивидуальных эндопротезов в зависимости от расчетных нагрузок и состояния окружающих костных тканей.

«У головки эндопротеза есть внешняя и внутренняя зоны. Первая все время контактирует с чашечкой, поэтому должна быть твердой и износостойкой, однако когда мы повышаем эти показатели, материал становится более хрупким, поэтому внутреннюю часть лучше делать более пластичной. В нашем случае сталь более пластична, а сплав — тверже. Изменяя соотношение, мы можем менять свойства протеза, например с учетом того, что пациент ведет подвижный образ жизни или, возможно, у него есть избыточный вес», — рассказал изданию «Известия» ведущий научный сотрудник научно-образовательного центра «Конструкционные и функциональные материалы» Института машиностроения, материалов и транспорта СПбПУ Арсений Репнин.

Программа контролирует критические параметры сплавления порошковых материалов — мощность лазера, скорость сканирования и другие — в режиме реального времени. Это позволяет формировать монолитные структуры из двух разнородных металлов с минимальным риском образования пор и микротрещин. 3D-печать одной головки протеза тазобедренного сустава занимает около пяти часов. Так как технология предназначена для медицинского применения, ее эффективность предстоит подтвердить доклиническими и клиническими исследованиями.

Кобальт-хром-молибден концентрируется в зоне трения, где критичны износостойкость и коррозионная стойкость, а медицинская сталь служит конструкционной основой, что помогает экономить дорогой кобальт-хром-молибденовый сплав. Количество одновременно используемых материалов теоретически можно довести до трех или четырех, но с усложнением и удорожанием производства. Целесообразность расширения зависит от поставленных задач.

«Мы привыкли, что сначала выбирают материал из каталога, а затем из него изготавливают деталь. Теперь же появляется возможность разрабатывать сам материал с учетом параметров конкретной детали и условий ее эксплуатации. Адаптивные возможности программы позволяют переносить этот подход в самые разные сферы — авиастроение, энергетику, автомобилестроение. Везде, где есть потребность в комбинированных свойствах, эта технология может найти применение, — пояснил Арсений Репнин.

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