3D nyomtatott porózus tantál szerkezete és tulajdonságai

A fémes tantál nagy sűrűsége miatt, ha orvosi implantátum anyagként használják, általában porózus szerkezetű formában jelenik meg, ami nemcsak a fémes tantál kiváló biokompatibilitását adja teljes mértékben, hanem egyúttal természetes csatorna a szövetnövekedéshez a porózus anyagok gazdag pórusszerkezetével. Ezért a porózus tantál 3D nyomtatásához kapcsolódó másik fontos kutatási terület a porózus tantál. A 3D nyomtatott fémek eddigi fejlesztése óta azonban viszonylag kevés kutatásról számoltak be a 3D nyomtatott porózus tantál anyagokkal kapcsolatban. A belgiumi Leuveni Egyetem 2015-ben valósította meg porózus, egyenletes pórusszerkezetű tantál anyagok előállítását gömb alakú fémes tantálpor alapanyag felhasználásával, és átfogóan értékelte ezek mechanikai tulajdonságait.

A nyomófeszültség-alakítás vizsgálati eredményei azt mutatják, hogy a folyáshatár 12,7 MPa s 0,6 MPa, a platófeszültség 21,8 MPa s 0,9 MPa, a nyomó rugalmassági modulus 1,22 GPa s 0.07 GPa, a görbék platóterülete sima és nem fogazott, ami azt jelzi, hogy az SLM által készített porózus tantál anyag kiváló plaszticitással rendelkezik, és a modulusa tökéletesen illeszkedik az emberi szivacsos csontéhoz. Ezenkívül a porózus tantál nyomófáradási határa 7,35 MPa (106-szor), ami nagy ellenállást mutat a ciklikus terhelésekkel szemben.
Jelenleg a tantál és a porózus tantál a legjobb biokompatibilis ortopédiai implantációs anyagok, és a 3D-nyomtatott porózus tantál kínai alkalmazása a világ élvonalába tartozik. 2016-ban a Miniszterelnöki Kutatási és Fejlesztési Program támogatásával Tudomány és Technológia, a Northwest Nonferrous Metals Research Institute (NWNMRI) a Southwest Hospital-val közösen végrehajtotta a világ első személyre szabott, porított e-beam 3D-nyomtatott porózus tantál implantátum test-előkészítési esetét, és elérte a klinikai alkalmazást. Jelenleg a Northwest Nonferrous Metals Research Institute és annak alárendelt Xi'an Sailon Metal Materials Co. megvalósította a pornyersanyagok, az elektronsugarat formáló berendezések és az orvosi porózus tantál implantátumok teljes ipari láncának lefedését.