3D printani keramički materijali visoke učinkovitosti imaju potencijal otključati primjene koje ne mogu nadmašiti druge klase materijala. U 3D printu, keramika često biva zanemarena, zauzimajući tek treće mjesto nakon metala i polimera kao izbora materijala. Treće mjesto po trenutnoj upotrebi, no 3D printana keramika ima potencijal postati sveprisutna. Keramika obuhvaća cement, beton, staklo, opeku i keramiku kao klasu materijala.
Samo se cement koristi kao drugi najčešći materijal na svijetu.
Povijesno gledano, proizvodnja keramike dodavanjem bila je izazovna. Johannes Homa, izvršni direktor tvrtke Lithoz, objašnjava: “uvijek ste u vrlo teškom položaju s keramikom. Bez obzira radite li jedan ili tisuću komada, ne može biti kompromisa u pogledu kvalitete materijala.” Za funkcionalnu 3D printanu keramiku, kaže Homa, “potrebno je da svojstva materijala odgovaraju krajnjem proizvodu.”
Najčešće se keramika koristi od oksidnih materijala, a ukupno tržište, iako manje od metala, može se kvantificirati u milijardama dolara.
Primjene visokoučinkovite 3D printane keramike uključuju strojeve, elektroniku, svemir i medicinu.
3D printanje keramike dolazi s vlastitim izazovima: “Keramika je težak materijal za rad, rijetko koji OEM-ovi to rade sami. Contract proizvođači rade većinu visokoučinkovitog posla“, kaže CEO tvrtke Lithoz, “jedna greška u dijelu, i ono je beskorisno.” Ta teškoća objašnjava zašto se značajan napor ulaže u istraživanje i razvoj materijala. Materijali moraju postići visoku konačnu gustoću kako bi pružili funkcionalna svojstva materijala. “Nije kao da je 98% gustoće 2% manje kvalitete“, kaže Homa, “to znači ogromnu razliku, možda 50% manje snage“, naglašavajući ovaj pojam.
Keramički materijali za zamjenu kostiju
KERAMIČKI MATERIJALI ZA ZAMJENU KOSTIJU SU OBEĆAVAJUĆA PRIMJENA 3D TEHNOLOGIJE PRINTA U MEDICINI. OVI MATERIJALI SE KORISTE ZA ZAMJENU OŠTEĆENOG ILI NEDOSTAJUĆEG KOŠTANOG TKIVA I NUDE NEKOLIKO PREDNOSTI U ODNOSU NA TRADICIONALNE IMPLANTATE IZRAĐENE OD METALA ILI POLIMERA.
Keramički materijali koji se koriste za zamjenu kostiju su biokompatibilni, što znači da ne izazivaju štetne reakcije u tijelu. Također su izrazito otporni na trošenje, što ih čini idealnim za dugotrajnu implantaciju. Dodatno, keramika ima sličnu čvrstoću kao prirodno koštano tkivo, što može smanjiti stres na okolnom koštanom tkivu i potaknuti brže zacjeljivanje.
Tehnologija 3D printa omogućuje stvaranje izuzetno složenih i prilagođenih struktura za zamjenu kostiju. To je važno jer je struktura kostiju svakog pacijenta jedinstvena, a tradicionalni implantati se možda neće pravilno uklopiti. Pomoću 3D printa, kirurzi mogu stvoriti implantate koji su precizno prilagođeni anatomiji svakog pacijenta, što može poboljšati uspješnost implantata i smanjiti vrijeme oporavka.
Sveukupno, keramički materijali za zamjenu kostiju predstavljaju uzbudljivo područje istraživanja i razvoja u području medicinskog 3D printa.
Lithoz surađuje s medicinskim stručnjacima od 2017. godine, “Očekujemo da će u sljedećim godinama biti puno više rasprave i izvješća o dugoročnim ishodima“, kaže direktor medicinskih rješenja u Lithozu. Tvrtka ima nekoliko materijala za zamjenu kostiju na raspolaganju, najnoviji je Lithabone HA 480.
Bomze objašnjava: “Kirurzi i stručnjaci voljeli su naš materijal HA 400 za skelete, ali su također željeli poboljšanu debljinu zida, odličnu biokompatibilnost i visoku fleksibilnost u geometriji“. Slušajući kupce, Lithoz je razvio Lithabone HA 480 kako bi imao “širi raspon” primjena. To uključuje mogućnost 3D printa “vrlo velikih zamjenskih implantata za lubanju” i zatvorenih površina na kojima mogu rasti mekani materijali.
Zamjena kostiju za kritične veličine nedostataka na dugim kostima još je jedna primjena u kojoj se 3D print bori s ponavljajućim problemom. “Izazov je premostiti kritični nedostatak veličine na dugim kostima, poput nogu ili ruku, koji se obično javlja nakon traume“, kaže Bomze. “Kritični defekti veličine koji sami zacjeljuju mogu dovesti do pseudartroze. Stoga je potreban implantat za zamjenu kostiju. Ovdje je ponovno fokus na dizajnu prilagođenom pacijentu i otvorenoj poroznoj mreži okvira. Još jedna važna mogućnost je određivanje kuta dviju kostiju koje su ključne za potpunu obnovu i punu funkciju“, objašnjava direktor medicinskih rješenja tvrtke Lithoz.
