Oleh kerana sifat fizikalnya yang sangat baik dan ketahanan terhadap jangkitan, aloi titanium adalah pilihan utama untuk mengeluarkan peranti ortopedik seperti implan lutut/pinggul. Baru-baru ini, pasukan penyelidik dari Agensi Sains, Teknologi dan Penyelidikan Singapura mendapati bahawa implan tersuai dengan keupayaan penyerapan tekanan yang lebih baik boleh dicetak 3D menggunakan serbuk titanium dan tantalum dengan sifat menarik. Sehingga kini, penyelidik telah menggunakan teknologi peleburan laser terpilih (SLM) dan serbuk berasaskan titanium-aluminium kepada prototaip biologi cetakan 3D. Teknologi SLM biasanya menggunakan laser berkuasa tinggi untuk membina objek 3D lapisan demi lapisan berdasarkan model reka bentuk komputer. Tetapi kerana aluminium mempunyai kesan buruk jangka panjang pada saraf manusia, saintis berharap untuk mencari bahan lain untuk menggantikannya.
Untuk tujuan ini, Florencia Edith Wiria dari Institut Teknologi Pembuatan Singapura (SIMTech), anak syarikat A*STAR, dan Wai Yee Yeong dari Pusat Percetakan 3D Singapura di Universiti Teknologi Nanyang telah melancarkan projek penyelidikan kerjasama untuk membangunkan logam yang inovatif. campuran menggunakan teknologi SLM untuk cetakan 3D. Cetak produk bioperubatan titanium yang lebih baik.
Secara teorinya, tiada masalah sama sekali dengan aloi yang terdiri daripada unsur titanium dan tantalum, kerana kedua-dua logam adalah biokompatibel dan sifat mekanikalnya adalah disebabkan oleh titanium tulen. Tetapi takat lebur logam tantalum adalah sangat tinggi (melebihi 3000 darjah Celcius), yang bermaksud bahawa pada asasnya ia tidak boleh dilaksanakan secara ekonomi untuk menukar logam titanium menjadi serbuk logam sfera yang boleh digunakan dalam teknologi SLM. Serbuk tantalum biasa di pasaran biasanya adalah zarah kasar berbentuk panjang yang dibentuk oleh pengabusan gas.
Untuk mengatasi masalah ini, pasukan penyelidik mencampurkan serbuk logam tantalum kasar ini dengan serbuk logam titanium mikrosfera lain yang boleh didapati secara komersial. Selepas mencampurkan kedua-dua bahan selama setengah hari, mereka memerhatikan bahawa adunan boleh dibentangkan dengan lebih sekata, menjadikannya lebih mudah digunakan dengan teknologi SLM. Eksperimen mikroskopik mendedahkan bahawa bentuk sfera logam titanium kekal selepas pencampuran, yang merupakan kunci kepada kejayaan penggunaan campuran dalam percetakan 3D.
"Serbuk titanium bertindak sebagai medium penggulungan di sini," jelas Wiria. "Ia menolak serbuk tantalum dan menjadikan pemprosesan SLM mungkin." Dengan menggunakan corak pengimbasan laser seperti papan dam, logam dicairkan secara bergilir-gilir ke atas dan ke bawah atau dari satu sisi ke sisi yang lain. Bergerak ke sisi lain untuk mengurangkan tekanan haba, para penyelidik berjaya menggunakan teknologi SLM untuk mencipta bentuk 3D aloi titanium-tantalum. Tanpa diduga, sinar-X dan teknik pengimejan lain mendedahkan bahawa penambahan logam tantalum, ditambah dengan pemejalan pantas, menggalakkan dan menstabilkan pembentukan kekuatan tinggi, butiran titanium berlapis.
Penyelidik menjangkakan bahawa aloi titanium-tantalum ini akan dapat mengurangkan kesan "pelindung tekanan". Kesan yang dipanggil "pelindung tekanan" bermakna kekerasan implan terlalu tinggi dan tulang bersebelahan tidak menerima rangsangan mekanikal yang mencukupi, mengakibatkan kehilangan tulang. Fenomena longgar. "Ali ini direka khusus untuk aplikasi ortopedik dan mungkin memaparkan beberapa keupayaan ingatan bentuk selepas ubah bentuk.
