慕尼黑化学公司林德集团临床印刷专家3 d Medlab已经宣布了新工艺气体的测试结果，以优化医疗组件的3D打印。
这项研究在今年早些时候进行，研究了氩氦工艺气体如何影响激光粉末床聚变(LPBF)打印钛晶格结构的飞溅形成和工艺稳定性。据报道，这种新型气体将飞溅排放量降低了35%，因此有可能大大降低制造缺陷部件的风险。
这项研究是两家公司联合开发项目的一部分，该项目旨在提高由钛合金Ti64制成的先进薄医疗设备的质量和产量。
“印刷可靠性可重复产品的能力是提高产品质量的关键，这对医疗行业至关重要，”林德添加剂制造的粉末冶金专家Sophie Dubiez Le Goff说。“此外，从商业角度来看，印刷时间是添加剂制造中最大的单一成本因素，但对于薄零件，只要使用合适的大气混合气体，就可以加快印刷时间。
“林德研发的新型氩氦混合气正是为了实现这一目标，是钛医疗器械制造业向前迈出的重要一步。”
Linde和Medlab正在进行的合作
林德和3D医学实验室去年首次合作大气条件优化研究在3D打印过程中。这些公司开始了一项研究项目，涉及一系列的大气试验，目的是开发一种更平稳、更清洁的方法，在生产过程中回收气体。
该合作关系的最终目标是为医疗部门创造增强型产品，例如能够更好地吸收患者自身骨骼和组织结构的网格化骨科组件。
林德集团以其ADDvance O2精密分析技术它帮助金属3D添加剂制造商更精确地控制打印机室内的氧气和湿度水平。该公司发布了更新ADDvance粉柜该项目旨在保持3D打印过程中使用的金属粉末的质量。
测试氩气和氦气
LPBF 3D打印工艺有助于生产复杂的网格结构，如复杂的医疗植入物，并利用激光熔化连续的金属粉末层以形成固体零件。该工艺受许多参数的影响，这些参数影响金属粉末的熔化行为，进而影响零件质量和印刷工艺的速度。
孔隙率和表面质量是影响高度复杂3D打印零件机械性能的关键因素。从医疗器械的角度来看，这些元素可以确保成品尽可能接近原始设计，同时还可以减少植入物释放到人体的金属粉末量。
为了在薄型医疗设备的LPBF印刷工艺中改善这些方面，Linde和3D Medlab使用其新型氩氦工艺气体进行了几次大气试验。
“孔隙率是我们在定义添加剂制造医疗器械质量方面考虑的第一个标准，”美国制药公司添加剂制造主管盖尔·沃尔皮（Gael Volpi）说并线集团，其中3D Medlab是其中的一部分。“我们与林德公司联合进行的大气气体研究结果表明，工艺气体混合物中氦气与氩气的正确平衡——以及实施的便利性——可以对产出质量和生产率产生重大影响。”
另一个影响整体零件质量和印刷速度的关键因素是机器打印腔内的惰性气体。他们的研究主要是为了评估理想的气体混合物，以优化这两种结果。
首先，他们测试了Ti64零件印刷过程中，在印刷室内单独使用氩气的效果。这导致大量飞溅物（激光引起的熔融金属颗粒）飞溅到正在打印的相邻零件上。高度复杂零件上的飞溅会导致零件螺纹的质量下降，从而降低整体零件质量。根据工程师的说法，使用纯氩也会导致印刷零件内部的孔隙率水平“显著提高”。
有鉴于此，两家公司随后测试了林德公司独特的氩气-氦气混合物，使用过程监测和断层扫描图像来识别气体对打印部件的影响。工程师们观察到，与单独使用氩气相比，使用氩-氦气的飞溅排放显著降低。
试验结果表明，氩氦混合物将飞溅排放量减少了35%，从而降低了制造缺陷零件的风险，同时提高了表面质量和零件重复性。
戈夫说：“提高生产率并不是以牺牲质量为代价的。”。“相反，由于新工艺气体混合物能够有效降低70%的孔隙率（根据显微断层扫描分析），压缩性能仍然与仅使用氩气加工的零件相当。”
除了他们当前的合作关注Ti64晶格结构,据报道,公司计划在未来继续合作优化大气印刷条件的材料,如镍、潜力巨大的制造3 d印刷外科下一代支架等产品。
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特色的图像显示在打印室中使用林德的新型氩氦混合气体形成飞溅。图片来自林德集团。
