A causa de les seves excel·lents propietats físiques i resistència a la infecció, els aliatges de titani són una opció principal per a la fabricació de dispositius ortopèdics com els implants de genoll/maluc. Recentment, un equip d'investigació de l'Agència de Ciència, Tecnologia i Recerca de Singapur va trobar que els implants personalitzats amb millors capacitats d'absorció d'estrès es poden imprimir en 3D amb pols de titani i tàntal amb propietats interessants. Fins ara, els investigadors han utilitzat principalment la tecnologia de fusió per làser selectiva (SLM) i pols a base de titani i alumini per imprimir prototips biològics en 3D. La tecnologia SLM normalment utilitza làsers d'alta potència per construir objectes 3D capa per capa basats en models de disseny informàtic. Però com que l'alumini té efectes adversos a llarg termini sobre els nervis humans, els científics esperen trobar altres materials per substituir-lo.
Amb aquesta finalitat, Florencia Edith Wiria de l'Institut de Tecnologia de Manufactura de Singapur (SIMTech), filial d'A*STAR, i Wai Yee Yeong del Centre d'Impressió 3D de Singapur de la Universitat Tecnològica de Nanyang han llançat un projecte de recerca col·laboratiu per desenvolupar un metall innovador. combinar utilitzant la tecnologia SLM per a la impressió 3D. Imprimiu millors productes biomèdics de titani.
Teòricament, no hi ha absolutament cap problema amb els aliatges composts per titani i elements de tàntal, perquè ambdós metalls són biocompatibles i les seves propietats mecàniques es deuen al titani pur. Però el punt de fusió del metall de tàntal és molt alt (més de 3000 graus centígrads), cosa que significa que bàsicament no és viable econòmicament convertir el metall de titani en pols metàl·lic esfèric que es pugui utilitzar en la tecnologia SLM. La pols de tàntal comú al mercat sol ser partícules rugoses de forma llarga formades per atomització de gas.
Per superar aquest problema, l'equip d'investigació va barrejar aquesta pols metàl·lica de tàntal aspre amb una altra pols de metall de titani microesfèric disponible comercialment. Després de barrejar els dos materials durant mig dia, van observar que la barreja es podia distribuir de manera més uniforme, facilitant l'ús amb la tecnologia SLM. Els experiments microscòpics van revelar que la forma esfèrica del metall de titani es va mantenir després de la barreja, cosa que va ser clau per a l'ús exitós de la barreja en la impressió 3D.
"La pols de titani actua com a mitjà de rodament aquí", explica Wiria. "Empenta la pols de tàntal i fa possible el processament SLM". En aplicar un patró d'escaneig làser semblant a un tauler d'escacs, el metall es fon alternativament cap amunt i cap avall o d'un costat a l'altre. Passant a l'altre costat per reduir l'estrès tèrmic, els investigadors van utilitzar amb èxit la tecnologia SLM per crear formes 3D de l'aliatge de titani-tàntali. De manera inesperada, les tècniques de raigs X i altres tècniques d'imatge van revelar que l'addició de metall de tàntal, juntament amb una solidificació ràpida, promou i estabilitza la formació de grans de titani en capes d'alta resistència.
Els investigadors esperen que aquest aliatge titani-tàntali pugui alleujar l'efecte de "protecció de l'estrès". L'efecte anomenat "protecció contra l'estrès" significa que la duresa de l'implant és massa alta i els ossos adjacents no reben prou estimulació mecànica, donant lloc a la pèrdua òssia. Fenomen solt. "Aquests aliatges estan dissenyats específicament per a aplicacions ortopèdiques i fins i tot poden mostrar algunes capacitats de memòria de forma després de la deformació.
