Cedera Ginjal Akut di antara orang Afrika-Amerika dengan Ciri dan Penyakit Sel Sabit

Peneliti mencetak bagian biomedis 3D dengan kecepatan supersonik


Newswise – ITHACA, NY – Lupakan lem, sekrup, pemanas, atau metode pengikatan tradisional lainnya. Kolaborasi yang dipimpin Universitas Cornell telah mengembangkan teknik pencetakan 3D yang menciptakan bahan logam seluler dengan menghancurkan partikel bubuk pada kecepatan supersonik.

Bentuk teknologi ini, yang dikenal sebagai “semprotan dingin”, menghasilkan struktur berpori yang kuat secara mekanis yang 40% lebih kuat daripada bahan serupa yang dibuat dengan proses manufaktur konvensional. Ukuran dan porositas struktur yang kecil membuatnya sangat cocok untuk membangun komponen biomedis, seperti sambungan pengganti.

Makalah tim, “Manufaktur Aditif Solid-State dari Porous Ti-6Al-4V oleh Supersonic Impact,” diterbitkan 9 November di Applied Materials Today.

Penulis utama makalah ini adalah Atieh Moridi, asisten profesor di Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering.

“Kami fokus pada pembuatan struktur seluler, yang memiliki banyak aplikasi dalam manajemen termal, penyerapan energi, dan biomedis,” kata Moridi. “Alih-alih hanya menggunakan panas sebagai masukan atau tenaga penggerak untuk pengikatan, kami sekarang menggunakan deformasi plastik untuk mengikat partikel bubuk ini bersama-sama.”

Kelompok penelitian Moridi mengkhususkan diri dalam pembuatan bahan logam berkinerja tinggi melalui proses manufaktur aditif. Daripada mengukir bentuk geometris dari sekumpulan besar material, manufaktur aditif membangun produk lapis demi lapis, pendekatan dari bawah ke atas yang memberikan fleksibilitas yang lebih besar kepada produsen dalam apa yang mereka buat.

Namun, pembuatan aditif bukannya tanpa tantangan tersendiri. Yang terpenting di antaranya: Bahan logam perlu dipanaskan pada suhu tinggi yang melebihi titik lelehnya, yang dapat menyebabkan penumpukan tegangan sisa, distorsi, dan transformasi fase yang tidak diinginkan.

Untuk menghilangkan masalah ini, Moridi dan kolaborator mengembangkan metode yang menggunakan nosel gas terkompresi untuk menembakkan partikel paduan titanium pada substrat.

“Ini seperti melukis, tapi banyak hal yang membangun lebih banyak dalam 3D,” kata Moridi.

Partikel-partikel itu berdiameter antara 45 dan 106 mikron (satu mikron adalah sepersejuta meter) dan bergerak dengan kecepatan sekitar 600 meter per detik, lebih cepat dari kecepatan suara. Untuk menempatkannya dalam perspektif, proses aditif utama lainnya, deposisi energi langsung, mengirimkan bubuk melalui nosel dengan kecepatan 10 meter per detik, membuat metode Moridi enam puluh kali lebih cepat.

Partikel-partikelnya tidak hanya dilemparkan secepat mungkin. Para peneliti harus hati-hati mengkalibrasi kecepatan ideal paduan titanium. Biasanya dalam pencetakan semprotan dingin, sebuah partikel akan berakselerasi di sweet spot antara kecepatan kritisnya – kecepatan di mana ia dapat membentuk padatan padat – dan kecepatan erosi, ketika ia hancur terlalu banyak untuk terikat pada apa pun.

Sebaliknya, tim Moridi menggunakan dinamika fluida komputasi untuk menentukan kecepatan tepat di bawah kecepatan kritis partikel paduan titanium. Saat diluncurkan pada kecepatan yang sedikit lebih lambat ini, partikel-partikel tersebut menciptakan struktur yang lebih berpori, yang ideal untuk aplikasi biomedis, seperti sendi buatan untuk lutut atau pinggul, dan implan tengkorak / wajah.

“Jika kita membuat implan dengan struktur berpori semacam ini, dan kita memasukkannya ke dalam tubuh, tulang dapat tumbuh di dalam pori-pori ini dan membuat fiksasi biologis,” kata Moridi. “Ini membantu mengurangi kemungkinan pelonggaran implan. Dan ini masalah besar. Ada banyak operasi revisi yang harus dilakukan pasien untuk melepas implan hanya karena implan kendor dan menyebabkan banyak rasa sakit. ”

Meskipun proses ini secara teknis disebut semprotan dingin, ini memang melibatkan beberapa perlakuan panas. Setelah partikel bertabrakan dan terikat bersama, para peneliti memanaskan logam sehingga komponen akan berdifusi satu sama lain dan mengendap seperti bahan homogen.

“Kami hanya fokus pada paduan titanium dan aplikasi biomedis, tetapi penerapan proses ini bisa melampaui itu,” kata Moridi. “Pada dasarnya, bahan logam apa pun yang tahan terhadap deformasi plastik bisa mendapatkan keuntungan dari proses ini. Dan ini membuka banyak peluang untuk aplikasi industri skala besar, seperti konstruksi, transportasi, dan energi. ”

Rekan penulis termasuk mahasiswa doktoral Akane Wakai dan peneliti dari MIT, Universitas Politeknik Milan, Institut Politeknik Worcester, Universitas Brunel London dan Universitas Helmut Schmidt.

Penelitian ini didukung, sebagian, oleh dana benih global MIT-Italia dan Polimi International Fellowship.


Diposting Oleh : http://54.248.59.145/

About the author