Создание индивидуальной пластины артродеза плечевого сустава с помощью аддитивных технологий – кейс 3DVision

Общая информация

Ортоинвест – разработчик и производитель имплантатов для спинальной хирургии, нейрохирургии, остеосинтеза, а также специализированного силового оборудования и медицинского инструмента для травматологии и ортопедии. Компания является надежным партнером и поставщиком медицинских изделий в крупнейшие учреждения здравоохранения Российской Федерации. 

3D-печать предлагает значительные преимущества в остеосинтезе – хирургическом методе фиксации костных фрагментов. Аддитивное производство позволяет создавать индивидуальные пластины, винты и другие фиксаторы, которые идеально соответствуют анатомическим особенностям каждого пациента. Благодаря этому обеспечивается надежная фиксация и ускоряется процесс заживления. 

Компания Ортоинвест обратилась к нам с запросом на изготовление пластины для артродеза плечевого сустава в рамках разработки системы внутренней ортопедической фиксации для опорно-двигательного аппарата человека. Такое медицинское изделие (протез) применяется для резекции головки плечевой кости при нарушении работы связочного аппарата плеча. Описанный вариант лечения может быть предложен хирургом пациенту в зависимости от заболевания и степени повреждения плечевого сустава в дополнение к традиционному плечевому эндопротезированию.

Процесс изготовления

При производстве пластины для артродеза плечевого сустава компания столкнулась с некоторыми трудностями при использовании стандартных методов. В результате было принято решение перейти на изготовление детали с помощью технологии плавления металлических порошков на 3D-принтере EPlus3d EP-M260. Материалом выбран титановый сплав ВТ6, сертифицированный для использования в медицинских целях. Печать заняла около 12 часов, длина изделия составила 25 см с высотой слоя 30 мкм.

По завершении печати изделие подвергалось термической обработке примерно при 700 градусах Цельсия в течение двух часов для снятия остаточных напряжений. После чего произведено удаление поддерживающих структур ручным инструментом, а затем –  пескоструйная обработка. 

В изделии присутствуют конические резьбы, они были удалены из 3D-модели для более точной нарезки традиционными методами механообработки. Во время плавления может произойти усадка и деформация из-за теплового расширения и сжатия. Это может повлиять на форму и размер резьбы, а также сделать ее неровной или неравномерной. 

В данной ситуации наиболее надежным и точным способом создания резьбы на металлических деталях будет проектирование отверстий с определенным диаметром. Затем резьба может быть нарезана либо с помощью ЧПУ-станка, либо вручную. Это гарантирует, что она будет иметь гладкую поверхность и точные размеры, соответствующие стандартным спецификациям.

Технология плавления металлических порошков MPBF (SLM) применяется в медицине для создания индивидуальных протезов и биопротезов утраченных конечностей. Такой подход позволяет упростить и удешевить процесс протезирования. 

Преимущества использования технологии печати MPBF 

• Высокая точность и качество изделий благодаря плавлению порошка лазером или лучом;

• Возможность создания сложных геометрических форм и деталей с высокой степенью детализации;

• Использование биосовместимых материалов, таких как титановый сплав, кобальтовый сплав и нержавеющая сталь;

• Индивидуальный подход к созданию медицинских изделий и полный контроль над формами, материалами и конкретными конструкциями на основе данных о пациенте;

• Меньшее количество отходов и эффективное использование материалов по сравнению с традиционными методами металлообработки;

• Высокая скорость обработки и высокая производительность;

Печать была выполнена на промышленном MPBF 3D-принтере Eplus3D EP-M260. Такая установка идеально подходит для создания средних по размеру деталей и мелкосерийного производства. Принтер работает с различными металлами, включая титан, нержавеющую и мартенситно-стареющую стали, а также сплавы хрома, кобальта, алюминия и меди.

Особенности 3D-принтера EP-M260 в рамках изготовления пластины для артродеза

• Отсутствие пористости: Плотность материала в готовом изделии достигает 99,9%, благодаря чему детали отличаются максимальной прочностью и надежностью;

• Возможность изготавливать необходимые прототипы или конечные детали как средними, так и мелкими сериями, вплоть до партии размером в одну штуку;

• Наличие усовершенствованной системы фильтрации и герметичной камеры построения, что предотвращает утечку инертного газа во время печати. 

• Сдвоенная лазерная система и оптимизированная стратегия перекрытия сокращают время нанесения каждого слоя, повышая производительность системы почти в 2,5 раза по сравнению с принтерами традиционной конструкции. И, соответственно, традиционного производства. 

• Интеллектуальное программное обеспечение минимизирует участие человека в рабочем процессе, требуя только начальных настроек для печати. Также поддерживается мониторинг состояния технологической среды и процесса создания изделия в режиме реального времени. 

• Область построения: 260 x 260 x 390 мм

• Размер лазерного пятна: от 70 мкм до 100 мкм

Заключение

Пластина для артродеза предназначена для использования в медицине при проведении хирургических вмешательств на плечевом суставе. Это накладывает особые требования к точности всех параметров и размеров изделия, что делает технологию 3D-печати особенно актуальной для решения данной задачи.

Производство подобных изделий с использованием традиционных методов представляет собой сложную задачу, поскольку оно связано с дополнительными затратами времени и ресурсов на проектирование и создание специализированной оснастки. Вместе с тем трудности возникают и с такой сложной геометрией. Помимо механической обработки, часто требуется применение гибочных операций, однако эта технология не отличается высокой точностью и не гарантирует необходимую степень повторяемости результатов.

Применение технологии 3D-печати позволило нам создать полностью функциональный прототип изделия за короткий срок. Кроме того, это значительно сократило затраты на разработку прототипа протеза. Если перед вами стоит задача изготовления протезов или других медицинских изделий, наша команда готова предоставить профессиональные услуги. 

В настоящее время аддитивные технологии активно внедряются в сферу медицины. С каждым годом появляется все больше биосовместимых материалов и открываются новые горизонты для разработки имплантов и протезов. Мы также отслеживаем тенденции развития инноваций в медицине, чтобы помогать нашим партнерам в данной отрасли использовать наилучшие методы лечения пациентов.

Реклама. OOO "3Д Вижн". ИНН: 7802253640