В НИТУ МИСИС создали пористый материал для ортопедических имплантатов из сверхупругого сплава титана, циркония и ниобия (Ti-Zr-Nb). Также разработали технологию его 3D-печати. По механическому поведению такие конструкции ближе к кости, чем привычные металлические имплантаты. Материал рассчитан на ортопедию, травматологию и хирургию позвоночника.
Образцы изготовили вместе с компанией «Конмет» методом лазерного сплавления: порошок металла слой за слоем плавится лазером. Исследователи сравнили три типа внутренней решётки: ромбододекаэдрическую, гироидную и построенную по диаграмме Вороного (ячейки неправильной формы, как в пене). Толщина перемычек составляла от 200 до 400 микрометров. По словам заведующего лабораторией Вадима Шереметьева, главной задачей было подобрать режим печати. Он должен сдерживать дефекты и сохранять точную геометрию таких тонких элементов.
Результат: конструкции из Ti-Zr-Nb оказались примерно вдвое менее жёсткими, чем образцы из широко применяемого медицинского сплава Ti-6Al-4V. Усталостная прочность (стойкость к многократному сжатию) у них сопоставима с традиционным материалом. Лучшее сочетание прочности, пористости и выносливости показала гироидная решётка, образованная плавно изогнутыми поверхностями.
«Мы стремились не к максимальной прочности, а к такому сочетанию свойств, при котором имплантат работает вместе с костью как одно целое»
Пока это лабораторный этап: образцы прошли механические испытания. Результаты опубликованы в Journal of Materials Research and Technology. На технологию получения материала одобрена заявка на патент. Работу поддержал Российский научный фонд.
