Kobaltový chrom F75 v prášku

Kobalt-chromové slitiny, známé také jako kobalt-chromové slitiny, jsou specializovanou třídou biokompatibilních materiálů, které se hojně používají v ortopedických implantátech, jako jsou kyčelní a kolenní náhrady. Nabízejí optimální rovnováhu mechanických vlastností, jako je vysoká pevnost a trvanlivost, spolu s biokompatibilitou a odolností proti korozi při implantaci do lidského těla.

Přehled kobalt-chromového prášku F75

Prášek kobalt-chrom F75 se vztahuje konkrétně na prášek ze slitiny kobaltu a chromu, který splňuje normy ASTM F75 pro složení a distribuci velikosti částic. Jedná se o univerzální prášek ze slitiny na bázi kobaltu, který se používá v různých procesech 3D tisku kovů k vytváření ortopedických implantátů a zubních výplní pro konečné použití.

Některé klíčové údaje o kobaltovém chromu F75 zahrnují:

Složení

• Převážně kobalt a chrom spolu s molybdenem a menším množstvím dalších legujících prvků.
• Splňuje limity chemického složení podle normy ASTM F75.
• Rozdělení velikosti částic prášku obvykle 20-63 mikronů

Vlastnosti

• Biokompatibilní a odolné proti korozi pro použití v těle
• Vysoká pevnost a tvrdost pro nosné implantáty
• tvárné, které umožňují určitou deformaci pod napětím před zlomením
• Trvanlivé s vynikající odolností proti opotřebení
• Denzní, neporézní struktury v konečných tištěných dílech

Výrobní proces

• Upřednostňovaná metoda výroby prášku rozprašováním plynu
• Výsledkem jsou hladké téměř kulovité částice prášku, které jsou výhodné pro tok a tisk.

Aplikace

• 3D tisk ortopedických implantátů, jako jsou kyčelní a kolenní klouby.
• 3D tisk zubních náhrad, jako jsou korunky, můstky a částečné zubní náhrady.

Normy

• ASTM F75 - Standardní specifikace pro odlitky ze slitiny kobaltu, chromu a molybdenu a slitiny pro chirurgické implantáty
• ISO 5832-4 - Chirurgické implantáty - Kovové materiály - Část 4: Slitina kobaltu, chromu a molybdenu

Shrneme-li to, kobalt-chrom F75 je univerzální biokompatibilní prášková slitina navržená speciálně pro splnění norem pro materiály chirurgických implantátů a optimalizovaná pro aditivní výrobu ortopedických a dentálních pomůcek pro konečné použití.

Složení kobalt-chromového prášku F75

Označení F75 pro kobalt-chromové prášky odkazuje na požadavky na složení a limity pro slitinu podle normy ASTM F75. Nominální složení je uvedeno níže:

Obsahuje tedy především kobalt a chrom a významný obsah molybdenu. Pečlivá kontrola složení v těchto mezích dodává slitině v konečném stavu požadované vlastnosti.

Vysoký obsah chromu přispívá k vynikající odolnosti proti korozi a oxidaci. Kobalt slouží jako primární materiál matrice, který zajišťuje pevnost a biokompatibilitu. Molybden významně zvyšuje odolnost proti opotřebení při použití implantátů s velkou zátěží. Začlenění určitého množství dalších prvků, jako je mangan a dusík, rovněž slouží k doladění mikrostruktury a výkonnosti.

Vlastnosti a charakteristiky

Prášek kobalt-chrom F75 umožňuje aditivní výrobu výjimečně pevných, otěruvzdorných a biokompatibilních součástí díky inherentním metalurgickým vlastnostem složení slitiny:

Díky vysoké tvrdosti a dobré tažnosti je kobaltový chrom extrémně odolný proti poškrábání a opotřebení, což minimalizuje tvorbu mikroskopických částic opotřebení v průběhu let používání. Neporézní struktury zajišťují kovovou celistvost bez defektů a zároveň umožňují určitou pružnost při pracovním zatížení. V kombinaci s biokompatibilitou a vysokou odolností proti korozi se z práškového kobaltového chromu F75 vyrábějí implantáty a zařízení vhodné pro trvalé umístění v těle.

Aplikace a použití

Jedinečná kombinace mechanických, fyzikálních a biokompatibilních vlastností přizpůsobených náročným podmínkám v těle prosadila kobalt-chrom F75 jako materiál pro aditivní výrobu kovů v ortopedii a stomatologii:

Ortopedické implantáty

• Náhrady kyčelního kloubu - femorální dříky, acetabulární kalíšky, vložky
• Náhrady kolenního kloubu - femorální komponenty, tibiální zásobníky
• Fixace páteře - pediklové šrouby, tyče
• Zlomeninové destičky, šrouby
• Specifické implantáty pro pacienty

Zubní náhrady

• Korunky a můstky
• Implantátové abutmenty
• Snímatelné kostry částečných zubních náhrad
• Modelový casting

Kobaltový chrom F75 umožňuje přímou výrobu složitých, na míru šitých implantátů, jejichž výroba běžnými výrobními metodami je jinak náročná nebo nemožná. 3D tisk eliminuje nutnost obrábění kobaltového chromu, které je vzhledem k jeho tvrdosti velmi obtížné. Umožňuje také vytvářet mřížkové struktury na míru, které modulují pružnost a růst kosti v ortopedických pomůckách.

Vysoká biokompatibilita a odolnost proti korozi minimalizuje riziko dlouhodobé alergické reakce, zatímco vysoká pevnost a tuhost zajišťují nosnost téměř odpovídající přírodní kosti. Díky 3D tisku umožňuje kobaltový chrom F75 rychlejší zotavení a lepší pohyblivost pacientů.

Specifikace

Kobalt-chromové ortopedické implantáty a zubní pomůcky musí splňovat přísné regulační požadavky na bezpečnost a účinnost. Proto musí kobalt-chromový prášek F75 a tištěné díly splňovat specifikace zahrnující chemické složení, mikrostrukturu, mechanické vlastnosti, rozměrovou přesnost, limity pórovitosti, povrchovou úpravu, čistotu, sterilizační kompatibilitu a další.

Mezi klíčové normy patří:

Tyto normy stanovují přísné horní a dolní limity pro stopové kovové prvky a nečistoty, aby se minimalizovala nepříznivá biologická odezva. Stanovují také minimální požadavky na vlastnosti, jako je lomová houževnatost, pevnost v tahu, hodnoty tvrdosti, velikost zrn, úroveň pórovitosti, kvalita povrchové úpravy, kritéria rychlosti koroze a stupně rozměrové přesnosti, aby byla zajištěna klinická bezpečnost a účinnost zařízení.

Výchozí prášky i finální tištěné díly musí před podáním žádosti a uvedením na trh projít certifikačním testováním podle těchto specifikací prostřednictvím přísných protokolů zajištění kvality.

Dostupné třídy a označení

V rámci zastřešujících chemických limitů ASTM F75 jsou kobalt-chromové prášky k dispozici v různých standardních třídách optimalizovaných pro různé procesy 3D tisku:

Rozdílné rozložení velikostí, tvarů, pórovitosti a drobné chemické úpravy činí každou třídu jedinečně kompatibilní s oblíbenými metodami 3D tisku používanými k výrobě ortopedických a dentálních zařízení.

V praxi většina hlavních dodavatelů kovových 3D tiskáren nabízí vlastní varianty kobalt-chromového prášku, které odpovídají chemickému složení F75, ale s přesnou optimalizací částic přizpůsobenou požadavkům jejich stroje.

Klíčoví dodavatelé

Vzhledem k tomu, že se jedná o specializovaný materiál pro regulované aplikace ve zdravotnictví, vyrábí kobalt-chromový prášek F75 pouze několik renomovaných dodavatelů s rozsáhlými zkušenostmi v oblasti lékařských slitin a prášků.