Proszki metali HIP

HIP lub prasowanie izostatyczne na gorąco wykorzystuje ciepło i ciśnienie do konsolidacji biokompatybilnych proszków metali w złożone kształty odpowiednie dla implantów stawu biodrowego wymagających równowagi między wytrzymałością, długowiecznością i zdolnością do integracji kości. Niniejszy przewodnik obejmuje kluczowe rodzaje stopów, metody produkcji, właściwości, zastosowania, specyfikacje i porównania proszków metali HIP do implantów stawu biodrowego.

Przegląd Proszki metali HIP dla ortopedii

Prasowanie izostatyczne na gorąco zapewnia konsolidację prekursorowych proszków metalowych w kształcie zbliżonym do siatki, zachowując jednocześnie konfigurowalne właściwości materiału niezbędne w komponentach implantów zastępujących stawy, które muszą wspierać ludzkie siły biomechaniczne.

Standardowe stopy wtłaczane w panewki stawu biodrowego, trzony/głowy kości udowej i panewki panewki stawu biodrowego techniką HIP obejmują:

• Stopy kobaltowo-chromowe - wysoka wytrzymałość i metaliczna biokompatybilność
• Stopy tytanu, takie jak Ti6Al4V ELI - niższy moduł niż w przypadku stali pasującej do kości
• Proszki ze stali nierdzewnej - najwyższa ciągliwość i odporność na pękanie
• Stopy tantalu - zwiększony wzrost kości dzięki porowatym konstrukcjom

Te proszki stopowe są zagęszczane do złożonych kształtów przy użyciu kombinacji podwyższonej temperatury (do 2000°C) i ciśnienia izostatycznego (od 100 do 300 MPa) w specjalnie zaprojektowanych zbiornikach HIP w celu wytworzenia precyzyjnego sprzętu medycznego.

Rodzaje kompozycji proszkowych stopów metali HIP

Tabela 1: Wspólne standardowe składy i atrybuty materiałów

Ścisła kontrola podczas produkcji proszku i prasowania na gorąco zapewnia wysoką czystość, niezbędną do długotrwałego działania implantu bez przyspieszonego zużycia lub korozji.

Metody produkcji dla Proszki metali HIP

Tabela 2: Kluczowe techniki wytwarzania proszków do produkcji surowców

Podczas gdy stopy wstępne rozpylane gazowo oferują umiarkowane tempo produkcji i kontrolę nad zanieczyszczeniami, takimi jak tlen, nowsze metody rozpylania plazmowego i formowania wtryskowego metali z użyciem spoiw pozwalają na uzyskanie mniejszych rozkładów wielkości dla drobniejszych geometrii potrzebnych w sprzęcie medycznym.

Charakterystyka i właściwości

Tabela 3: Typowe właściwości techniczne proszków metalowych do implantów ortopedycznych HIP

Oprócz czystości chemicznej, czynnikami decydującymi o wydajności są: optymalne upakowanie cząstek podczas procesów HIP, unikanie wewnętrznej porowatości w gotowym sprzęcie, drobna jednorodność mikrostrukturalna wspomagająca wykończenie powierzchni.

Zastosowania Proszki metali HIP w ortopedii

Tabela 4: Główne zastosowania urządzeń do implantacji

HIPping umożliwia wytwarzanie monolitycznych jednoczęściowych implantów, co nie jest możliwe w przypadku kucia, odlewania lub obróbki skrawaniem - poprawiając niezawodność i integrację kostną.

Dostosowane kombinacje wytrzymałości, plastyczności, odporności na korozję, biokompatybilności i właściwości obrazowania sprawiają, że prasowanie izostatyczne na gorąco jest techniką z wyboru do produkcji złożonych urządzeń zastępujących stawy.

Normy ISO dla proszków stopów ortopedycznych HIP

Tabela 5: Kluczowe globalne standardy przestrzegane przez ortopedyczne specyfikacje proszku metalowego HIP:

Określają one docelowe zakresy chemiczne, dopuszczalne zanieczyszczenia, limity porowatości, zalecane trasy produkcji proszku, potrzeby w zakresie identyfikowalności surowców, a także wzorce wydajności po HIP i progi reaktywności biologicznej zapewniające bezpieczeństwo pacjenta i skuteczność urządzenia przez długi czas życia implantu.

Krajobraz dostawcy

Tabela 6: Główni światowi dostawcy i zakresy cen proszków:

Wraz ze wzrostem popytu na protezy stawu biodrowego w związku ze starzeniem się społeczeństwa, spodziewane jest uruchomienie dodatkowych mocy produkcyjnych w zakresie atomizacji plazmowej, co obniży koszty proszku. Obecnie ceny kilograma w dolarach zależą od wielkości zamówienia i dokładnego składu.

Porównanie zalet i wad z alternatywami

Tabela 7: Stopy implantów HIP w porównaniu z innymi materiałami, takimi jak polimery i ceramika

W przypadku osób starszych o niższym poziomie aktywności, zalety długoterminowej żywotności konstrukcji metalowych i wrastania kości oferowane przez stopy biodrowe przewyższają potencjalne wady w porównaniu z innymi materiałami, które wciąż ewoluują pod kątem niezawodności przez dziesięciolecia.

FAQ

P: Jak często stosowane są implanty biodrowe HIP na bazie proszku metalu w porównaniu z innymi materiałami?

Stopy metaliczne nadal stanowią prawie 70% całkowitej endoprotezoplastyki stawu biodrowego u pacjentów w wieku powyżej 60 lat, biorąc pod uwagę historię kliniczną, chociaż wykorzystanie alternatyw polimerowych i ceramicznych rośnie u młodszych, bardziej aktywnych odbiorców.

P: Jakie etapy wykańczania po HIP przygotowują proszki do integracji z urządzeniami medycznymi?

Typowe etapy po HIP obejmują - usuwanie podpór poprzez obróbkę mechaniczną / polerowanie, pasywację i techniki sterylizacji, takie jak tlenek etylenu lub promieniowanie gamma wymagane do sterylnej integracji chirurgicznej z anatomią pacjenta.

poznaj więcej procesów druku 3D