Nowy patent francuskiej firmy Z3DLab specjalizującej się z druku 3D w technologii SLM (Selective Laser Melting), w głównej mierze wspomoże branże dentystyczną i kosmiczną. Ma to być najtwardszy materiał do druku 3D z metalu na świecie.
Nowy proszek otrzymał nazwę ZTi, od dwóch pierwiastków, które tworzą ten kompozyt: cyrkonu (zirconium) oraz tytanu. Oba są biozgodne (mogą być stosowane w formie implantów w ciele człowieka), a dzięki ich połączeniu w jednym materiale dostajemy twardość cyrkonu i ciągliwość tytanu.
Jest to pierwszy na świecie kompozyt tytanu i ceramiki z przeznaczeniem dla druku 3D. Producenci twierdzą, że jest to obecnie najtwardszy materiał do druku 3D w technologii SLM. Został zaprezentowany podczas targów 3D Medical Expo w Maastricht pod koniec stycznia tego roku. Dość dogłębnie przedyskutowano tam strukturę i właściwości kompozytu. Oprócz podstawowej wersji zaprezentowano również wariacje proszku, przeznaczone stricte na potrzeby rynku dentystycznego i kosmicznego.
Analiza sytuacji technologii addytywnych wskazuje na największe zapotrzebowanie na rozwój specjalistycznych materiałów do druku 3D w najbliższych latach. Ponadto MarketsandMarkets już pod koniec minionego roku wskazywał na największy udział proszków na rynku materiałów do druku 3D. Nic więc dziwnego, że trwają poszukiwania materiałów do druku 3D o wyjątkowych właściwościach. Połączenie cyrkonu i tytanu może okazać się niezwykle pożądane, szczególnie dla branży medycznej.
Myśląc o zastosowaniu druku 3D w przypadku zapotrzebowania na modele kości czy implantów, zazwyczaj sięga się do tytanu. Jest to biozgodny metal, prawie dorównujący stali pod względem wytrzymałości, a zarazem będąc od niej lżejszym nawet o 45 proc. W czystej postaci jest wyjątkowo ciągliwy (porównywalnie do naturalnej ludzkiej kości). Tytan pali się w temperaturze 1668 stopni C, co czyni go wysoce ogniotrwałym materiałem. Jednocześnie jest jednak podatny na ścieranie, a także może powodować alergie.
Cyrkon w swych właściwościach fizycznych jest całkiem podobny do tytanu: jest również biozgodny, charakteryzuje się podobną elastycznością co naturalna ludzka kość, jest też odporny na wysokie temperatury powyżej 1000 stopni C. W przeciwieństwie do tytanu jest jednak odporny na ścieranie, a także wytrzymalszy od niego o blisko 50 proc., pozostając podobnie lekki. Brakuje mu ciągliwości tytanu, a jego obróbka mechaniczna jest dużo bardziej wymagająca.
Proszek ZTi został zaprojektowanyaby rozwiązać problemy towarzyszące obu materiałom, właśnie poprzez połączenie cyrkonu i tytanu. ZTi jest obecnie najtwardszym materiałem na świecie dla technologii addytywnych wykorzystujących topienie laserem. Dzięki temu otwiera się na zupełnie nowe niezbadane perspektywy o zasięgu globalnym.
Z3DLab
Największą zaletą ZTi dla rynku medycznego jest możliwość jego bezpiecznego wykorzystywania do wytwarzania implantów kości, dentystycznych, protez, śrub, płytek, itd. bez zagrożenia wywołania reakcji alergicznych. Mimo, iż Z3DLab do testów swojego nowego kompozytowego proszku wykorzystało niemiecką technologię SLM, przekonuje, że materiał spełni swoją rolę także w pozostałych technologiach spiekania metalicznych proszków laserem.
Drugim największym zainteresowanym będzie przemysł kosmiczny, przez wzgląd na wyjątkową wytrzymałość i odporność temperaturową kompozytu (1000 stopni C). W tym wypadku zastosowanie znajduje wspomniana wcześniej wariacja ZTi, bogata w aluminium i wanad. Oba pierwiastki są silnymi alergenami, dlatego wykluczono je z kompozytu o przeznaczeniu na rynek medyczny.
Z3DLab wierzy, że ich kompozyt tytanu i ceramiki cyrkonowej znajdzie swoje zastosowanie także w przemyśle i na rynku automotive. Prawda jest taka, że skorzysta z niego każdy kto będzie potrzebował większych parametrów wytrzymałościowych niż do tej pory, jednak konkretnie skorzystają z niego branże dentystyczna i kosmiczna.
Źródło: www.3ders.org, www.frialit.pl, www.z3dlab.com