使用新的冷喷涂3D打印工艺创建的生物医学部件

由康奈尔大学（Cornell）科学家领导的研究人员开发了一种新的3D打印技术，该技术使用独特的工艺以超音速将粉末颗粒粉碎在一起，从而制造出多孔金属材料。该技术被称为“冷喷涂”，其机械强度和多孔结构比传统制造工艺制造的类似材料强40％。结构的小尺寸和孔隙率使其非常适合构建生物医学组件，例如置换关节。

该研究论文的主要作者是Atieh Moridi。他说，该团队关注的细胞结构在热管理，能量吸收和生物医学中具有应用。这项新技术不是利用热量作为粘合背后的驱动力，而是利用塑性变形将粉末颗粒粘合在一起。这里使用的增材制造技术不是用大量材料雕刻出形状，而是逐层构建产品。

增材制造的一个缺点是，通常金属材料必须在高温下加热以超过其熔点，这会导致残余应力累积，变形和不希望的相变。研究人员开发了他们的新方法来消除这些问题，方法是使用压缩气体喷嘴将钛合金颗粒发射到基板上。

该过程中使用的粒子直径在45到106微米之间，每秒移动约600米。该团队指出，他们并没有简单地尽可能快地投掷金属颗粒。他们必须仔细校准钛合金的理想速度。研究小组确定了刚好低于合金颗粒临界速度的速度。

以这种速率发射的颗粒产生了更多孔的结构，非常适合生物医学应用，例如人工关节和颅骨或面部植入物。研究小组说，这些多孔结构允许骨骼在毛孔内生长，从而形成生物固定。这减少了植入物松动并引起疼痛的可能性。