Автоматичне зварювання, 2021, №11



2021 №11 (03)

DOI of Article 10.37434/as2021.11.04

2021 №11 (05)

---

Журнал «Автоматичне зварювання», № 11, 2021, с. 21-27

Застосування SLM-технології для виготовлення дентальних імплантів зі сплаву Ti–6Al–4V

C.В. Аджамський¹, Г.А. Кононенко², Р.В. Подольський²

¹LLC «Additive Laser Technology of Ukraine». 49000, м. Дніпро, вул. Рибинська, 144. E-mail: info@alt-print.com
²Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України. 49107, м. Дніпро, пл. Академіка Стародубова, 1. E-mail: office.isi@nas.gov.ua

На сьогоднішній день SLM-технологія знайшла застосування в різних галузях, в тому числі й в стоматологічній. Виготовлення дентальних імплантів за SLM має значні переваги. Метою роботи була розробка та виготовлення обладнання, відпрацювання режимів друку за технологією SLM та електрохімполірування дентальних імплантів з Ti–6Al–4V. В роботі використовували титановий сплав Ti–6Al–4V хімічного складу, мас. %: 6,21 Al; 4,03 V; 0,04 Fe; 0,1 C; 0,7 O; 0,02 N; Ti – база. Вихідний матеріал був досліджений за допомогою растрового електронного мікроскопа РЕМ-106, мікроструктура – CarlZeiss AxioVert 200M mat. Контроль ваги – аналітичні ваги АДВ-2000. Електрохімполірування виконували у розчині плавікової кислоти (HF), азотної кислоти (HNO3) з гліцерином (C3H8O3). Розроблено та виготовлено надкомпактний 3D-принтер Alfa-150D з розміром робочого поля 150×150×180 мм. Принтер оснащений високоточним ітербієвим лазером з повітряним охолодженням з потужністю 200 Вт. Точність позиціювання лазерного променю – 0,15 мкм. Товщина робочого шару – 20…100 мкм. Виготовлені зразки імплантів з Ti–6Al–4V за дослідними технологічними режимами: постійна потужність лазера – 195 Вт, швидкість сканування променю лазера – 1000…1200 мм/с з кроком 50 мм/с, відстань між проходами променю – 0,09…0,12 мм з кроком 0,01 мм при постійній швидкості сканування. Встановлені режими – потужність лазера 195 Вт, швидкість сканування 1000 мм/с та відстань між треками 0,12 мм забезпечують щільність металу зразків більше 99,99 %. На імплантах, виготовлених за рекомендованими режимами, дослідили вплив сили струму (0,5…2,5 А), напруги (12…20 В) та тривалості (3…6 хв) на втрату маси при електрохімічному поліруванні. З застосуванням візуального аналізу встановлено раціональні режими постобробки. Встановлено раціональні режими (сила струму 2 А, напруга 17 В) електрохімічного полірування дентальних імплантів для зниження шорсткості та при забезпеченні точності геометрії в області різьби. Встановлено залежність втрати ваги дентальних імплантів при електрохімічному поліруванні залежно від тривалості обробки. Бібліогр. 18, табл. 4, рис. 7.
Ключові слова: селективне лазерне плавлення, титановий сплав, дентальний імплант, розробка обладнання


Надійшла до редакції 17.09.2021

Список літератури

1. Аджамський С.В., Кононенко Г.А., Подольський Р.В. (2020) Вплив технологічних параметрів SLM-процесу на пористість металовиробів. Автоматичне зварювання, 10, 14–20. DOI: https://doi.org/10.37434/as2020.10.03
2. Аджамский С.В., Кононенко А.А., Подольский Р.В. (2020) Перспективы применения аддитивных технологий в авиа- и ракетостроении. Авиационно-космическая техника и технология, 7(167), 59–65. DOI: https://doi. org/10.32620/aktt.2020.7.09.]
3. S.V. Adzhamskyy, H.A. Kononenko, R.V. Podolskyi (2021) Analysis of Structure After Heat Treatment of Inconel 718 Heat-Resistant Alloys Made by SLM-Technology, Metallofi z. Noveishie Tekhnol., 43, 7, 909–924 [in Ukrainian] DOI: https://doi.org/10.15407/mfi nt.43.07.0909
4. (2021) Additive Laser Technology. Медицина [Електронний ресурс]. Additive Laser Technology. https://alt-print.com/uk/medicine
5. Лукьянченко В.В., Малясова М.Г. (2010) Металлы в имплантологии. Ортопедия, травматология и протезирование, 3, 130–132.
6. Розенберг О.А., Шейкин С.Е., Сохань С.В. (2010) Перспективы применения технически чистого титана для имплантов костной хирургии. Нові матеріали і технології в машинобудуванні, 2, 50–54.
7. Долгалев А.А., Святославов Д.С., Путь В.А. и др. (2019) Морфологическая оценка остеоинтеграции при замещении дефекта нижней челюсти имплантатами, изготовленными с применением аддитивных технологий. Экспериментальное исследование. Медицинский алфавит. Серия «Стоматология», Т. 1, 5(380), 63–68.
8. Василюк В. П., Штраубе Г. И., Четвертных В. А. (2013) Использование аддитивных технологий при восстановлении дефектов лицевого скелета. Пермский медицинский журнал, Т. 30, 3, 60–65.
9. Храпов Д., Сурменева М.А. (2019) Исследование механических свойств композита на основе сетчатого скэффолда, полученного из сплава Ti–6Al–4V методом аддитивных технологий, и поликапролактона. Перспективы развития фундаментальных наук: сб. науч. тр. XVI Междунар. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, г. Томск, 23–26 апреля 2019 г. в 7 т. Томск, Издво ТПУ. Т. 1: Физика, сс. 346–248.
10. Топольский В.Ф., Ахонин С.В., Григоренко Г.М., Петриченко И.К. (2012) Разработка новых титановых биосовместимых сплавов для медицинского применения. Современная электрометаллургия, 1, 106, 22–25.
11. Kahlin, M. (2017) Fatigue performance of additive manufactured ti6al4v in aerospace applications //15: Licentiate Thesis, 1775, P.71.
12. Аджамський С.В., Кононенко Г.А., Подольський Р.В., Бадюк С.І. (2021) Дослідження ефективності електрохімічного полірування зразків змінного перерізу з різною шорсткістю зі сталі AISI 316L, виготовлених за технологією SLM. Авіаційно-космічна техніка і технологія, 2, 170, 66–73. DOI: https://doi.org/10.32620/aktt.2021.2.08
13. Łyczkowska-Widłak, E., Lochy ́nski, P., Nawrat, G. (2020) Electrochemical Polishing of Austenitic Stainless Steels. Materials, 13, 11, article id: 2557, 25 p. DOI: https://doi. org/10.3390/ma13112557
14. Аджамський С.В., Кононенко Г.А., Подольський Р.В. (2021) Досвід застосування регулювання діаметра фокусної плями променю лазера для підвищення продуктивності СЛП-процесу. Автоматичне зварювання, 5, 21– 27. DOI: https://doi.org/10.37434/as2021.05.01
15. Khorasani, A., Gibson, I., Kozhuthala, J. Veetil, Ghasemi, A.H. (2020) A review of technological improvements in laser-based powder bed fusion of metal printers. Int. J. Adv. anuf Technol., 108, 191–209.
16. (2019) Periodontal Associate LLC. Same-Day Dental Implants [Електронний ресурс]. Periodontal Associate LLC. Periodontal Associate. https://www.periodontalassociatesnj. com/dentistry/dental-implants/same-day-dental-implants.
17. Гурин П.А., Скорик Н.А. (2018) Сравнительный морфологический и химический анализ поверхности винтовых дентальных имплантатов систем AnyOne (Южная Корея), Biohorizons (США) и UNO (Израиль), Radix-Oston (Беларусь) и Radix-Balance (Беларусь). Зб. наук. праць співробітників НМАПО імені П.Л. Шупика. Нац. мед. акад. післядиплом. освіти ім. П.Л. Шупика МОЗ України; Вороненко Ю.В. (ред.). Київ, сс. 133–156.
18. Edwards, P., Ramulu, M. (2014) Fatigue performance evaluation of selective laser melted Ti–6Al–4V. Materials Science and Engineering: A 598, 327–337.

---

Реклама в цьому номері:

---