Presentato con un malato di cancro il cui tumore stava distruggendo la sua cassa toracica, i medici dei Manipal Hospitals in India all’inizio di quest’anno si sono rivolti al titanio stampato in 3D.
Generalmente, gli impianti di questa grandezza sono troppo pesanti per essere sopportati dal corpo umano, ma a causa della leggerezza e dell’elevata resistenza del titanio, è possibile stampare in 3D un sostituto specifico per il paziente che pesa meno di 250 grammi. Grazie al successo dell’impianto stampato in 3D, il paziente si è ripreso completamente e ha potuto tornare a una vita normale senza dipendere da macchine esterne che lo aiutassero a respirare.
La NASA si è anche rivolta alla stampa 3D del titanio per rendere il Mars Perseverance Rover estremamente leggero ma resistente e, ovviamente, affidabile. Il suo atterraggio sulla superficie del pianeta rosso nel 2021 non è stato solo un enorme balzo in avanti per l’esplorazione spaziale, ma è stata anche una convalida significativa per le parti in titanio stampate in 3D nel settore aerospaziale.
Ci sono innumerevoli esempi di titanio stampato in 3D che fa avanzare la produzione, l’assistenza sanitaria, l’esplorazione spaziale e altro ancora. Diamo un’occhiata al motivo per cui il titanio è così adatto alla produzione additiva e cosa riserva il futuro per le parti stampate in 3D in titanio.
Perché il titanio è il re della stampa 3D in metallo
Il titanio è diventato il metallo più comunemente usato nella produzione additiva, ampiamente utilizzato nel settore aerospaziale, nelle protesi articolari e negli strumenti chirurgici, nelle auto da corsa e nei telai delle biciclette, nell’elettronica e in altri prodotti ad alte prestazioni.
Il titanio e le leghe a base di titanio offrono un’elevata resistenza meccanica, un elevato rapporto resistenza/peso e una migliore resistenza alla corrosione rispetto agli acciai inossidabili.
Rende più leggeri razzi e aerei, risparmiando carburante e aumentando la capacità di carico utile. Nell’industria aerospaziale, diverse parti prodotte additivamente a base di titanio approvate dalla FAA statunitense sono attualmente in uso commerciale e militare, con numerosi altri prototipi in via di certificazione. Il titanio stampato in 3D è apprezzato per il suo basso rapporto “buy-to-fly”, un termine aerospaziale che si riferisce alla correlazione tra il peso del materiale iniziale e il peso della parte stampata.
Nel settore medico, gli impianti in titanio stampati in 3D hanno avuto successo nelle applicazioni di colonna vertebrale, anca, ginocchio ed estremità grazie alla biocompatibilità intrinseca del metallo e alle buone proprietà meccaniche combinate con la capacità della stampa 3D di personalizzare le strutture porose consentendo l’integrazione ossea e la personalizzazione di massa per un paziente migliore risultati. Gli impianti in titanio stampati in 3D stanno guadagnando sia l’approvazione normativa che la domanda. Poiché la maggior parte degli impianti medici sono realizzati per coprire grandi gruppi di persone con la stessa condizione, non sono adatti a tutti. Le persone che soffrono di malattie rare vengono spesso escluse. Ora, con la stampa 3D, è possibile produrre impianti progettati esclusivamente per i singoli pazienti.
La fusione e la lavorazione del titanio implicano maggiori costi di produzione per quanto riguarda maggiori sprechi di materiale, acquisizioni di stampi e utensili e un maggiore consumo di energia. Inoltre, questi due processi di produzione convenzionali limitano il design del prodotto e danno poca versatilità. La stampa 3D consente una produzione più efficiente di questo metallo costoso con un minor consumo di materie prime e minori sprechi. Come tecnologia additiva, la stampa 3D in metallo utilizza in genere solo la quantità necessaria di materiale per la costruzione di una parte, più una quantità relativamente bassa per le strutture di supporto.
La stampa 3D consente anche progetti complessi, come canali interni e tamponamenti a reticolo per ridurre il peso, che non sono possibili con altri metodi di produzione.
Alcune caratteristiche geometriche, come fori, superfici sporgenti, richiedono un supporto strutturale per evitare distorsioni geometriche, ma l’utilizzo complessivo di materia prima è ancora basso. Queste strutture di supporto devono essere rimosse dopo il processo di stampa attraverso la post-elaborazione.