Badanie możliwości przygotowania past do drukowania przestrzennego (3D) z wybranych biomateriałów ceramicznych

Celem niniejszej pracy było przygotowanie past do drukowania przestrzennego z wybranych biomateriałów oraz wykonanie próby wyciskania past przez ustnik o średnicy wewnętrznej 0,45 mm. W ramach pracy wytypowano proszki biomateriałów i przeprowadzono badanie ich uziarnienia i morfologii. Wykonano zestawy past o różnych zawartościach substancji uplastyczniających z czterech rodzajów biomateriałów stosowanych w chirurgii kości: z kalcytu, aragonitu, hydroksyapatytu i trójfosforanu wapnia – β-TCP. Z użyciem specjalistycznej przystawki do maszyny wytrzymałościowej testowano sposób wyciskania past z jednoczesnym pomiarem siły potrzebnej do formowania pasma. Ocenę jakości uzyskanych pasm (jednorodności masy, morfologii powierzchni pasma, zdolności do wzajemnego zespolenia pasm pomiędzy sobą oraz podatności na odkształcenie) prowadzono metodą obserwacji obrazów w mikroskopie stereoskopowym i skaningowym. Następnie wytypowano receptury past, które po dopracowaniu szczegółów technologicznych będą mogły być zastosowane w docelowym urządzeniu drukującym. Doświadczenia wynikłe z realizacji pracy będą wykorzystywane przy opracowaniu receptur past i formowaniu ceramicznych struktur przestrzennych w drukarkach 3D.

The aim of this work was to prepare pastes for 3D printing made of selected biomaterials and to attempt an extrusion of pastes through the nozzle with an inside diameter of 0,45 mm. For the aim of the study powders of biomaterials were selected, their particle size was measured and powders’ morphology was observed. Pastes with different contents of plasticizing substances made of four types of biomaterials used in bone surgery: the calcite, aragonite, hydroxyapatite and tricalcium phosphate – β-TCP were prepared. The method of pastes extrusion process with simultaneous measurement of the force needed to form the bands was determined using a special adapter for testing machine. Evaluation of the quality of the bands (microstructure uniformity, surface morphology of bands, capacity to form a junction between bands and the deformability) was performed by observations in the stereomicroscope and scanning electron microscope. Then the most suitable pastes recipes were selected. Technological details of their preparation have to be optimized for their application in selected printing device. The experience resulting from this work will be used in designing ceramic pastes systems for application in 3D printers.