由康奈爾大學(xué)的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究人員開發(fā)了一種新的 3D 打印技術(shù)，該技術(shù)使用獨特的工藝將粉末顆粒以超音速粉碎在一起，從而制造出多孔金屬材料。該技術(shù)被稱為“冷噴涂”，它創(chuàng)造了一種機械堅固的多孔結(jié)構(gòu)，比采用傳統(tǒng)制造工藝制造的類似材料強度高 40%。結(jié)構(gòu)的小尺寸和孔隙率使其非常適合構(gòu)建生物醫(yī)學(xué)組件，如替換關(guān)節(jié)。

該研究論文的主要作者是 Atieh Moridi。他說，該團隊關(guān)注的細胞結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于熱管理、能量吸收和生物醫(yī)學(xué)。新技術(shù)不是使用熱量作為粘合的驅(qū)動力，而是使用塑性變形將粉末顆粒粘合在一起。此處使用的增材制造技術(shù)不是從一大塊材料中雕刻出形狀，而是逐層構(gòu)建產(chǎn)品。

增材制造的一個缺點是，通常金屬材料必須在高溫下加熱以超過其熔點，從而導(dǎo)致殘余應(yīng)力積聚、變形和不需要的相變。研究人員開發(fā)了他們的新方法來消除這些問題，使用壓縮氣體噴嘴在基板上噴射鈦合金顆粒。

該過程中使用的顆粒直徑在 45 到 106 微米之間，以每秒約 600 米的速度移動。該團隊指出，他們并不是簡單地盡可能快地投擲金屬顆粒。他們必須仔細校準(zhǔn)鈦合金的理想速度。該團隊確定了剛好低于合金粒子臨界速度的速度。

以該速率發(fā)射的粒子形成了一種多孔結(jié)構(gòu)，非常適合生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，例如人工關(guān)節(jié)和顱骨或面部植入物。該團隊表示，這些多孔結(jié)構(gòu)允許骨骼在孔隙內(nèi)生長以形成生物固定。這降低了植入物松動并引起疼痛的可能性。