Механическая оценка пористых структур из титана Ti6Al4V, изготовленных методом электронно-лучевого плавления

Индивидуальные пористые имплантаты для реконструкции краниофациальных дефектов приобретают всё большее значение благодаря превосходящим характеристикам по сравнению со стандартными аналогами. Недавнее внедрение электронно-лучевого плавления (EBM) для обработки титана позволило изготавливать за один этап индивидуальные пористые титановые имплантаты с регулируемой пористостью, соответствующей анатомическим и функциональным требованиям в области имплантации. В статье представлены микроструктурный анализ на основе изображений и механическая характеристика пористых структур из Ti6Al4V, изготовленных методом быстрого производства с использованием EBM. Исследования методом сканирующей электронной микроскопии показали полное плавление порошкового материала без признаков недостаточного межслойного сцепления. Анализ данных микро-КТ продемонстрировал хорошо сформированные титановые перемычки и полностью взаимосвязанные поры; пористость составляла 49,75–70,32%. При испытаниях на сжатие эффективная жёсткость образцов составляла 0,57 ± 0,05–2,92 ± 0,17 ГПа, а прочность при сжатии — 7,28 ± 0,93–163,02 ± 11,98 МПа. При близких значениях пористости — 49,75 и 50,75% — и различии между наборами образцов только по толщине перемычек жёсткость и прочность при сжатии значительно снизились: с 2,92 до 0,57 ГПа (на 80,5%) и со 163,02 до 7,28 МПа (на 93,54%) соответственно. Плотность зерен изготовленных структур из Ti6Al4V составила 4,423 г/см³, что соответствует плотности компактных деталей из Ti6Al4V, изготовленных традиционными методами. Таким образом, с точки зрения механической прочности пористые структуры, полученные методом электронно-лучевого плавления, представляют собой перспективный вариант быстрого непосредственного изготовления индивидуальных титановых имплантатов, способствующий развитию персонализированной медицины.