3D drukowane magnesy w funkcjonalnych złożeniach mogą prowadzić do nowych maszyn i urządzeń medycznych

Ponieważ drukowanie 3D zaczęło się dywersyfikować, pozwalając na drukowanie materiałów nie tylko metalowych i plastikowych, naukowcy eksperymentowali z drukowaniem 3D magnesów. Magnesy z nadrukiem 3D można wytwarzać szybciej i taniej niż w przypadku bardziej konwencjonalnych metod produkcji, a jeśli jest to pożądane, można je łatwo przekształcić w skomplikowane geometrie. Chociaż wielu badaczy ma magnesy drukowane w 3D, istnieje niewiele rzeczywistych przypadków użycia, ale nowe badanie zatytułowane "Drukowanie 3D funkcjonalnych zespołów z zintegrowanymi polimerowymi magnesami przyczepnymi, wykazujące się prototypem obrotowej pompy krwi", stosuje drukowane magnesy 3D do obrotowa pompa krwi. Z powodzeniem magnesy drukujące 3D osadzone w wydrukach 3D mogą otworzyć świat na cały szereg nowych aplikacji do drukowania 3D. Małe maszyny, urządzenia medyczne, silniki to tylko niektóre z rzeczy, które mogą być możliwe. Dzięki temu, że obudowa lub inna część urządzenia działa jak obudowa, ale także jako magnes, współczynnik kształtu i funkcjonalność wielu urządzeń może się radykalnie zmienić.

Aby wydrukować 3D pompę, naukowcy ETH Zurich stworzyli włókno wykonane z termoplastu w połączeniu z izotropowym proszkiem NdFeB. Materiał ten został wykorzystany do wydrukowania 3D prototypu turbodoładowanej pompy ze zintegrowanymi magnesami w wirniku i obudowie. Pompa została wydrukowana w 3D w jednym kawałku na taniej, konsumenckiej drukarce 3D (a dokładniej w wersji Prusa i3 MK2 z ulepszeniem wielomateriałowym), a następnie komponenty magnetyczne były w pełni namagnesowane w pulsującej cewce Bittera. / p>

Oprócz przeszczepu serca, obrotowe pompy krwi są jedyną opcją dla pacjentów cierpiących na schyłkową niewydolność serca. Pompy wykorzystują magnesy jako kluczowe komponenty w układzie napędowym i łożyskowaniu wirnika. Niestety obecnie dostępne pompy mają skutki uboczne hemolizy i powstawania skrzeplin, które producenci starają się rozwiązać przy opracowywaniu pomp nowej generacji. W opracowywaniu rotacyjnych pomp krwi stosuje się regularne drukowanie 3D, ale według naukowców, magnesy drukowane 3D nie są wykorzystywane do testowania nowych projektów urządzeń medycznych

"Podstawowy projekt prototyp pompy jest podobny do prototypowego projektu RBP - jednak skomplikowane geometrie z wewnętrznymi skrętami i podcięciami nie pozwoliłyby na konwencjonalne wytwarzanie "- wyjaśniają naukowcy. "Koncepcja łożyska wirnika składała się z dwóch pasywnych łożysk magnetycznych dla sił promieniowych i czopakońcówka dla sił osiowych. W przypadku promieniowych łożysk magnetycznych, wydrążone magnesy cylindrowe zostały zintegrowane z wirnikiem i obudową. Wirnik składa się z czterech ostrzy ze skręconymi wewnętrznymi kanałami ostrza w spiralnym kształcie wokół osi dopływu. W każdym z ostrzy magnes napędowy został osadzony tuż nad powierzchnią dna. Kształt magnesu został dopasowany do geometrii ostrza, maksymalizując w ten sposób objętość magnesu. Wirnik został uruchomiony przez sprzęgło magnetyczne do zestawu dopasowanych nie drukowanych magnesów trwałych obracających się na serwomotorze tuż pod obudową.

Pompa została wydrukowana w 3D za pierwszym razem, w odbitce, która zajęła 15 godzin. Arbitralnie ukształtowane magnesy zostały zintegrowane z pompą, a włókno magnetyczne, które naukowcy nazwali MagFil, mogło zostać wydrukowane ze standardowej szpuli bez zerwania. Wydajność hydrauliczna pompy została następnie przetestowana za pomocą wody za pomocą ultradźwiękowego czujnika przepływu i czujników ciśnienia na wlocie i wylocie pompy.

"Działanie prototypu pompy przy maksymalnej prędkości obrotowej 1000 obr / min, z Natężenie przepływu 3 L / min w stosunku do ciśnienia głowicy wynoszącego 6 mmHg zostało osiągnięte ", stwierdzają naukowcy. "Przy wyższych prędkościach obrotowych sprzęgło magnetyczne zepsuło się, a dostarczane natężenie przepływu zmniejszyło się jednocześnie. Prototyp pompy mógł zatem nie zapewniać wystarczającego natężenia przepływu przy ciśnieniach wgłowowych, które są realne w przypadku klinicznie stosowanych RBP. "

Naukowcy przypisali to niepowodzenie gorszej jakości druku, spowodowane pewnymi trudnościami w drukowaniu wielomateriałowym, ale doszli do wniosku, że druk 3D jest obiecującą metodą przyspieszenia procesu rozwoju urządzeń medycznych i tworzenia urządzeń z wbudowanymi magnesami o złożoności geometrycznej.

Autorami publikacji są Kai von Petersdorff-Campen, Yannick Hausworth Julia Carpenter, Andreas Hagmann, Stefan Boës, Marianne Schmid Daners, Dirk Penner i Mirko Meboldt.