Drukowana sztuczna pompa 3D 3D demonstruje zastosowanie drukowania z osadzonym magnesem

Sztuczne pompy serca są produktami złożonymi pod względem geometrycznym, a także zawierają magnesy, a badania magnesów drukowanych 3D są nadal ograniczone. Opracowana przez Petersdorffa-Campena drukowana pompa serca 3D jest jednym z pierwszych wydrukowanych prototypów 3D z elementami magnetycznymi.

Petersdorff-Campen wyjaśnił: "Moim celem nie było wykonanie dobrej pompy serca, ale zademonstrowanie zasada, w jaki sposób można ją wytworzyć w jednym kroku. "

Odnosi się do swojej nowej metody osadzania magnesów, ponieważ magnesy są drukowane w 3D bezpośrednio w plastiku. Proszek z tworzywa sztucznego i magnetycznego miesza się ze sobą i przetwarza na nici filamentowe, zanim zostaną wydrukowane w 3D przy użyciu technologii FDM. Następnie druk jest namagnesowany w polu zewnętrznym.

Według ETH Zurich, Petersdorff-Campen otrzymał zaproszenie na prestiżową konferencję ASAIO w Waszyngtonie tego lata. Przedstawił tę metodę na przemówieniu na podium, wygrał konkurs prototypowy ze swoim zgłoszonym filmem i opublikował pracę zatytułowaną "Drukowanie 3D zestawów funkcjonalnych ze zintegrowanymi polimerowo-bondowanymi magnesami z prototypem obrotowej pompy krwi" wraz z kolegami z ETH Zurich, Arnold Magnetic Technologies AG i ZHAW Zurich University of Applied Sciences.

Streszczenie brzmi: "W celu uproszczenia integracji komponentów magnetycznych, obecne prace przedstawiają metodę bezpośredniego drukowania polimeru twarde magnesy o dowolnym kształcie w części termoplastyczne za pomocą modelowania topionego stopu. Metoda ta została zastosowana do wczesnego projektu prototypowej obrotowej pompy krwi z łożyskiem magnetycznym i sprzęgłem napędu magnetycznego. Tworzywa termoplastyczne zostały połączone z 56% obj. Izotropowego proszku NdFeB w celu wytworzenia drukowalnego filamentu. Przy obciążeniu proszkiem 56% obj. Osiągnięto remanencje o wartości 350 mT i odpowiednią elastyczność mechaniczną zapewniającą niezawodną przetwarzalność. Ten związek pozwolił nam wydrukować prototyp turbodynamicznej pompy ze zintegrowanymi magnesami w wirniku i obudowie w jednym kawałku na niedrogiej drukarce 3D dla użytkownika końcowego. Następnie komponenty magnetyczne w drukowanej pompie były w pełni namagnesowane w pulsującej cewce Bittera. Wirnik pompy napędzany jest przez sprzęgło magnetyczne z niedrukowanymi magnesami trwałymi obróconymi przez bezszczotkowy silnik prądu stałego, co daje natężenie przepływu 3 l / min przy 1000 obr./min. Po raz pierwszy pokazano zastosowanie złożonego drukowania wielomateriałowego i magnesowego za pomocą modelowania topionego stopu. Prezentowany procesznacznie upraszcza prototypowanie produktów wykorzystujących magnesy, takich jak rotacyjne pompy krwi, i otwiera drzwi dla bardziej złożonych i innowacyjnych projektów. Pomoże to również odłożyć przejście na konwencjonalne metody produkcji na późniejsze etapy procesu rozwoju. "

Jedno z największych wyzwań projektu, który jest częścią Zurich Heart pod patronatem University Medicine Zurich, faktycznie rozwijał włókna. Im bardziej proszek magnetyczny zostanie dodany do mieszanki granulatu, tym silniejszy będzie magnes, ale spowoduje, że produkt końcowy będzie bardziej kruchy; ponieważ włókna do druku 3D muszą być nieco elastyczne, to oczywiście nie zadziałałoby.

Petersdorff-Campen powiedział: "Testowaliśmy różne tworzywa sztuczne i miksy, aż włókna były wystarczająco elastyczne do drukowania, ale wciąż miały wystarczającą siłę magnetyczną .

"Niektórzy już pytają, gdzie mogą zamówić materiał."

Jednak byli ludzie, którzy krytykowali jego drukowaną pompę serca 3D, mówiąc, że drukowanie 3D nie powinno być używane tworzyć urządzenia medyczne ze względu na wszystkie niezbędne procesy zatwierdzania, przez które muszą przejść (czy któryś z tych przeciwników rzeczywiście podąża za tym, co robi FDA?)

Ale Petersdorff-Campen nie przejmuje się jego krytyków i uważa, że ​​"warto naukowcom i programistom rozwinąć ten pomysł dalej."

"To jednak nie było moje podejście. Chciałem tylko pokazać zasadę, "Petersdorff-Campen powiedział o swoim drukowanym urządzeniu medycznym 3D.

Chociaż metoda wbudowanego magnesowania może nie być idealna do wytwarzania pomp serca, ogólny potencjał magnetycznego druku 3D jest ogromny. Magnesy są również używane w silnikach elektrycznych, które zasilają różnego rodzaju urządzenia, takie jak kuchenki mikrofalowe i dyski twarde komputera.

Obecnie geometrycznie złożone komponenty zawierające magnesy są nadal wykonywane przy użyciu formowania wtryskowego, ale zamiast tego można drukować 3D. sprawiają, że proces jest szybszy i tańszy.

Ale Petersdorff-Campen wciąż musi dużo pracy, zanim jego nowa metoda druku 3D będzie gotowa do użytku komercyjnego. Pomimo tego, że jego pompa z nadrukiem 3D z nadrukiem udało się z powodzeniem pompować 2,5 litra na minutę przy 1000 obrotach, to nie całkiem spełnia ona wymagane standardy.

"Nie chciałbym mieć wszczepionego takiego urządzenia, "Petersdorff-Campen powiedział.

Dodatkowymi współautorami artykułu są Yannick Hauswirth, Julia Carpenter, Andreas Hagmann, Stefan Boës, Marianne Schmid Daners, DirkPenner i Mirko Meboldt.