Structure et propriétés du tantale poreux imprimé en 3D

En raison de la haute densité du tantale métallique, lorsqu'il est utilisé comme matériau d'implant médical, il se présente généralement sous la forme d'une structure poreuse, qui non seulement met pleinement en valeur l'excellente biocompatibilité du tantale métallique, mais offre en même temps un canal naturel pour la croissance des tissus grâce à la riche structure de pores des matériaux poreux. Par conséquent, un autre domaine de recherche important lié à l’impression 3D du tantale poreux est le tantale poreux. Cependant, depuis le développement des métaux imprimés en 3D, relativement peu de recherches ont été rapportées sur les matériaux de tantale poreux imprimés en 3D. L'Université de Louvain, en Belgique, a réalisé en 2015 la préparation de matériaux de tantale poreux avec une structure de pores uniforme en utilisant de la poudre de tantale métallique sphérique comme matière première et a évalué de manière approfondie leurs propriétés mécaniques.

Les résultats des tests de contrainte-déformation en compression montrent que la limite d'élasticité est de 12,7 MPa s 0,6 MPa, la contrainte de plateau est de 21,8 MPa s 0,9 MPa, le module élastique en compression est de 1,22 GPa s 0,07 GPa, et la région du plateau des courbes est lisse et non dentelée, ce qui indique que le matériau de tantale poreux préparé par SLM a une excellente plasticité et que le module correspond parfaitement à celui de l'os spongieux humain. De plus, la limite de fatigue en compression du tantale poreux est de 7,35 MPa (10⁶ fois), ce qui montre une résistance élevée aux chargements cycliques.
Actuellement, le tantale et le tantale poreux sont considérés comme les meilleurs matériaux d'implants orthopédiques biocompatibles, et l'application par la Chine du tantale poreux imprimé en 3D est à l'avant-garde du monde. En 2016, avec le soutien du programme clé de recherche et de développement du ministère de Science et technologie, l'Institut de recherche sur les métaux non ferreux du Nord-Ouest (NWNMRI), en collaboration avec l'hôpital du Sud-Ouest, a réalisé le premier cas au monde de préparation de corps d'implant de tantale poreux imprimé en 3D en poudre personnalisée et a obtenu une application clinique. À l'heure actuelle, l'Institut de recherche sur les métaux non ferreux du Nord-Ouest et sa filiale Xi'an Sailon Metal Materials Co. ont réalisé la couverture de l'ensemble de la chaîne industrielle des matières premières en poudre, des équipements de formation de faisceaux d'électrons et du processus d'implants médicaux en tantale poreux.