בין החומרים הנפוצים ביותר בהדפסת מתכת תלת-ממדית הוא סגסוגת טיטניום-במיוחד Ti6Al4V. תאימות ביולוגית מעולה, חוזק ספציפי יוצא דופן, עמידות בפני קורוזיה חזקה ואיכויות קלות משקל יש כאן בשפע. במהלך תהליך ההדפסה התלת-ממדית, סגסוגות טיטניום מראות פחות פגמי היתוך, אשר יכולים ליצור גרגירים מלוטשים בעלי איכויות מכניות מצוינות. לסגסוגות טיטניום יש, עם זאת, גם בעיות מיגון מתח; מודול האלסטי שלהם גבוה בהרבה מזה של עצמות האדם, מה שעלול לגרום ללחץ לא מספק על העצמות ולסכן את מצבן. חוקרים בוחנים חומרי סגסוגת חדשים ורעיונות עיצוב יצירתיים, כגון סגסוגות Ti-Ta ו-Ti-Nb, שמודול האלסטי התחתון שלהן יכול להתאים טוב יותר לקשיחות העצמות, ולכן מפחית את ההשפעה של מיגון מתח. יתרה מזאת, ניתן לשנות עוד יותר את קשיחות השתל על ידי יישום מבנה טיטניום נקבובי ושיטות ייצור כמו התכה של מיטת אבקת לייזר (PBF-LB), ובכך לעודד התפתחות רקמת עצם וחיזוק קשר העצם.
בשל העמידות והקשיות הרבים שלהם לבלאי, במיוחד במצבי-חיכוך ו-מתח גבוהים, קובלט-סגסוגות כרום-במיוחד קובלט-סגסוגות מוליבדן-מוליבדן-נמצאות בשימוש נרחב בהשתלות שיניים ומפרקים מלאכותיים אחרים. ההצלחה של סגסוגות כרום קובלט- מצויה בתמהיל המיוחד של רכיבים, לפיו הכרום יוצר סרט תחמוצת על פני הסגסוגת, ולכן מונע קורוזיה פנימית של נוזלים של שתלים. למרות שרוב סגסוגות ה-CoCr מכילות Ni שעלול לגרום לתגובות אלרגיות, מודול האלסטי הגדול של סגסוגות כרום קובלט עשוי גם לגרום למיגון מתח. מהנדסים מטפלים בבעיות אלו באמצעות עיצובים יצירתיים, לרבות מבנים נקבוביים מדורגים פונקציונליים עם גדלים וצפיפות נקבוביות משתנים כדי לסייע בהעברת לחץ שווה, בהורדת עומס העצם, ובכך למזער השפעות מיגון מתח. במקביל, שיטות ציפוי וטיפול משטחים משפרות את התאימות הביולוגית של משטחי מתכת, ובכך מקדמות את שילוב העצם ומשפרות את הביצועים והיעילות-לטווח ארוך של שתלים.
מנוצלת בעיקר בטכנולוגיית הדפסת תלת מימד לייצור לוחות עצם וכלים כירורגיים, פלדת אל חלד מתגאה בחוזק מכני יוצא דופן ועמידות בפני קורוזיה חזקה. בהשוואה לסגסוגות טיטניום, חומרי נירוסטה מציעים חלקות פני שטח טובה יותר מכיוון שיש להם תאימות ביולוגית סבירה, חוזק מתיחה ומודול אלסטי גבוה, עלות ייצור זולה, שימושיות, קשיחות ומוליכות תרמית מוגברת. אבל השפלה-לטווח ארוך ושחרור יסודות סגסוג עלולים לגרום לנירוסטה ליצור תגובות דלקתיות אפשריות; לשחרור Fe יכולה להיות השפעות שליליות על תאים. עבור שתלים, ברגים וציוד כירורגי לטווח קצר-, משתמשים בדרך כלל בפלדת אל חלד.
תאימות ביולוגית מעולה, עמידות בפני קורוזיה חזקה, חוזק רב ומודול אלסטי מגדירים את סגסוגת הטנטלום. סגסוגות טנטלום, לעומת זאת, מספקות קשיים מסוימים בייצור תוסף, כולל עלות גבוהה וצפיפות, כמו גם בעיות מיגון מתח-כלומר, מודול אלסטי גבוה יותר מ-Ti. סגסוגות טנטלום מתאימות בדרך כלל לשימוש כרכיבי שתלים זעירים, שתלים נקבוביים וציפוי שתלים המשפרים את מאפייני שילוב העצם. מבחינה קלינית, הליכים לדליות בגפיים, כמו גם דליות בירך ובעמוד השדרה, השתמשו במתכת טנטלום נקבובית מודפסת תלת-ממדית- והוכיחו יעילות טובה. לא רק שהדפסה תלת-ממדית של מתכת טנטלום נקבובי מסייעת בתכנון וייצור של מבנים טרבקולריים של עצם ביומימטית, אלא שיש לה גם היצמדות טובה לתאים ותאימות ביולוגית. מודול האלסטי והחוזק של חומר זה מתאימים לסביבה המקומית בינתיים. השפעת ההתאוששות התפקודית לאחר הניתוח טובה, ומתכת טנטלום נקבובית מודפסת תלת-ממדית- עשויה להיקשר חזק עם עצמות, על פי נתוני המחקר הקליני.
בגלל הצפיפות הנמוכה שלהן, יחס החוזק הגדול-ל-המשקל והמודלוס של יאנג כמו עצמות, סגסוגות מגנזיום משכו עניין משמעותי בתחום הביולוגי. תכונות השפלה של סגסוגת מגנזיום in vivo הופכות אותה להתאמה מושלמת למתכות מתכלות, ולכן פותחת תחום חדש לשימוש בשתלים אורטופדיים. עם זאת, תכונות הפירוק המהיר של סגסוגות מגנזיום in vivo מציגות גם קשיים, ולכן החוקרים מחפשים דרכים להאט את קצב הפירוק שלהם כדי להבטיח ספיגה מלאה ולספק תמיכה נדרשת.
בתחום האורטופדיה,-העמידות לטווח ארוך של שתלים ותוצאות שיקום המטופל תלויות ישירות בתאימות הביולוגית של חומרי הדפסה תלת-ממדיים מתכתיים. לדוגמה, בגלל האיכויות המכאניות המצוינות וההתאמה הביולוגית שלהם, סגסוגות טיטניום וסגסוגות קובלט-כרום נמצאות בשימוש נרחב בייצור של שתלים אורטופדיים, כולל מפרקים מלאכותיים ולוחות עצם. עם זאת, בעיות של מיגון מתח עלולות לפגוע באיכות העצם, מה שיגרום לכשל של השתלים ולהתרופפות. ניתן להנמיך את מיגון המתח, לעודד אינטגרציה של עצמות ולהשתיל יציבות-לטווח ארוך על ידי שימוש בארכיטקטורות נקבוביות וחומרי סגסוגת חדשים. יתר על כן, בהפחתת זמן ההחלמה של המטופלים, חומרים בעלי תאימות ביולוגית ביותר יכולים לעזור למזער תגובות דלקתיות סביב השתלים, לעודד ריפוי והתחדשות רקמות ולהקל על השימוש בהם.
תאימות ביולוגית טובה ומאפיינים מכניים הם תנאי הכרחי להשתלות שיניים כדי להבטיח את היציבות-לטווח הארוך שלהם בסביבה הפה. חומרים נפוצים המשמשים בשתלים דנטליים כוללים סגסוגת טיטניום וסגסוגת כרום קובלט, שניהם יכולים ליצור קשר חזק עם הרקמות הסובבות, ובכך להפחית את הסיכון לרפיון השתל ולניתוק. יחד עם זאת, טכנולוגיית הדפסת תלת מימד יכולה להתאים אישית שתלים דנטליים בהתבסס על מצב הפה של המטופל, ובכך לשפר את נוחות המטופל ולהגדיל את שיעור ההצלחה של ההשתלה. בנוסף, השימוש בחומרי תאימות ביולוגית טובים יכול לשמר את בריאות הפה של החולים ולהפחית את שכיחות דלקת הפה.
תאימות ביולוגית טובה ועמידות בפני קורוזיה הם תנאים מוקדמים לשתלים קרדיו-וסקולריים, כולל תומכי לב ותומכי כלי דם, כדי להבטיח את יעילותם-לטווח ארוך in vivo. אפקט זיכרון הצורה המעולה והתאימות הביולוגית של סגסוגות זיכרון בצורת ניקל-טיטניום הופכים אותם למבוקשים מאוד בייצור שתלים קרדיו-וסקולריים. ובכל זאת, החדרת יוני ניקל לסביבה האנושית עלולה לגרום לכמה שאלות. באמצעות הדפסת תלת מימד וטיפול מורכב משטח, הכנת סגסוגת טיטניום ניקל נקבובי יכולה לסייע בהורדת שחרור יוני ניקל ולשפר את התאימות הביולוגית של החומר. יתר על כן, הגדלת איכות החיים של המטופל היא הפחתת היווצרות קרישי דם והיצרות של כלי דם המתאפשרת על ידי שתלים קרדיווסקולריים-תואמים היטב.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-compact-heat-exchanger.html