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Biocompatible TI alloys porous structures manufactured by laser powder bed fusion for orthopedic implants

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Resumo(s)

Ligas biocompatíveis de Ti puro, Ti-6Al-4V ELI e Ti-39Nb foram produzidas por Fusão a Laser em cama de pó com geometrias maciças, gyroids e Voronoi, seguidas de caracterização microestrutural e mecânica. Os resultados mostraram que a liga Ti-39Nb tem maior ductilidade e um módulo de elasticidade mais próximo do osso cortical (E = 77 ± 2 GPa , σmáx = 754 ± 18 MPa, εmáx = 19 ± 3 %) apresentando elevado potencial para reduzir o efeito de blindagem de tensão em implantes ortopédicos, enquanto o Ti-6Al-4V revelou maior rigidez (E = 109 ± 1 GPa, σmáx = 1165 ± 53 MPa, εmáx = 10 ± 1 %) e resistência mecânica com menor comportamento dúctil. As geometrias gyroids demonstraram melhor desempenho do que as Voronoi, sugerindo maior potencial para aplicações biomédicas.
Biocompatible alloys of pure Ti, Ti-6Al-4V ELI, and Ti-39Nb were produced by powder bed laser melting with solid, gyroid, and Voronoi geometries, followed by microstructural and mechanical characterization. The results showed that the Ti-39Nb alloy has greater ductility and a modulus of elasticity closer to that of cortical bone (E = 77 ± 2 GPa , σmax = 754 ± 18 MPa, εmax = 19 ± 3%), showing high potential for reducing the stress shielding effect in orthopedic implants, while Ti-6Al-4V revealed greater stiffness (E = 109 ± 1 GPa, σmax = 1165 ± 53 MPa, εmax = 10 ± 1 %) and mechanical resistance with less ductile behavior. Gyroid geometries demonstrated better performance than Voronoi ones, suggesting greater potential for biomedical applications.

Descrição

Palavras-chave

Manufatura Aditiva Fusão a Laser em Cama de Pó Ligas de Titânio Estruturas Porosas Implantes Ortopédicos Additive Manufacturing Laser Powder Bed Fusion Titanium alloys Porous Structures Orthopedic implants

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