Making Artificial Heart Components – Selected Aspects Of Casting Technology

Abstract

This study shown possibilities of Rapid Prototyping techniques (RP) and metal casting simulation software (MCSS), including non inertial reference systems. RP and MCSS have been used in order to design and produce essential elements for artificial heart. Additionally it has been shown possibilities of Fused Deposition Modeling (FDM) technique and DodJet technology using prototyped elements of rotodynamic pump. MAGMASOFT® software allowed to verify the cast kit heart valves model. Optical scanner Atos III enabled size verification of experimental elements supplied by rapid prototyping together with metal casting elements. Due to the selection of ceramic materials and assessment of molten metal -ceramic reactivity at high temperatures together with pattern materials selection model it was possible to design, manufacture a ceramic mould for titanium based alloys. The casting structure modification has been carried out by means of high isostatic pressure technique (HIP). The quality assessment of the casting materials has been performed using X-ray fluorescence (XRF), ARL 4460 Optical Emission Spectrometer, metallographic techniques and X-ray computed tomography.Keywords: Ti based alloys, Rapid Prototyping, pattern material, ceramic moulds, castings W artykule przedstawiono wykorzystanie technik szybkiego prototypowania oraz programów do symulacji przepływów stopów odlewniczych, w tym w nieinercyjnych układach odniesienia, do projektowania, a następnie wykonania elementów sztucznego serca. Zaprezentowano kolejno technikę Fused Deposition Modeling (FDM) oraz technologię DodJet na przykładzie wykonania prototypowych elementów pomp wirowych. Program MAGMASOFT ® pozwolił zweryfikować projekt zestawu odlewniczego zastawki serca. Zastosowanie skanera optycznego Atos III umożliwiło weryfikację wymiarów doświadczalnych elementów otrzymanych przy wykorzystaniu technik RP oraz elementów odlewanych. Dzięki doborowi materiałów ceramicznych pod kątem oceny ich reakcji z ciekłym metalem oraz doborowi mas modelowych możliwe było opracowanie doświadczalnych form ceramicznych przeznaczonych do odlewania stopów tytanu. Modyfikację struktury odlewów wykonano przy zastosowaniu obróbką techniką HIP. Ocenę jakości wykonanych odlewów przeprowadzono kolejno metodą mikrofluorescencji rentgenowskiej, emisyjnym spektrometrem optycznym, technikami metalograficznymi oraz rentgenowską tomografią komputerową.