Determining Technological Parameters for the Additive Electron-Beam Surfacing of Blanks for Medical Implants Made of ZR-TI-NB Alloy
| dc.contributor.author | Matviichuk, Vladyslav | en |
| dc.contributor.author | Nesterenkov, Vladimir | en |
| dc.contributor.author | Efanov, Volodymyr | en |
| dc.contributor.author | Zavgorodny, Olexandr | en |
| dc.contributor.author | Bilyi, Roman | en |
| dc.date.accessioned | 2025-07-28T13:38:50Z | |
| dc.date.issued | 2025 | |
| dc.description | V. Efanov: ORCID 0000-0001-5408-1086 | en |
| dc.description.abstract | ENG: The object of this study is the alloys of the Zr-Ti-Nb system, which better than titanium alloys meet the criterion for mechano-biocompatibility of the material for dental implants. The choice of this material is due to the fact that zirconium alloys are free of toxic elements and have a low modulus of elasticity. Under modern conditions of active implementation of additive technologies for the manufacture of metal products, the use of zirconium alloys for 3D printing is a promising area. Such technologies include electron-beam growing of products. The task solved in this work relates to the lack of technological modes for electron beam technology, specifically for zirconium alloy. A rational regime has been determined, under which samples were grown from the alloy of the Zr-Ti-Nb system with a smooth surface, uniform structure, and no internal defects. It should be especially noted that the modulus of elasticity of the material of the manufactured samples was 59.8 GPa, which is two times lower than that of the titanium alloy Ti-6Al-4VELI (113.8 GPa) and is closer to the modulus of elasticity of human bone (30 GPa). The results are explained from the point of view of physical-mechanical processes occurring in the metal during layer-by-layer surfacing under different conditions. These conditions were created by different values of technological parameters. Special feature of the results is that the formed requirements for the structure and properties of zirconium blanks were based on known dependences for titanium alloys. The findings showed that electron beam growing could become an alternative technology for manufacturing implant blanks from low-modulus zirconium alloy. The scope and conditions of practical use of the results extend to materials for implants in dentistry and, in the future, in orthopedics. | en |
| dc.description.abstract | UKR: Об’єктом дослідження є сплави системи Zr-Ti-Nb, які більш повно, ніж титанові сплави, відповідають критерію механобіосумістності матеріалу для стоматологічних імплантатів. Вибір цього матеріалу пов’язаний з тим, що цирконієві сплави позбавлені токсичних елементів та мають низький модуль пружності. В сучасних умовах активного впровадження адитивних технологій для виготовлення металевих виробів, застосування цирконієвих сплавів для 3D друку є перспективним напрямом. До таких технологій належить електронно-променеве вирощування виробів. Проблема, що вирішується в роботі, це відсутність технологічних режимів електронно-променевої друку саме для цирконієвого сплаву. Встановлено раціональний режим, за яким зі сплаву системи Zr-Ti-Nb вирощені зразки із рівною поверхнею, однорідною структурою, без внутрішніх дефектів. Особливо слід підкреслити, що модуль пружності матеріалу виготовлених зразків становив 59,8 ГПа, це в два рази нижче, ніж у титанового сплаву Ti-6Al-4VELI (113,8 ГПа), і більш наближений до модуля пружності кістки людини (30 ГПа). Результати пояснюються з точки зору фізико-механічних процесів, що відбуваються в металі при пошаровому наплавленні в різних умовах. Ці умови створювалися за рахунок різних значень технологічних параметрів. Відмінні риси результатів полягали в тому, що сформовані вимоги до структури та властивостей цирконієвих заготовок базувались на відомих залежностях для титанових сплавів. Результати показали, що електронно-променеве вирощування може стати альтернативною технологією для виготовлення заготовок імплантатів із низькомодульного цирконієвого сплаву. Сфера та умови практичного використання отриманих результатів розповсюджується на матеріали для імплантатів в стоматології та, в перспективі, в ортопедії. | uk_UA |
| dc.description.sponsorship | E.O. Paton Electric Welding Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine, Ukraine; National University "Zaporizhzhia Polytechnic", Ukraine | en |
| dc.identifier.citation | Matviichuk V., Nesterenkov V., Efanov V., Zavgorodny O., Bilyi R. Determining Technological Parameters for the Additive Electron-Beam Surfacing of Blanks for Medical Implants Made of ZR-TI-NB Alloy. Eastern European Journal of Enterprise Technologies. 2025. Vol. 1, Iss. 12 (133). P. 16–26. DOI: 10.15587/1729-4061.2025.322118. | en |
| dc.identifier.doi | 10.15587/1729-4061.2025.322118 | |
| dc.identifier.issn | 1729-3774 (print) | |
| dc.identifier.issn | 1729-4061 (online) | |
| dc.identifier.issn | https://journals.uran.ua/eejet/article/view/322118 | |
| dc.identifier.uri | https://journals.uran.ua/eejet/issue/view/18981 | |
| dc.identifier.uri | https://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/20877 | |
| dc.identifier.uri | https://journals.uran.ua/eejet/article/view/322118 | |
| dc.language.iso | en | |
| dc.publisher | ПП «Технологічний Центр», Харків, Україна | uk_UA |
| dc.subject | additive technologies | en |
| dc.subject | electron beam | en |
| dc.subject | energy density | en |
| dc.subject | layer-by-layer surfacing | en |
| dc.subject | dental implant | en |
| dc.subject | low-modulus alloy | en |
| dc.subject | адитивні технології | uk_UA |
| dc.subject | електронний промінь | uk_UA |
| dc.subject | густина енергії | uk_UA |
| dc.subject | пошарове наплавлення | uk_UA |
| dc.subject | дентальний імплантат | uk_UA |
| dc.subject | низькомодульний сплав | uk_UA |
| dc.subject | Ректорат | uk_UA |
| dc.subject.classification | TECHNOLOGY | en |
| dc.title | Determining Technological Parameters for the Additive Electron-Beam Surfacing of Blanks for Medical Implants Made of ZR-TI-NB Alloy | en |
| dc.title.alternative | Визначення технологічних параметрів адитивного електронно-променевого наплавлення заготовок для медичних імплантатів зі сплаву Zr-Ti-Nb | uk_UA |
| dc.type | Article | en |