Feasibility assessment for producing NiTi cardiovascular stents through SLM

Nowadays, the majority of cardiovascular stents are produced through several steps like tube extrusion, tube drawing and cutting. The possibility to outperform the conventional stent manufacturing scheme and the great flexibility in terms of producible geometries, make the Selective Laser Melting (SLM) a very interesting process for a revolution in the biomedical device market. In parallel, Nickel-Titanium (NiTi) alloys are becoming more and more interesting due to their shape memory effect and the superelasticity, in addition to good mechanical properties and corrosion behaviour, making the deployment of these devices easier and safer. Nowadays, the production of NiTi alloys parts by SLM is developed through non-commercial powder and continuous wave laser sources, for this reason in this thesis project, a new strategy adopting pulsed wave SLM has been analysed and the production of different geometries performed. After having assessed the producibility of massive geometries and full-dense thin struts, the feasibility of NiTi stent-like structures through SLM has been demonstrated. Furthermore, considering that the geometry of a component can affect either the production process and the properties of the component, a preliminary characterization of massive and thin structures has been performed, investigating on the effect of laser process on the phase transformation and chemical composition for the two geometries.

Oggigiorno, la maggior parte degli stent cardiovascolari è prodotta mediante molti step di produzione come estrusione di tubi, trafilatura e taglio. La possibilità di migliorare lo schema convenzionale per la produzione di stent e la grande flessibilità in termini di geometrie producibili, rendono il Selective Laser Melting un interessante processo nel mercato degli strumenti biomedicali. Parallelamente, le leghe Nichel-Titanio (NiTi) stanno diventando sempre più interessanti grazie alla loro proprietà di memoria di forma e superelasticità, oltre a buone proprietà meccaniche e resistenza alla corrosione, rendendo l’utilizzo di questi strumenti più facile e sicuro. Attualmente, la produzione di parti in nitinol attraverso SLM avviene per mezzo di polveri non commerciali mediante una sorgente laser ad onda continua, per questo motivo in questo lavoro di tesi è stata analizzata una nuova strategia e varie geometrie sono state prodotte, adottando una sorgente laser pulsata e una polvere commerciale. Dopo aver verificato la producibilità di geometrie sottili altamente dense, è stata dimostrata la fattibilità di strutture simili a stent attraverso la produzione di tre prototipi caratterizzati da tre diversi diametri. Inoltre, considerando che la geometria di un componente può influenzare sia il processo di produzione che le proprietà del componente stesso, è stata fatta una caratterizzazione preliminare su componenti massivi e sottili, investigando sull’ effetto del processo laser sulla trasformazione di fase e la composizione chimica per le due geometrie.